本實(shí)用新型涉及隧道凍結(jié)施工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種異徑管液氮凍結(jié)器。

背景技術(shù)：

凍結(jié)施工法在隧道施工中較為常見(jiàn)，隧道施工采用凍結(jié)法能夠確保施工的安全度的同時(shí)，還能提高施工效率。

凍結(jié)施工法的具體步驟中，將凍結(jié)管導(dǎo)入需要凍結(jié)的區(qū)域中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域的土壤或者巖層的凍結(jié)，起到封堵代開挖周邊的水并增強(qiáng)周邊土體的強(qiáng)度，在凍土帷幕的保護(hù)下進(jìn)行開挖施工?，F(xiàn)有技術(shù)中的凍結(jié)施工法中包括利用外界的換熱單元向凍結(jié)管內(nèi)通入換熱后的鹽水，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)凍結(jié)區(qū)域的巖層進(jìn)行凍結(jié)，還存在利用低溫的液氮通入凍結(jié)管內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)凍結(jié)區(qū)域的巖層的凍結(jié)，現(xiàn)有技術(shù)中的液氮凍結(jié)器包括凍結(jié)管，凍結(jié)管內(nèi)通入有液氮輸入管，液氮輸入管的下管端靠近凍結(jié)管的下管端，向液氮輸送管內(nèi)導(dǎo)入液氮，從而實(shí)施對(duì)凍結(jié)管下管端所在的巖層進(jìn)行凍結(jié)，上述的液氮凍結(jié)器在實(shí)際凍結(jié)操作中，還未完全吸收巖層熱量的液氮沿著凍結(jié)管的管腔向上流動(dòng)，把不需要凍結(jié)的巖層也進(jìn)行的凍結(jié)，且環(huán)形空間較大造成液氮的使用量上的不必要的浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是：提供一種異徑管液氮凍結(jié)器，在確保凍結(jié)效果的同時(shí)，減少液氮的使用量，減少施工成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：

異徑管液氮凍結(jié)器，包括導(dǎo)入地面下的第一凍結(jié)管，第一凍結(jié)管內(nèi)導(dǎo)入有第一液氮供料管，所述第一液氮供料管的下端鄰近第一凍結(jié)管的下管端位置處，鄰近第一液氮供料管的下管端管徑大于第一液氮供料管的上管端管徑且與第一凍結(jié)管的下管端管徑吻合，所述第一凍結(jié)管內(nèi)還設(shè)置有第一出料管，所述第一液氮供料管設(shè)置在第一出料管內(nèi)，第一出料管的下管端鄰近第一液氮供料管的管徑變化位置處。

本實(shí)用新型還存在以下特征：

所述第一出料管的上管端與第二液氮供料管的上管端連通，鄰近第二液氮供料管的下管端管徑大于第二液氮供料管的上管端管徑，第二液氮供料管的外壁設(shè)置有第二出料管，第二出料管的下管端鄰近第二液氮供料管的管徑變化位置處，第二出料管的外壁設(shè)置有第二凍結(jié)管且導(dǎo)入地面下，所述第二液氮供料管的下管端管徑與第二凍結(jié)管的下管端內(nèi)徑吻合。

所述第一液氮供料管與第二液氮供料管之間通過(guò)金屬不銹鋼軟管連接。

所述第一液氮供料管的下管端內(nèi)壁設(shè)置有第一紊流板，所述第一紊流板呈角鋼板狀結(jié)構(gòu)且一端焊接固定在第一液氮供料管的下管端內(nèi)壁處，第一紊流板沿著第一液氮供料管的下管端內(nèi)壁的周向及長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)。

所述第二液氮供料管的下管端內(nèi)壁設(shè)置有第二紊流板，所述第二紊流板呈角鋼板狀結(jié)構(gòu)且一端焊接固定在第二液氮供料管的下管端內(nèi)壁處，第二紊流板沿著第二液氮供料管的下管端內(nèi)壁的周向及長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)。

所述第二出料管的上管端設(shè)置有排氣管，所述排氣管的管端與大氣連通。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具備的技術(shù)效果為：向待凍結(jié)的區(qū)域?qū)氲谝粌鼋Y(jié)管，向凍結(jié)管內(nèi)導(dǎo)入第一液氮供料管，第一液氮供料管的下管端管徑變大并且與第一凍結(jié)管的下管端內(nèi)徑吻合，從而有效減少凍結(jié)管的下管端的管腔體積，使得第一凍結(jié)管的下端端內(nèi)存料較多的凍結(jié)用液氮，從而提高凍結(jié)效率，確保凍結(jié)效果，由于第一出料管的下管端鄰近第一液氮供料管的管徑變化位置處。該凍結(jié)器有效減少凍結(jié)管的下管端的管腔體積，因空氣是熱的不良導(dǎo)體，該異徑管凍液氮凍結(jié)器能夠確保下部需凍結(jié)部位的有效凍結(jié)；實(shí)現(xiàn)上部無(wú)需凍結(jié)部位無(wú)凍土，能顯著減少液氮的使用量，減少液氮凍結(jié)施工的成本。

附圖說(shuō)明

圖1是異徑管液氮凍結(jié)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是異徑管液氮凍結(jié)器中的第一或第二液氮供料管的下管端結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1和圖2，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地說(shuō)明：

異徑管液氮凍結(jié)器，包括導(dǎo)入地面下的第一凍結(jié)管10，第一凍結(jié)管10內(nèi)導(dǎo)入有第一液氮供料管20，所述第一液氮供料管20的下端鄰近第一凍結(jié)管10的下管端位置處，鄰近第一液氮供料管20的下管端管徑大于第一液氮供料管20的上管端管徑且與第一凍結(jié)管10的下管端管徑吻合，所述第一凍結(jié)管10內(nèi)還設(shè)置有第一出料管30，所述第一液氮供料管20設(shè)置在第一出料管30內(nèi)，第一出料管30的下管端鄰近第一液氮供料管20的管徑變化位置處。

結(jié)合圖1所示，向待凍結(jié)的區(qū)域?qū)氲谝粌鼋Y(jié)管10，向凍結(jié)管內(nèi)導(dǎo)入第一液氮供料管20，第一液氮供料管20的下管端管徑變大并且與第一凍結(jié)管10的下管端內(nèi)徑吻合，從而有效減少第一凍結(jié)管10的下管端的管腔體積，使得第一凍結(jié)管10的下端端內(nèi)存料較多的凍結(jié)用液氮，從而提高凍結(jié)效率，確保凍結(jié)效果，由于第一出料管30的下管端鄰近第一液氮供料管20的管徑變化位置處，吸收過(guò)熱量的液氮從第一出料管30排出，該異徑管凍液氮凍結(jié)器不僅能夠確保凍結(jié)效果，而且還能顯著減少液氮的使用量，減少液氮凍結(jié)施工的成本。

結(jié)合圖1所示，作為本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述第一出料管30的上管端與第二液氮供料管40的上管端連通，鄰近第二液氮供料管40的下管端管徑大于第二液氮供料管40的上管端管徑，第二液氮供料管40的外壁設(shè)置有第二出料管50，第二出料管50的下管端鄰近第二液氮供料管40的管徑變化位置處，第二出料管50的外壁設(shè)置有第二凍結(jié)管60且導(dǎo)入地面下，所述第二液氮供料管40的下管端管徑與第二凍結(jié)管60的下管端內(nèi)徑吻合；

上述的第一出料管30導(dǎo)出的液氮進(jìn)入第二凍結(jié)管60內(nèi)，從而實(shí)施對(duì)第二凍結(jié)管60下端的凍結(jié)區(qū)域的巖層的凍結(jié)，該液氮通過(guò)二次使用過(guò)后，其本身的吸熱特性明顯下降，氮?dú)饧暗谝?、第二凍結(jié)管10、60內(nèi)的空氣均通過(guò)第二出料管50排除，也就是說(shuō)本實(shí)用新型采用兩個(gè)導(dǎo)入地面的凍結(jié)器串聯(lián)在一起，組成的異徑管液氮凍結(jié)器能夠顯著提高凍結(jié)效率，降低液氮的使用量。

進(jìn)一步地，所述第一液氮供料管20與第二液氮供料管40之間通過(guò)金屬不銹鋼軟管70連接，每一組異徑管液氮凍結(jié)器暴露在外界的管路通過(guò)金屬不銹鋼軟管70，方能確保液氮的正常導(dǎo)通。

為提高液氮對(duì)第一凍結(jié)管10下管端所在的巖壁的吸熱效果，結(jié)合圖2所示，所述第一液氮供料管20的下管端內(nèi)壁設(shè)置有第一紊流板21，所述第一紊流板21呈角鋼板狀結(jié)構(gòu)且一端焊接固定在第一液氮供料管20的下管端內(nèi)壁處，上述的第一紊流板21可以是廢舊彎折焊條等，可以減少成本的投入，而且還可廢物利用，第一紊流板21沿著第一液氮供料管20的下管端內(nèi)壁的周向及長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)。

同理，所述第二液氮供料管40的下管端內(nèi)壁設(shè)置有第二紊流板41，所述第二紊流板41呈角鋼板狀結(jié)構(gòu),上述的第二紊流板41可以是廢舊彎折焊條等，可以減少成本的投入，而且還可廢物利用，且一端焊接固定在第二液氮供料管40的下管端內(nèi)壁處，第二紊流板41沿著第二液氮供料管40的下管端內(nèi)壁的周向及長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置多個(gè)。

所述第二出料管50的上管端設(shè)置有排氣管80，所述排氣管80的管端與大氣連通。

本實(shí)用新型的異徑管液氮凍結(jié)器在實(shí)際安裝時(shí)，每一組的異徑管液氮凍結(jié)器內(nèi)下放Ф32的不銹鋼液氮供料管，不銹鋼液氮供料管與凍結(jié)管深度一致，每二個(gè)凍結(jié)管用不銹鋼金屬軟管連接，即一個(gè)A排凍結(jié)管出液管串聯(lián)一個(gè)B排凍結(jié)管內(nèi)的，A排凍結(jié)管內(nèi)供液管連接分配器。通過(guò)分配器把液氮從罐車分配給每一組凍結(jié)管。

采用液氮管兩孔串接，保證各液氮管均勻向外擴(kuò)散冷量。管路用不銹鋼軟管連接，管路用低溫液氮閥門控制，所有暴露凍結(jié)管路用保溫泡沫板或棉花保溫。當(dāng)沒(méi)車液氮用至一半時(shí)聯(lián)系下一車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，過(guò)程中控制好時(shí)間，以防液氮供應(yīng)出現(xiàn)中斷。

液氮凍結(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為溫度控制，液氮儲(chǔ)罐出口的溫度控制在–150℃～–170℃，壓力控制在0.1MPa～0.15MPa為宜；凍結(jié)管出口溫度控制在–50℃～–60℃，壓力控制在0.05MPa～0.1MPa為宜，壓力調(diào)節(jié)可使用液氮儲(chǔ)罐上的散熱板，溫度調(diào)節(jié)使用每組回路中截止閥。

對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。