[发明专利]一种内衬节式抗弯工程管

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种工程管，特别是一种内衬节式抗弯工程管结构。

背景技术

工程管是专门用于承受力量的管材。依照原材料，工程管可以分为塑料工程管、不锈钢工程管、普钢工程管、合金钢工程管及其他有色金属工程管等。

人们在使用工程管时，除了要求其具有一定的抗拉强度外，同时还要求它们具有比较大的抗弯曲强度。工程管的这两种强度都与它们的管壁厚度成正比。但是工程管的这两种力学强度的比例系数却存在较大的差异。其中抗弯曲强度是它的软肋。当工程管的管壁达到一定厚度时，虽然抗拉强度可以满足需要，但其抗弯曲强度却还不足。现有技术为了提高工程管的抗弯曲强度，通常采用增加管壁厚度的方法以增加抗弯曲强度；增加管壁的厚度，就要增加管材的消耗，从而增加生产成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种新型的内衬节式抗弯工程管。它在不增加工程管管壁厚度的条件下，可以大幅度地提高抗弯曲强度,具有成本低、装配简单和抗弯曲强度高的优点，有极好的经济价值和应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案：一种内衬节式抗弯工程管。在该工程管的管腔内设置有内衬节，该内衬节的形状与所在工程管的管腔相同；内衬节由固定在一起的节管和节板构成，节管固定在工程管的内壁上，节板垂直于节管。

上述的内衬节式抗弯工程管，根据工程管的形状不同，所述的内衬节可以为圆形、方形或其他几何形状。

前述的内衬节式抗弯工程管，所述内衬节的节管与节板最好做成不能拆分的整体部件。

前述的内衬节式抗弯工程管，所述内衬节的节板可以位于节管的端部或中间。

前述的内衬节式抗弯工程管，所述内衬节的长度为工程管外径的50～100％。

前述的内衬节式抗弯工程管，在内衬节的节板上可以设置小孔。

依照“工程管的抗弯曲强度与其管壁的厚度成正比”的常规物理定律，欲将工程管的抗弯曲强度提高 100％，就必须多消耗100％的管材，提高其管壁的厚度，才能达到目标。但是在自然界，“竹节”以其分段设置“内衬节”的特殊结构方式，仅以不足2％的普通竹纤维材料，却将竹管的抗弯曲强度提高了100％。仔细观察植物界的竹子，可以发现，无论什么品种的竹子，在其修长结实的竹管上面都生长着许多竹节。这些竹节均匀地分布在竹管的各个节段上。大约每30公分的距离就有一个竹节。正是由于这些竹节的存在，才使竹管的抗弯曲强度和抗折断强度提高了一倍多。剖开竹管可以看到，竹节就是一小块的植物纤维板，它将竹管分隔成为彼此不相通的上下两段。竹节的边沿与其所在位置的竹管内壁紧密相联，成为竹管内壁的一个圆形衬板。尽管竹节的材料并不厚实，也不坚固，但是因其位居竹管中心，非常方便其发挥内撑作用。当竹管遭遇破坏性外力作用而欲弯曲之前，其前导诱因是竹管的某些管壁首先变形，向管腔内部凹曲踏陷，如果这种趋势继续发展，就会导致整段竹管弯曲变形。竹节因为位处中心，其横向支撑力可以阻止任何部位的管壁向内凹曲踏陷，没有管壁凹曲踏陷，竹管就不会弯曲变形。竹节因此非常有效地提高了竹管的抗弯曲强度。经过解剖和称重发现：一个竹节的重量，与其所在节段的竹筒的重量相比，前者仅为后者的1％～2％，但却可以将这段竹管的抗弯曲强度提高到超过原有强度的100％。根据结构力学相关定律，工程管的抗弯曲强度与其管壁的厚度成正比，如果采用传统方式，将构成竹节的纤维材料用于增加竹管壁的厚度，那就只能将竹管的抗弯曲强度提高1～2％。与传统的“厚壁效应”比较，“竹节效应”使纤维材料的抗弯曲强度的作用扩大了50倍以上。这是“竹节效应”在结构力学上创造的奇迹。它使竹子能以其瘦长的身材在空旷的原野和毫无遮拦的郊外，单独抗御八级大风的摧残而是不弯曲，不倒伏。本发明的主要特征，就是仿照竹节的构造，以在工程管内设置内衬节的方式来提高工程管的抗弯曲强度。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

（1）本发明是以“竹节”在植物竹子中的结构和功效为依据，采用在工程管的管腔内设置独特的“内衬节”来提高工程管的抗弯曲强度，而不需要增加管壁的厚度，解决了现有技术只能通过增加管壁厚度来增强工程管抗弯曲强度的难题，可以节约很多管壁材料，提高材料的利用效率数十倍，不仅能大幅度提升工程管的抗弯曲强度，还可以减少工程管管体用料，明显降低生产成本，同时还能生产出用于特殊目的的高强抗弯工程管，具有极好的经济价值和社会效益。

（2）适用范围广。本发明可适用于金属管道、非金属管道和复合管道等不同材质的工程管，应用范围广，发展前景好。