一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括固定于通風(fēng)管管壁之上的軸心桿、套接在所述軸心桿上的轉(zhuǎn)軸套管、固定于所述轉(zhuǎn)軸套管上的風(fēng)門。所述軸心桿的中心設(shè)有支撐桿，該支撐桿通過鏈接器Ⅰ與波紋伸縮管的一端相接；所述波紋伸縮管的另一端通過鏈接器Ⅱ與所述風(fēng)門相接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、穩(wěn)定性高，完全可以適應(yīng)青藏高原極端惡劣環(huán)境，并滿足工程施工特殊要求，最大程度提高通風(fēng)路基的降溫效能。
【專利說明】
一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及凍土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國青藏高原、東北等多年凍土區(qū)，通過長期的演化、發(fā)展和變化，形成了厚達(dá)幾米、甚至十幾米、各具形態(tài)的厚層地下冰。隨著氣候環(huán)境的變化及受到人類工程活動(dòng)的影響，凍土和地下冰會(huì)發(fā)生退化和融化，從而引起各種工程災(zāi)害的產(chǎn)生，進(jìn)而對各種重大工程建筑穩(wěn)定性產(chǎn)生重要影響。
[0003]采用保護(hù)凍土工程措施，主動(dòng)冷卻凍土基礎(chǔ)，是保證凍土工程長期安全運(yùn)營、穩(wěn)定的關(guān)鍵途徑。在這些措施中，有效調(diào)控凍土工程的對流換熱過程，是保護(hù)凍土基礎(chǔ)重要的工程措施的一個(gè)類型。該類措施，通過有效促進(jìn)冬季或夜晚低溫環(huán)境條件下基礎(chǔ)與外界環(huán)境的換熱過程，有效抑制暖季或白天高溫環(huán)境條件下基礎(chǔ)的換熱過程，由此達(dá)到冷能在路基內(nèi)部的不斷存儲(chǔ)、凍土地溫的不斷降低、基礎(chǔ)穩(wěn)定性不斷增強(qiáng)的目的。
[0004]面對國家“十三五”戰(zhàn)略規(guī)劃的出臺，青藏高速公路即將修筑，但是，高速公路與普通公路相比，普通公路與鐵路相比凍土問題都更為突出。已有研究表明(俞祁浩等.我國多年凍土區(qū)高速公路修筑關(guān)鍵問題研究.中國科學(xué)(技術(shù)科學(xué))，2014，44(4): 425?432)，由于黑色路面的強(qiáng)烈吸熱、瀝青路面隔水和阻止水分蒸發(fā)散熱的影響，使得相同條件下公路路基的吸熱強(qiáng)度是鐵路的3倍多，且路基吸熱的主要途徑集中在路堤的中心部位，并難以向周圍凍土散熱。而高速公路與普通公路相比，更加劇了該種現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)公路路基寬度增加約I倍時(shí)，路堤底面的吸熱強(qiáng)度增加約0.6倍，路基吸熱進(jìn)一步聚集在路基的中心部位，由此產(chǎn)生更加明顯的“聚熱效應(yīng)”，并導(dǎo)致凍土更加快速的退化。面對更高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、更寬的公路路面，高速公路與凍土之間的熱作用更加顯著，在多年凍土區(qū)修筑高速公路將會(huì)面對更為突出的凍土問題和修筑技術(shù)難題。由于傳熱途徑、強(qiáng)度等方面的根本改變，使得青藏鐵路等獲得的成功經(jīng)驗(yàn)、先進(jìn)技術(shù)難以在青藏高速公路建設(shè)中直接應(yīng)用。
[0005]雖然，現(xiàn)有相近技術(shù)對通風(fēng)管的對流換熱進(jìn)行了調(diào)控，但是，青藏高原高寒極端自然環(huán)境，特殊工程條件，都對通風(fēng)管調(diào)控風(fēng)門的穩(wěn)定性、風(fēng)門的敏感性、風(fēng)門安裝和運(yùn)維過程的便利性等都提出了更高的要求，現(xiàn)有一些技術(shù)難以完全滿足工程實(shí)際需要。
[0006]俞祁浩等①(俞祁浩，程國棟.用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān):中國，200510065354.5)以及俞祁浩等②(俞祁浩，常小曉，錢進(jìn).一種重力平衡式的對流控制風(fēng)門:中國201010241354.7 )對自控風(fēng)門進(jìn)行了發(fā)明。但是，這兩項(xiàng)發(fā)明尚有不足之處:
[0007]⑴部件較多，發(fā)明①中除了風(fēng)門和傳動(dòng)活塞，還有活塞桶及其內(nèi)部的彈簧，且這些風(fēng)門和傳動(dòng)組件分開放置，增加了布設(shè)困難。
[0008]⑵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)明②中使用了油和水構(gòu)成的部件作為重力單元，其內(nèi)部是存在放油容器放置于放水容器內(nèi)部的情況，增加了加工和維護(hù)難度。
[0009]⑶在青藏高原等環(huán)境惡劣地區(qū)風(fēng)沙較大，存在活塞的部件容易受到堵塞以及凍住不能工作的情況，而使用水油作為重力源的設(shè)計(jì)在低溫狀態(tài)下不能保證液體很好的流動(dòng)。
[0010]⑷部件較多。由此導(dǎo)致結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，且導(dǎo)致青藏高原運(yùn)維困難、使用成本較高。
[0011]由此可見，這些技術(shù)在青藏高原極端環(huán)境下難以有效工作，難以滿足工程實(shí)際需要。因此，亟需多角度研發(fā)能夠滿足工程實(shí)際的對流調(diào)控風(fēng)門，滿足多年凍土區(qū)高速公路建設(shè)需要。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、穩(wěn)定性高的伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)。
[0013]為解決上述問題，本實(shí)用新型所述的一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)包括固定于通風(fēng)管管壁之上的軸心桿、套接在所述軸心桿上的轉(zhuǎn)軸套管、固定于所述轉(zhuǎn)軸套管上的風(fēng)門；所述軸心桿的中心設(shè)有支撐桿，該支撐桿通過鏈接器I與波紋伸縮管的一端相接;所述波紋伸縮管的另一端通過鏈接器Π與所述風(fēng)門相接。
[0014]所述波紋伸縮管的內(nèi)部填充自來水或純水。
[0015]所述波紋伸縮管分別通過密封件與所述鏈接器1、所述鏈接器Π相接。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、無需能源。
[0018]本實(shí)用新型與以往措施相比，僅為波紋伸縮管與風(fēng)門的組合，且結(jié)構(gòu)簡單，制作便利，安裝和維護(hù)方便。同時(shí)風(fēng)門開關(guān)僅利用天然冷能，無需外部動(dòng)力能源，環(huán)境友好。
[0019]2、動(dòng)作簡便，靈敏性高。
[0020]本實(shí)用新型中的波紋伸縮管直接感應(yīng)外界環(huán)境溫度變化，可及時(shí)在設(shè)定溫度條件下完成規(guī)定動(dòng)作，且動(dòng)作僅為波紋伸縮管的伸縮以及由此帶動(dòng)的風(fēng)門的關(guān)閉，從而避免了通過中間物質(zhì)轉(zhuǎn)換或動(dòng)力轉(zhuǎn)換造成的不利影響。
[0021]3、穩(wěn)定性高。
[0022]由于波紋伸縮管的動(dòng)力源為內(nèi)部水體的凍結(jié)、膨脹，其膨脹作用力非常的強(qiáng)大且穩(wěn)定；同時(shí)，由于伸縮式波紋管完全密封，當(dāng)冰體融化、體積收縮以后，產(chǎn)生的真空以及波紋伸縮管自身的彈性收縮，綜合產(chǎn)生的收縮力也非常強(qiáng)大且穩(wěn)定。因此，本實(shí)用新型所需風(fēng)門開啟、關(guān)閉的驅(qū)動(dòng)力都非常的強(qiáng)大且穩(wěn)定，這些都保證了風(fēng)門在設(shè)定溫度條件下的穩(wěn)定運(yùn)作。因而可有效避免青藏高原極端大風(fēng)等不利因素的影響。
[0023]4、造價(jià)低廉，便于大規(guī)模使用。
[0024]本實(shí)用新型沒有需要特別保護(hù)的部件，該風(fēng)門構(gòu)件均為普通材料，且結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)成本可以在較大程度得到降低，便于大規(guī)模使用。
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026]圖1為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型的主視圖。
[0028]圖中:丨一風(fēng)門；2—軸心桿;3—轉(zhuǎn)軸套管;4一波紋伸縮管;5—支撐桿;6—鏈接器I; 7—鏈接器Π。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1、圖2所示，一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括固定于通風(fēng)管管壁之上的軸心桿2、套接在軸心桿2上的轉(zhuǎn)軸套管3、固定于轉(zhuǎn)軸套管3上的風(fēng)門I。
[0030]軸心桿2的中心設(shè)有支撐桿5，該支撐桿5通過鏈接器16與波紋伸縮管4的一端相接;波紋伸縮管4的另一端通過鏈接器Π 7與風(fēng)門I相接。
[0031]其中:波紋伸縮管4的材質(zhì)為伸縮性和導(dǎo)熱性良好且耐低溫的金屬或塑料，其內(nèi)部填充自來水或純水。
[0032]波紋伸縮管4分別通過密封件與鏈接器16、鏈接器Π7相接。
[0033]本實(shí)用新型工作原理:
[0034]在密閉的金屬或塑料波紋伸縮管4內(nèi)充滿水并且密封。隨著季節(jié)溫度或環(huán)境溫度的不斷下降，當(dāng)溫度低于0°C時(shí)，波紋伸縮管4內(nèi)水體會(huì)發(fā)生的凍結(jié)，水體凍結(jié)過程中會(huì)產(chǎn)生9%體積的膨脹，受波紋伸縮管4徑向的限制作用，水-冰相變過程中發(fā)生膨脹的體積，使得波紋伸縮管4沿軸向膨脹、伸長。反之，當(dāng)環(huán)境溫度高于(TC時(shí)，波紋伸縮管4內(nèi)冰體會(huì)發(fā)生融化，由于波紋伸縮管4封閉，冰體融化、體積收縮以后在波紋伸縮管4內(nèi)產(chǎn)生的真空以及波紋伸縮管4自身的彈性收縮，綜合產(chǎn)生的收縮力，使得波紋伸縮管4進(jìn)行穩(wěn)定收縮。由此可見，隨著環(huán)境溫度圍繞(TC發(fā)生變化時(shí)，波紋伸縮管4就會(huì)隨之沿軸向發(fā)生長度的伸長或縮短。
[0035]由于波紋伸縮管4的一端鏈接于風(fēng)門I上，另一端與支撐桿5固定端鏈接。在波紋伸縮管4發(fā)生長度的伸長或縮短時(shí)，與風(fēng)門I鏈接端與支撐桿5固定端之間的距離發(fā)生變化，SP在相對低溫環(huán)境下，隨著波紋伸縮管4的伸長，兩者的距離增加，由此推動(dòng)風(fēng)門I的開啟。反之，在相對高溫環(huán)境下，隨著波紋伸縮管4的縮短，拉動(dòng)風(fēng)門I的關(guān)閉。
[0036]在自然環(huán)境季節(jié)溫度或晝夜溫度發(fā)生變化時(shí)，由于波紋伸縮管4內(nèi)水體體積較小，極易發(fā)生水-冰相變過程，由此快速完成風(fēng)門I的開啟或關(guān)閉。
[0037]使用時(shí)，將本實(shí)用新型安裝在多年凍土區(qū)通風(fēng)式路基中通風(fēng)管的一端或兩端，通過風(fēng)門I的開啟或關(guān)閉，就可以有效調(diào)控通風(fēng)路基的對流換熱過程，由此達(dá)到有效降低路基地溫場，充分利用冷能實(shí)現(xiàn)長期保護(hù)凍土路基的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于:該結(jié)構(gòu)包括固定于通風(fēng)管管壁之上的軸心桿(2)、套接在所述軸心桿(2)上的轉(zhuǎn)軸套管(3)、固定于所述轉(zhuǎn)軸套管(3)上的風(fēng)門(I);所述軸心桿(2)的中心設(shè)有支撐桿(5)，該支撐桿(5)通過鏈接器1(6)與波紋伸縮管(4)的一端相接;所述波紋伸縮管(4)的另一端通過鏈接器Π (7)與所述風(fēng)門(I)相接。2.如權(quán)利要求1所述的一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述波紋伸縮管(4)的內(nèi)部填充自來水或純水。3.如權(quán)利要求1所述的一種伸縮式調(diào)控路基對流換熱的結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述波紋伸縮管(4)分別通過密封件與所述鏈接器1(6)、所述鏈接器Π (7)相接。
【文檔編號】E01C3/06GK205474659SQ201620205068
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月17日
【發(fā)明人】俞祁浩, 朱國才
【申請人】俞祁浩