CN115574177A - 一种抗菌不锈钢弯管 - Google Patents

Abstract

本发明属于不锈钢管材技术领域，具体涉及一种抗菌不锈钢弯管，该抗菌不锈钢弯管包括含铜抗菌不锈钢弯管本体、弯管连接管和管道管。其中，含铜抗菌不锈钢弯管本体接口部的内径小于含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的内径，且位于两端的接口部的壁厚以壁厚逐渐增大的趋势向含铜抗菌不锈钢弯管本体的弯管处延伸，形成在含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的壁厚达到最大的结构形式，以减少水流冲击带来的应力集中现象；与此同时，含铜抗菌不锈钢弯管本体采用含铜奥氏体不锈钢，比传统金属弯管抵抗冲击强度高，而且还提升了抗腐蚀的效果，同时其抗菌性能还可以对城市供水系统的卫生安全提供保障。

Description

一种抗菌不锈钢弯管

技术领域

本发明属于不锈钢管材技术领域，具体涉及一种抗菌不锈钢弯管。

背景技术

金属弯管常用作生活用水运输管道的连接，其面临着安装环境中复杂的酸碱环境及管道水流的腐蚀和冲刷，尤其在弯管的拐角处，水流冲刷易造成应力集中，因而容易对弯管装置的使用寿命造成影响，且水中微生物的滋生会对城市的卫生系统带来威胁。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于，提供一种抗菌不锈钢弯管，旨在克服传统弯管拐角处因水流冲刷而造成的应力集中导致使用寿命下降的缺陷，同时解决传统弯管水介质对管道的腐蚀和细菌滋生带来的卫生问题。

为了达到上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：

一种抗菌不锈钢弯管，包括含铜抗菌不锈钢弯管本体、弯管连接管和管道管，所述含铜抗菌不锈钢弯管本体两端的接口部分别通过其弯管连接管与所述管道管相连，所述接口部的内径小于含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的内径，且位于两端的接口部的壁厚以壁厚逐渐增大的趋势向含铜抗菌不锈钢弯管本体的弯管处延伸，形成在含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的壁厚达到最大的结构形式；与此同时，所述含铜抗菌不锈钢弯管本体采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，铜的含量以质量分数计。

在本发明中，含铜抗菌不锈钢弯管本体的弯管处的内径大于接口部的内径，使其弯管处呈钝角结构，以减少应力集中，且弯管处的壁厚厚于其他部位，可有效延长含铜抗菌不锈钢弯管本体的使用寿命。

较佳地，所述含铜奥氏体不锈钢的各元素成分具体为：以质量分数计，Cr 17.90%、Ni 8.81%、Cu 3.45%、Mn 1.48%、Si 0.52%、P 0.010%、S 0.001%、C 0.007%及余量Fe。经验证，该材料具有良好的抗腐蚀性能与抗菌性能。

较佳地，所述弯管连接管包括弯管连接部，管道管连接部和介于所述弯管连接部与管道管连接部之间的密封卡环，所述弯管连接部与所述接口部相连接后，将其接口部的一端伸入至密封卡环的位置处，所述管道管连接部与所述管道管相连接后，将其管道管的一端伸入至密封卡环的位置处。

更佳地，所述弯管连接部与所述接口部的连接面为光滑曲面，且弯管连接部的内径与所述接口部的外径相同，用以将其接口部插接至弯管连接部内，所述管道管连接部通过螺纹副与所述管道管相连接。在此结构下，含铜抗菌不锈钢弯管本体的接口部插入弯管连接部后，仍能进行自由转动来寻找最佳的工作位置，以适应复杂的工作环境。

较佳地，所述弯管连接部上设有对称布置的一组第一固定部，所述接口部上设置有第二固定部，所述第一固定部与第二固定部固定连接后，将含铜抗菌不锈钢弯管本体与弯管连接管相连。

更佳地，所述第一固定部位于所述弯管连接部的端部，并在其第一固定部上开设有固定孔；所述第二固定部呈圆盘状，并在圆盘状的第二固定部上开设有圆弧状的凹槽，所述凹槽与所述固定孔配合后，利用紧固件将含铜抗菌不锈钢弯管本体与弯管连接管相连。在本发明中，可进一步的，将第一固定部设计成凸出的固定块，将第二固定部设计成圆盘状的固定盘，并在固定盘上开设对称分布的两个便于紧固件移动的凹槽。

进一步的，所述密封卡环的内径、接口部的内径以及管道管的内径，三者保持相同，最大程度地保证管道之间的密封性。

优选地，所述密封卡环的左右两侧还分别设有第一橡胶密封圈和第二橡胶密封圈，且第一橡胶密封圈与所述接口部的端部相接触，第二橡胶密封圈与所述管道管的端部相接触。在此结构中，橡胶密封圈通过两侧零件给其的压力产生弹性形变以填补连接处产生的缝隙，从而增加弯管连接管同含铜抗菌不锈钢弯管本体和管道管在连接处的密封性，减少漏水现象的发生。

更进一步的，所述弯管连接管也采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，铜的含量以质量分数计。

本发明的有益效果：

1. 本发明采用了一种抗菌不锈钢材料，比传统金属弯管抵抗冲击强度高，且提升了抗腐蚀的效果，同时其抗菌性能还可以对城市供水系统的卫生安全提供保障。

2. 本发明改善了传统弯管的结构，通过弯管处直径大于接口部直径的设计，使传统弯管内部的直角结构优化为钝角结构，减少了水流通过时产生的应力集中，提升了弯管的使用寿命。

3. 本发明利用弯管连接部与接口部的连接面为光滑曲面，可使抗菌不锈钢弯管在安装时保证连接紧密的同时可以自由旋转，使其方便安装的同时可以在各种工作环境下完成工作。

4. 本发明通过橡胶密封环的设置，可以通过其弹性形变来填补含铜抗菌不锈钢弯管本体及连接管触碰在联结件中部密封卡环时所产生的间隙，因此可以使抗菌不锈钢弯管及连接管在连接处的密封性能提升，杜绝漏水情况的发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种抗菌不锈钢弯管的立体结构示意图；

图2为本发明中涉及的含铜抗菌不锈钢弯管本体的立体结构示意图；

图3为本发明中涉及的弯管连接管的立体结构示意图；

图4为图1所示结构的主视图；

图5为图4所示结构下的剖面示意图；

图6为图4所示结构下的爆炸示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于传统的金属弯管面临着管道水流的腐蚀和冲刷，易在弯管的拐角处形成应力集中，降低弯管装置的使用寿命，同时管道中的水流极易滋生细菌形成对城市卫生系统的威胁。

在此种情形下，抗菌不锈钢新材料应运而生。抗菌不锈钢是指在现有不锈钢中添加适量具有抗菌功能的铜元素，并辅以能促进抗菌富铜相均匀析出的热处理工艺制备而成，在与环境接触过程中微量释放铜离子从而实现抗菌功能的一类新型的不锈钢新材料。该材料兼具结构和抗菌的功能：除具有高塑性、高韧性、耐腐蚀性的不锈钢特性外，还具有良好的加工性、力学性能以及广普的抗菌性。

为此，本申请的发明人利用这种新型的抗菌不锈钢来代替传统的金属弯管材料，以解决水流细菌滋生的问题，同时，发明人利用弯管拐角处直径大于弯管接口处直径的设计，使金属弯管的内部结构由传统的直角结构改变为钝角结构，以此来减少水流冲刷带来的应力集中现象，从而提升弯管的使用寿命。

既然本发明采用了抗菌不锈钢，那么，在本发明中，抗菌不锈钢具体选用的材料为含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L。其中，各元素成分，以质量分数计为：Cr 17.90%、Ni8.81%、Cu 3.45%、Mn 1.48%、Si 0.52%、P 0.010%、S 0.001%、C 0.007%及余量Fe。

其中，铬Cr是不锈钢的基本合金元素，Cr是自钝化金属易氧化，不锈钢中的Cr吸附环境中的氧会在不锈钢表面形成一层致密的氧化物以阻止内部的氧化。镍Ni可以提高不锈钢的强度而又保持良好的塑性和韧性，且Ni对酸碱均有较高的耐腐蚀能力，耐热能力和耐腐蚀能力十分优秀。

在不锈钢中加入铜Cu会导致热加工过程中钢的开裂，且随着铜含量的增加，热加工性能会趋于不稳定。有研究表明，在含铜钢内加入Mn、S等元素后，铜会在MnS夹杂物上析出从而减轻铜在晶界的富集，因此降低铜对钢材热脆性的危害。因此，本发明在不锈钢中添加了锰Mn和硫S，加入适量的锰Mn可以同钢中残留的硫S形成MnS化合物以减少FeS的生成，降低因钢的热强性而产生热脆现象。

下面将着重讲述采用本发明的含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，所带来的优异性能以及选择3.45% Cu-304L含铜奥氏体不锈钢的理由。

耐腐蚀性：电化学实验表明在不锈钢内加入Cu可以增加不锈钢钝化膜内层的耐蚀性，且有文献指出Cu的存在会促进锈层的γ -Fe₂O₃/γ -FeOOH向 α -FeOOH转化，进而促进保护性钝化层的形成，因此含铜抗菌不锈钢的耐均匀腐蚀性较普通不锈钢有优势。但随着Cu含量的升高，其耐点蚀性能会降低，而研究表明对时效处理后的含铜奥氏体不锈钢进行短时固溶处理后，会减小富Cu相的尺寸，降低其对钝化膜的破坏性，同时不锈钢中的S易与Cu进行结合因此减少了MnS的出现，因此Cu含量升高也会使其耐点蚀性能提升。综合来看，含铜抗菌不锈钢的耐腐蚀性能好于普通不锈钢，能在多种复杂环境下进行工作。

抗菌性能：时效态的含3.45%铜不锈钢样品在1%NaCl溶液中浸泡实验中，Cu离子溶出量近乎呈线性，经计算的其单位面积每日铜离子溶出量接近0.1ng/cm²。且经抗菌实验验证其对金黄葡萄球菌及大肠杆菌等细菌的灭杀效果十分可观。进一步的试验证实了，在营养丰富的环境中，含铜抗菌不锈钢能抑制滋生细菌中优势细菌的形成和繁殖，因此有效控制微生物的污染和传播。同时含Cu抗菌不锈钢还可以一定程度抑制浮游微生物的活性，降低周围环境中微生物与金属装备接触的可能性，进而也减少了因微生物分泌物加重金属腐蚀的现象。

力学性能：对于拉伸力学性能，由于层错能引起的软化效应与Cu添加引起的固溶强化效应相互抵消，Cu的加入对固溶处理的含Cu抗菌不锈钢力学性能影响微乎其微。而富Cu相的析出强化促进了不锈钢力学性能的提升，使其硬度显著提高。

加工性能：由Fe-Cu二元相图可得铜在奥氏体区的溶解度最大。随着Cu含量的增加，在含铜抗菌不锈钢热加工过程中，时间与温度的升高会导致晶界和界面氧化腐蚀程度的加深，热脆性越严重，致使含铜抗菌不锈钢的热加工窗口变窄。因此在保证不锈钢的抗菌前提下，Cu的含量对含铜抗菌不锈钢的加工性能起到了至关重要的影响。综上所述且经验证，3.45%的含铜量使抗菌不锈钢处于最佳加工区间，可以在保障抗菌效果的同时最大降低加工成本。

因此，基于上述的理由，本发明选用3.45%的含铜量抗菌不锈钢作为本发明中的含铜抗菌不锈钢弯管本体。

下面将结合附图，详细说明本发明的实施方式。

如图1-4所示，一种抗菌不锈钢弯管，包括含铜抗菌不锈钢弯管本体1、弯管连接管4和管道管5，含铜抗菌不锈钢弯管本体1的两端为接口部12，每个接口部12分别通过其弯管连接管4与管道管5相连。在本例中，管道管5为国标金属直管。

如图2所示，接口部12的内径明显小于含铜抗菌不锈钢弯管本体1弯管处的内径，且位于两端的接口部12的壁厚以壁厚逐渐增大的趋势向含铜抗菌不锈钢弯管本体1的弯管处延伸，以形成在含铜抗菌不锈钢弯管本体1弯管处的壁厚达到最大的结构形式。此种结构形式将传统弯管内部的直角结构改变成钝角结构，以此来减少水流冲刷带来的应力集中现象，从而提升弯管的使用寿命。

与此同时，含铜抗菌不锈钢弯管本体1采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，含铜奥氏体不锈钢的各元素成分具体为：以质量分数计，Cr 17.90%、Ni 8.81%、Cu3.45%、Mn 1.48%、Si 0.52%、P 0.010%、S 0.001%、C 0.007%及余量Fe。经验证，该材料具有良好的抗腐蚀性能与抗菌性能。

如图3所示，弯管连接管4包括弯管连接部42，管道管连接部44和介于弯管连接部42与管道管连接部44之间的密封卡环43。

弯管连接部42与接口部12相适配后，将接口部12的端部插接至弯管连接部42的内部并伸入至密封卡环43的位置处。在此匹配过程中，要求弯管连接部42的内径与接口部12的外径相同，并将弯管连接部42与接口部12的连接面设计为光滑曲面。

设计为光滑曲面，可使含铜抗菌不锈钢弯管本体1的接口部12在安装时保证连接紧密的同时可以自由旋转来寻找最佳的工作位置，使其方便安装的同时可以在各种工作环境下完成工作。

管道管连接部44通过螺纹副与管道管5相连接后，将管道管5的一端伸入管道管连接部44的内部并置于密封卡环43的位置处。

另外，本例中，将密封卡环43的内径、接口部12的内径以及管道管5的内径，三者保持相同，来最大程度地保证管道之间的密封性，并减少水流过程带来的应力集中现象。

此外，在上述公开的弯管连接管4的基础上，弯管连接部42上还设有对称布置的一组第一固定部，可进一步的，将第一固定部设计成凸出的固定块41，并把该固定块41设计在弯管连接部42的端部，同时在其固定块41上开设用于紧固件穿过的固定孔。

同时，如图1、图3、图4所示，接口部12上设置有第二固定部，可进一步的，将第二固定部设计成圆盘状的固定盘11，并在该圆盘状的固定盘11上开设两条便于紧固件移动的圆弧状凹槽。在本例中，紧固件为限位螺栓2，圆弧状凹槽也可称之为螺栓移动槽。

圆弧状凹槽与固定孔配合后，利用限位螺栓2将含铜抗菌不锈钢弯管本体1与弯管连接管4相连固结为一体。

具体的，关于含铜抗菌不锈钢弯管本体1与弯管连接管4的连接与拆卸的具体方式请参阅图5和图6。含铜抗菌不锈钢弯管本体1上设有固定盘11，固定盘11上开有螺栓移动槽，螺栓移动槽的槽宽略大于限位螺栓2的螺杆大径。弯管连接部42外壁两侧设置有与弯管连接管4圆心位于同一直线的固定块41，固定块41上设置有固定孔，其孔径略大于限位螺栓2的螺杆大径。

将含铜抗菌不锈钢弯管本体1的接口部12插入弯管连接部42后，将限位螺栓2依次通过固定盘11和固定块41上的孔后与螺母3进行螺纹连接，拧紧螺母3即可使含铜抗菌不锈钢弯管本体1与弯管连接管4完成连接。这样，通过对螺母3的旋转即可解除其与限位螺栓2的螺纹连接，随后将限位螺栓2从固定块41的固定孔和固定盘11的槽内抽出，即可分开固定块41和固定盘11，从而解除含铜抗菌不锈钢弯管本体1与弯管连接管4的连接。

另外的，含铜抗菌不锈钢弯管本体1上设置的固定盘11开设螺栓移动槽，且接口部12的外壁和弯管连接部42的内壁均为光滑曲面，因此将接口部12插入弯管连接部42后，工作人员可手持含铜抗菌不锈钢弯管本体1在弯管连接管4中进行转动以寻找最佳工作位置，达到最佳位置后仍可用限位螺栓2与螺母3的螺纹连接以保证连接的密封性，相比较于传统弯管只能靠旋转弯管将其与管道管5的螺纹拧紧却不能达到准确工作位置的方式，这样的设计无疑优化了安装与拆卸的过程和合理性；同时这种连接方式还可以给含铜抗菌不锈钢弯管本体1与弯管连接管4一个相互的作用力，致使两者相互挤压以增加其连接的紧密性，因而减少漏水的现象。

请参阅图5-6，含铜抗菌不锈钢弯管本体1的接口部12与弯管连接部42的连接处设有第一橡胶密封圈6，而且第一橡胶密封圈6顶在弯管连接管4中部设置的密封卡环43上，通过借助橡胶密封圈优越的弹性，当接口部12给予第一橡胶密封圈6以压力将其顶至弯管连接管4的密封卡环43上时，第一橡胶密封圈6会产生一定的弹性形变以填补含铜抗菌不锈钢弯管本体1同弯管连接管4之间产生的缝隙，且其弹力反作用于两端会令限位螺栓2和螺母3的螺纹连接更加牢固，起到了弹性垫圈的作用，同理，第二橡胶密封圈7对管道管连接部44同管道管5的螺纹连接，而这些作用都会令弯管连接管4与含铜抗菌不锈钢弯管本体1以及管道管5的紧密性得到提升，因而避免漏水的问题。

在本发明中，除了含铜抗菌不锈钢弯管本体1采用含铜奥氏体不锈钢外，弯管连接管4也采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，铜的含量以质量分数计。这样将更大程度地提升管道的抗菌效果。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种抗菌不锈钢弯管，包括含铜抗菌不锈钢弯管本体、弯管连接管和管道管，所述含铜抗菌不锈钢弯管本体两端的接口部分别通过其弯管连接管与所述管道管相连，其特征在于：所述接口部的内径小于含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的内径，且位于两端的接口部的壁厚以壁厚逐渐增大的趋势向含铜抗菌不锈钢弯管本体的弯管处延伸，形成在含铜抗菌不锈钢弯管本体弯管处的壁厚达到最大的结构形式；与此同时，所述含铜抗菌不锈钢弯管本体采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，铜的含量以质量分数计。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述含铜奥氏体不锈钢的各元素成分具体为：以质量分数计，Cr 17.90%、Ni 8.81%、Cu 3.45%、Mn 1.48%、Si 0.52%、P0.010%、S 0.001%、C 0.007%及余量Fe。

3.根据权利要求2所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述弯管连接管包括弯管连接部，管道管连接部和介于所述弯管连接部与管道管连接部之间的密封卡环，所述弯管连接部与所述接口部相连接后，将其接口部的一端伸入至密封卡环的位置处，所述管道管连接部与所述管道管相连接后，将其管道管的一端伸入至密封卡环的位置处。

4.根据权利要求3所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述弯管连接部与所述接口部的连接面为光滑曲面，且弯管连接部的内径与所述接口部的外径相同，用以将其接口部插接至弯管连接部内，所述管道管连接部通过螺纹副与所述管道管相连接。

5.根据权利要求4所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述弯管连接部上设有对称布置的一组第一固定部，所述接口部上设置有第二固定部，所述第一固定部与第二固定部固定连接后，将含铜抗菌不锈钢弯管本体与弯管连接管相连。

6.根据权利要求5所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述第一固定部位于所述弯管连接部的端部，并在其第一固定部上开设有固定孔；所述第二固定部呈圆盘状，并在圆盘状的第二固定部上开设有圆弧状的凹槽，所述凹槽与所述固定孔配合后，利用紧固件将含铜抗菌不锈钢弯管本体与弯管连接管相连。

7.根据权利要求6所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述密封卡环的内径、接口部的内径以及管道管的内径，三者保持相同。

8.根据权利要求7所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述密封卡环的左右两侧还分别设有第一橡胶密封圈和第二橡胶密封圈，且第一橡胶密封圈与所述接口部的端部相接触，第二橡胶密封圈与所述管道管的端部相接触。

9.根据权利要求2所述的一种抗菌不锈钢弯管，其特征在于，所述弯管连接管也采用含铜奥氏体不锈钢3.45% Cu-304L，其中，铜的含量以质量分数计。

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