带有粘合套的加强复合吊管 相关申请的交叉参考
本发明声明享有2003年1月15日申请的序列号为60/440,231的美国临时专利申请。
【技术领域】
本发明通常涉及一种具有铰接结构的混凝土泵送装置，下文中称该铰接结构为吊臂，该吊臂包括多节管，下文中称其为吊管，用于将泵送混凝土运送至远离泵送装置的地点。更具体地，本发明涉及一种加强的氨基甲酸乙酯管组的使用和制造，该管组供移动式混凝土泵送车使用。该加强氨基甲酸乙酯(也称为复合氨基甲酸乙酯)管减小了吊臂的总重，与此同时，为运送混凝土或其它材料提供了所需的强度和耐久性。
背景技术
现在，存在移动式混凝土泵送车和固定式混凝土泵送车，其包括一多节式吊臂，该吊臂在输送和存储过程中折叠成紧凑状态。一旦泵送装置置于工地，该折叠吊臂伸展以将混凝土供给远处。典型地，该吊臂包括由多组吊臂支撑的吊管构成的钢吊管，以使混凝土被供给至工地的远处。每个管组当前由钢制造，以提供所需耐久性和强度、承受正由泵送装置泵送的混凝土的内压力。
当前，一些移动式混凝土泵送车和桅杆安装式泵送装置包括一吊臂，该吊臂可从基座延伸达175英尺。当吊臂处于伸展状态时，每节吊臂必须不仅能支撑吊臂的重量，还能支撑各个管组及容纳在每个管组内的混凝土的重量。因此，吊臂在混凝土输送过程中地总重为一限制，该限制关于：该吊臂被构造成在多长时间内不用对吊臂增加重要的加强件，以支撑包括泵送混凝土的吊臂的总重量。
一种用于减小吊臂总重的设想解决方案为，将钢吊管组替换为复合材料，如塑料。虽然塑料管组将减小吊臂的总重，但是极少数塑料能足够坚固以防止断裂，该断裂归因于每个管组内的大约1200psi的泵压。因此，虽然将钢管替换为重量轻、高耐磨的替换物的想法看起来是可取的，但是目前没有管存在能提供理想的重量减轻，并同时维持所需强度和耐磨性，该强度和耐磨性与高压泵送操作有关，如泵送混凝土。
现在，混凝土泵送装置典型地包括多个吊臂组，用于从其输入容器输送泵送混凝土至工地远处的吊臂的末端，该容器在下文中称为料斗。每个管组，两者均在底板和可伸缩吊臂上，其目前由钢制造，管组的两端均焊接有槽钢套。目前的钢管组沿橡胶密封环与利用钢套上的槽的钢或铝夹子连接，以形成密封连接，该种连接方式能承受泵送材料的内压力。
因此，移动式混凝土泵送车和桅杆安装式泵送装置两者需要利用减重的管供应，该管足够坚固以承受泵送混凝土的压力。进一步地，需要复合管组能用于移动式混凝土泵送车，产生供料管显著的重量减轻，在此同时，提供所需耐久性和强度。进一步地，吊管组需要在每端包括带槽的套，以使管组能以类似的方式与现有的管组连接。
【发明内容】
本发明涉及一种混凝土泵送装置，该泵送装置利用吊管输送泵送混凝土至铰接吊臂的末端，该吊管由复合管组构成。另外，本发明把注意力集中在耦合设计上，该种设计使复合氨基甲酸乙酯吊管组能够彼此连接。
该混凝土泵送装置，如移动式泵送设备，包括具有大量吊臂组的吊臂，以使吊臂能从折叠位置延伸到伸展位置，以在预期的远处提供混凝土供应。每个吊臂组支撑一个或多个吊管组，以使泵送混凝土能引向吊臂的末端。现在，每个吊管组由钢构成。根据本发明，每个钢管组均替换为轻型、增强耐用的复合氨基甲酸乙酯管组。
每个复合氨基甲酸乙酯管组包括加强外层和耐磨内层。加强外层提供箍或所需抗张强度，以承受泵送混凝土的压力。耐磨内层提供所需耐久性，用于与非常腐蚀的泵送混凝土接触。
在本发明的优选实施例中，加强层由辫状或编织的碳纤维材料的保护套构成，以获得最大强度和最小重量。其它高强度纤维，例如，但不局限于，“S”玻璃或芳族聚酰胺纤维也可使用。耐磨内层优选由氨基甲酸乙酯构成，其计示硬度等级在90-A和95-A之间。然而，其它硬度等级也是预期的，其取决于泵送材料的种类。
根据本发明，每个加强复合管组使用辫状碳纤维保护套和氨基甲酸乙酯，大约为类似钢管重量的25％。因此，碳纤维加强氨基甲酸乙酯管组大约每英尺重2.6磅，与其相比，钢管大约每英尺重10.2磅。因此，移动式泵送车利用本发明的复合管组且吊臂长度为200英尺，能实现将吊力减小大约152,000英尺磅。
现有的钢吊管组与商业上所谓的Victaulic夹连接。Victaulic槽连接件焊接到钢吊管的每个端部，外部Victaulic夹用于连接每个管。利用复合氨基甲酸乙酯吊管，需要一种连接Victaulic槽的方法。根据该当前发明，带有Victaulic槽的金属套被制造，并利用高强度环氧被二次粘结到氨基甲酸乙酯吊管上。这使氨基甲酸乙酯吊管可与现有的钢吊管互换。
本发明的各种其它特征、目的和优点将在下面的与附图相联系的说明中一目了然。
【附图说明】
这些图说明现在能设想到的实行本发明的最好模式。
这些图中：
图1是本发明移动式混凝土泵送车的侧视图，其在铰接吊臂上包括加强复合管组；
图2是移动式混凝土泵送车的后部透视图，说明加强复合管的并入；
图3a和3b图示移动式混凝土泵送车的吊臂处于中间位置，该中间位置位于内缩位置和完全展开位置之间；
图4是加强复合管组在应用到端部接头之前的剖视图；
图5是本发明的加强复合管组的侧视图；
图6是沿图5的线6-6的剖视图，图示端部接头到管组的粘合连接。
【具体实施方式】
图1图示了一种移动式混凝土泵送车10，其包括可延伸的吊臂12，该吊臂12具有独立的能展开并延伸的组14a-14c。组14a-14c中的每个支撑本发明的复合吊管的一部分或多个部分，以给泵送混凝土提供路径，使其从存储料斗16流向吊臂的最外端。
现参考图2，该移动式混凝土泵送车10包括大量的单个管组18，每个管组沿可延伸的吊臂12的每组长度方向延伸，以给料斗16的混凝土提供路径。该单个管组18由可移动的接头彼此连接，以使吊臂12可延伸，而不会中断混凝土穿过连接起来的管组18的流动路径。
现参考图3a，所示为吊臂12开始从车12的本体20延伸。如图3b所示，吊臂12可从本体20延伸相当远的距离，以使混凝土流出混凝土输送软管22，以将混凝土放置在预期的地点，混凝土输送软管22位于吊臂12的外端23。目前，移动式混凝土泵送车设有吊臂12，该吊臂能从卡车本体20延伸至175英尺，以将混凝土供应到预期的地点。
图3b中可以理解到，吊臂组14a-14c中的每个必须由足够坚固的材料构成，以不仅支撑吊臂12的重量，还支撑吊管组的重量以及通过管组正在输送的混凝土的重量。吊臂12上的重量沿吊臂组14a-14c的长度产生相当大的力，因此限制了按照横截面设计的吊臂的长度(5-27)以及材料种类。最后，管、混凝土和杆的总重达到某点，此时，较长的杆只能通过禁止使用的横截面或材料获得，该禁止归因于成本、可用性、和/或制造限制。另外，为避免不稳定的状态，移动式混凝土泵送车10将需要更重(通过增加的配重)，该情况在运输中不受欢迎。
虽然本发明在图中所示为特别理想地用在移动式混凝土泵送车上，但是应理解到，复合吊管在用在其它类型的混凝土泵送装置上时也特别理想。例如，目前现存的混凝土泵送装置包括可伸长的吊臂，整个泵送装置安装在延长的桅杆的顶部。该吊臂可从基座伸长，以便混凝土被输送至工地远处。桅杆安装式混凝土泵送装置特别有助于建造多层建筑物。复合氨基甲酸乙酯吊管组的优点同样适用于该类泵送装置，这是因为，复合氨基甲酸乙酯吊管组减小了吊臂的总重，使得该吊臂与使用钢吊管组的吊臂相比长度减小。
现在，每个吊管组18由金属材料构成，如钢，以使每组管的重量大约为每英尺12磅。因此，用于175英尺吊臂的供料管的自身总重将为1785磅。根据本发明，移动式混凝土泵送车10的吊管组18替换为总重大为降低的加强氨基甲酸乙酯吊管组，以使吊臂12的重量与现有技术相比大大减小。
首先参考图5，所示为形成本发明基础的加强复合管组24。管组24从第一端26延伸到第二端28，限定了管组24的总长。在本发明的优选实施例中，管组24的长度为3米，但是，管的其它长度当然设想在本发明的范围之内。
管组24包括第一端部接头30和第二端部接头32，使管组24以传统方式与其它管组连接。每个端部接头30、32包括凹槽34，商业上称作Victaulic槽，该槽位于外唇36和内连接法兰38之间。每个端部接头30、32的配置是常规方式，目前用于移动式混凝土泵送车。
现参考图4，所示为本发明的加强管组24的横断面图。加强管组24包括加强层40和耐磨内层42。本发明的优选实施例中，加强层40为辫状或编织的保护套。
辫状保护套形成加强层40，该保护套可由任一类纤维材料制成，如玻璃纤维、碳纤维或合成纤维如Kevlar或Vectran。本发明的优选实施例中，辫状保护套由碳纤维材料构成，这归因于碳纤维的重量和强度特征。辫状保护套为加强管组24提供增强的抗张强度，同时提供低的总重。
在图示的本发明的实施例中，辫状保护套形成加强层40，该保护套的厚度大约为1/8英尺，使用网状模式产生，以给管的径向扩张提供支撑。选择该类模式是因为：混凝土吊管内产生的压力极高，网状模式提供额外的强度对抗径向破裂。例如，混凝土吊管内产生的压力可高达1200psi。由于理想上管组设计为具有2的安全系数，所以加强管组24应能承受达到2400psi的压力。加强层40提供箍和所需扩张强度，在此同时，耐磨层42为毛料如混凝土的流动提供高耐磨内表面。
回头参考图4，若辫状保护套用作加强层40，加硬层46必须作用于该辫状保护套，以在形成过程中加硬辫状保护套，该形成过程在下面详细描述。
参考图4，在图示的本发明的优选实施例中，耐磨层42的厚度大约为3/16英尺，其由耐磨树脂如氨基甲酸乙酯构成。氨基甲酸乙酯耐磨层42提供所需耐磨性和抗腐蚀性，同时为加强管组24提供低的总重。氨基甲酸乙酯，及其它与其类似的化学物，具有许多不同的硬度和化学性质。氨基甲酸乙酯耐磨层42的硬度的实际组成可调整，该调整依赖于流过加强管组24的材料类型。本发明的优选实施例中，氨基甲酸乙酯选择为具有计示硬度等级为90-A至95-A。然而，可设想到，对于非混凝土的管道应用，氨基甲酸乙酯的计示硬度可低至70-A，或高至75-D。
回头参考图4，管组24包括靠近外端28的端部接头32。从图5可以看出，第二端部接头30也在第一端26附近连接到管组24上。
如图4所示，端部接头32由内壁50和外壁52限定。优选地，端部接头32由单一组钢以传统的方式生成。
端部接头32包括环形内槽54，该槽从内壁50凹入。环形槽54的直径稍微大于管组24的外直径，如图所示。内壁50的最内部56的直径大体与管组24靠近外端28的外直径相对应。
如前所述，端部接头32包括凹入外槽34，该槽位于外唇36和内连接法兰38之间。槽34通常称作Vitraulic槽，因为其传统上用于移动式混凝土泵送车。
现参考图6，端部接头32连接到复合管组24的端部28上，该连接通过放置氨基甲酸乙酯粘合剂58于内凹入槽54和加硬层46的外表面60之间来实现，该加硬层46作用在加强层40上。高强度粘合剂58提供端部接头32和加强管组24之间的永久结合，以使管组24可以正常方式使用。例如，管组24具有该对端部接头30、32，能连接到其它复合管组24，或利用商业上所谓的Vitraulic夹连接到传统的钢杆类型的组。如所讨论的那样，Vitraulic槽34使得氨基甲酸乙酯复合吊管可与现有的钢吊管互换。
回头参考图6，端部接头32的内表面56与吊管组24的外表面60接触，防止粘合剂58流出端部28。表面56因此截留住粘合剂58，使得粘合剂永久地将端部接头32连接到吊管组24上。
根据本发明所构造的加强复合管组使用氨基甲酸乙酯和辫状保护套，该管组的重量粗略地为目前使用的钢管组的25％。例如，复合管组24的重量大约为每英尺2.6磅，而类似钢管的重量大约为每英尺10.2磅。因此，在移动式混凝土泵送车中，其吊臂具有200英尺的延伸长度，该移动式混凝土泵送车能实现减小大约152000英尺磅的吊力。由于总重的显著减小，轻型材料可用于制造每个管组，吊管的总长能增加。这提供了显著的、目前没有的优点。
各种备选方案和实施例设想包含在下列权利要求的范围之内，这些权利要求被特别指出，并清楚地声明了被认为是本发明的主体。