本發(fā)明的實(shí)施例屬于管路加熱保溫，更具體地，涉及一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、北極地區(qū)具有極低的氣溫，艦艇在極地執(zhí)行任務(wù)浮出水面后，設(shè)備及系統(tǒng)管路會(huì)面臨巨大的溫差，從零上水溫直接暴露到-60℃甚至更低的溫度環(huán)境中。管路受冷收縮，導(dǎo)致管路連接部位的密封性能下降，導(dǎo)致不能保證正常的密封效果。系統(tǒng)管路溫度過低，可能導(dǎo)致內(nèi)部介質(zhì)結(jié)冰，系統(tǒng)無法正常工作。因此，提出一種應(yīng)對(duì)極地大變溫環(huán)境下的管路防凍加熱保溫裝置具有重要意義。

2、為了解決上述技術(shù)問題，目前管路加熱保溫方式主要有電加熱、蒸汽加熱、熱水加熱。電加熱因高效節(jié)能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單被廣泛應(yīng)用。此外，中國(guó)發(fā)明專利cn218410308u公開了一種用于氣體管路加熱保溫的裝置，包括特氣管路；所述特氣管路的外部裝配有水控恒溫箱，所述特氣管路的左側(cè)固定有進(jìn)氣管，所述特氣管路的右側(cè)固定有出氣管。該用于氣體管路加熱保溫的裝置，設(shè)置的特氣管路，處于水控恒溫箱的內(nèi)部，在使用時(shí)特氣管路被水控恒溫箱內(nèi)部的水浸泡包裹，通過水導(dǎo)熱使得特氣管路中的氣體受熱均勻，并可通過控制水控恒溫箱的溫度精準(zhǔn)控制對(duì)特氣管路的加熱溫度，這種方式與通過保溫錫紙和伴熱帶對(duì)特氣管路加熱的方式相比，可使氣體在通過出氣管參與反應(yīng)前均勻受熱，避免了伴熱帶與特氣管路接觸位置熱量高，使得內(nèi)部氣體受熱不均的問題，且有效減少因伴熱帶脫落導(dǎo)致特氣管路不加熱的風(fēng)險(xiǎn)；此外，中國(guó)發(fā)明專利cn217236066u，公開了一種管路加熱保溫裝置，包括拆分不銹鋼波紋管，所述拆分不銹鋼波紋管上安裝有加熱電阻絲，所述過度殼的內(nèi)部安裝有溫度傳感器，所述拆分不銹鋼波紋管的外側(cè)壁固定安裝有保溫層，所述加熱電阻絲和溫度傳感器電連接有控制器，本發(fā)明在使用時(shí)，通過溫度調(diào)節(jié)按鍵調(diào)節(jié)加熱電阻絲的加熱溫度，使之營(yíng)養(yǎng)液或藥液流經(jīng)加熱區(qū)間時(shí)對(duì)其加熱，加熱后的營(yíng)養(yǎng)液或藥液流入保溫區(qū)間進(jìn)行保溫，之后通過過度殼流出，注入病人體內(nèi)，并且在流出過程中對(duì)其處于過度殼內(nèi)的管壁進(jìn)行測(cè)量溫度，使之醫(yī)護(hù)人員可明確的知曉流出營(yíng)養(yǎng)液或藥液的溫度，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)其輸液管、營(yíng)養(yǎng)管、鼻腸管或鼻胃管進(jìn)行加熱保溫的功能。

3、上述專利技術(shù)均通過加熱與保溫結(jié)合的方式，一定程度上保證了管路及內(nèi)部輸料安全，但仍存在如下技術(shù)問題或改進(jìn)之處：(1)保溫環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)未進(jìn)行詳細(xì)公開，無法保證優(yōu)異的保溫效果，因而應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步針對(duì)保溫組件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；(2)在實(shí)現(xiàn)管路溫控前提下，為保證艦艇在極地水環(huán)境下作業(yè)任務(wù)的安全執(zhí)行，應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮管路的防水性，而上述專利技術(shù)均為對(duì)此公開；(3)上述專利技術(shù)方案的應(yīng)用領(lǐng)域均非極寒溫度驟降場(chǎng)景，因而需對(duì)保溫、防水功能設(shè)置多級(jí)處理方案，保障整體性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)及其使用方法。系統(tǒng)通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應(yīng)對(duì)極地溫度驟降的應(yīng)用工況環(huán)境，也極大提高了管路對(duì)水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進(jìn)入裝置內(nèi)部；隨后，加熱組件通過對(duì)管壁溫度進(jìn)行測(cè)控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導(dǎo)率的納米氣凝膠層對(duì)其內(nèi)部熱量傳遞進(jìn)行阻隔，極大提高內(nèi)部熱量留存時(shí)常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明第一方面，系統(tǒng)包括：

3、緊貼包覆于被加熱管路表面的加熱組件、包覆于所述加熱組件外表面用于阻隔內(nèi)外熱量交換的內(nèi)部隔熱組件、包覆于所述內(nèi)部隔熱組件外表面用于阻隔外部水流進(jìn)入的外部防水組件；

4、所述加熱組件，包括與所述被加熱管路緊密接觸的管溫傳感器、連接于所述管溫傳感器輸出端并溫度控制器、連接于所述溫度控制器輸出端用于產(chǎn)生熱量的加熱執(zhí)行器；所述加熱執(zhí)行器為電加熱絲；

5、所述內(nèi)部隔熱組件，包括作為主體結(jié)構(gòu)的納米氣凝膠層；

6、所述外部防水組件，包括作為主體結(jié)構(gòu)的防水樹脂層。

7、優(yōu)選的，所述一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，還包括用于將電加熱絲均勻纏繞至管路表面的均勻繞絲單元；

8、所述均勻繞絲單元，包括驅(qū)動(dòng)其整體沿管路表面行走的行走單元、設(shè)于所述行走單元前端用于沿管路表面繞行放線的周轉(zhuǎn)出線單元。

9、優(yōu)選的，所述行走單元，包括：

10、第一下部環(huán)形殼、第一上部環(huán)形殼、用于轉(zhuǎn)動(dòng)開合連接所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼的第一轉(zhuǎn)動(dòng)連接部和第一開合裝配端、設(shè)于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內(nèi)側(cè)壁的行走驅(qū)動(dòng)組件；管路處于第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼之間；

11、所述行走驅(qū)動(dòng)組件，包括傳遞動(dòng)能的行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于自適應(yīng)管徑大小的管徑適應(yīng)機(jī)構(gòu)；

12、所述行走傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括保持徑向朝向設(shè)于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內(nèi)表面的承載塊、設(shè)于所述承載塊前端的輪體槽、通過傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述輪體槽內(nèi)的摩擦行走輪、與所述傳動(dòng)軸同軸固定連接的第一傳動(dòng)帶輪、通過傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)所述第一傳動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)的第二傳動(dòng)帶輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

13、優(yōu)選的，所述所述管徑適應(yīng)機(jī)構(gòu)，包括：

14、開設(shè)于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內(nèi)表面并與所述承載塊滑動(dòng)連接的徑向滑槽、設(shè)于所述承載塊底部與承載塊底面之間的第一頂推彈簧、開設(shè)于所述承載塊的限位卡槽、與所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼固定連接并與橫向插入限位卡槽的限位滑桿。

15、優(yōu)選的，所述周轉(zhuǎn)出線單元，包括：

16、第二下部環(huán)形殼、第二上部環(huán)形殼、用于轉(zhuǎn)動(dòng)開合連接所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼的第二轉(zhuǎn)動(dòng)連接部、開設(shè)于所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼內(nèi)部的環(huán)形腔、沿所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼前側(cè)面對(duì)環(huán)形腔開窗的表面環(huán)形槽、設(shè)于所述環(huán)形腔側(cè)壁的等距交替布設(shè)的交替磁極、在環(huán)形腔內(nèi)保持滑動(dòng)連接并在交替磁極作用下定向受控轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)吐線組件；所述轉(zhuǎn)動(dòng)吐線組件側(cè)面設(shè)有與交替磁極相互吸引的磁極。

17、優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)動(dòng)吐線組件，包括：

18、滑動(dòng)連接于所述環(huán)形腔內(nèi)的環(huán)道穿梭基體、與所述環(huán)道穿梭基體外側(cè)面固定連接并穿出表面環(huán)形槽的中間連塊、固定連接于所述中間連塊伸出端的輪倉(cāng)、轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述輪倉(cāng)內(nèi)部并纏繞有加熱絲的轉(zhuǎn)動(dòng)轂、靠近所述轉(zhuǎn)動(dòng)轂轉(zhuǎn)動(dòng)軸處設(shè)置的用于防止轉(zhuǎn)動(dòng)轂慣性轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦限速組件；所述輪倉(cāng)前端設(shè)有出料頭；

19、所述摩擦限速組件，包括朝向轉(zhuǎn)動(dòng)轂轉(zhuǎn)動(dòng)軸方向開設(shè)于輪倉(cāng)的滑槽、沿所述滑槽滑動(dòng)連接的橡膠滑桿、設(shè)于所述橡膠滑桿后端并用于將橡膠滑桿緊密抵觸轉(zhuǎn)動(dòng)轂轉(zhuǎn)動(dòng)軸的第二頂推彈簧；

20、所述環(huán)道穿梭基體側(cè)面設(shè)有磁極。

21、優(yōu)選的，所述內(nèi)部隔熱組件，還包括：

22、用于將加熱組件所生熱量反射、留存至被加熱管路的不銹鋼箔，所述不銹鋼箔貼附于加熱組件表面。

23、優(yōu)選的，所述外部防水組件，還包括：

24、用于二級(jí)防水的不銹鋼板，所述不銹鋼板貼附安裝于所述納米氣凝膠層表面。

25、優(yōu)選的，所述管溫傳感器，包括：用于感測(cè)溫度變化的熱敏電阻、用于將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化調(diào)理成電信號(hào)的信號(hào)調(diào)理電路；

26、所述管溫傳感器，包括貼附于所述被加熱管路表面用于將溫度變化轉(zhuǎn)化為形變量變化的溫變材料、設(shè)于所述溫變材料表面的柔性應(yīng)變感應(yīng)片、與所述柔性應(yīng)變感應(yīng)片輸出端連接的信號(hào)調(diào)理電路。

27、按照本發(fā)明的第二方面，一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

28、s100：首先通過開合裝配端開啟下部環(huán)形殼與上部環(huán)形殼，將裝置夾安裝于管路表面，隨之將開合裝配端鎖合；

29、s200：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)，在行走單元作用下，裝置整體會(huì)沿管路方向移動(dòng)，與此同時(shí)，周轉(zhuǎn)出線單元內(nèi)控制交替磁極交替產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，從而吸引環(huán)道穿梭基體表面磁極，進(jìn)而使得環(huán)道穿梭基體定向定速移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)吐線組件沿管路軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，并在加熱絲拖拽作用下，會(huì)從輪倉(cāng)中抽出，從而均勻纏繞于管路表面；

30、s300：繞線完畢后，從管路中取下裝置整體，完成繞線操作。

31、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

32、(1)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應(yīng)對(duì)極地溫度驟降的應(yīng)用工況環(huán)境，也極大提高了管路對(duì)水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進(jìn)入裝置內(nèi)部；隨后，加熱組件通過對(duì)管壁溫度進(jìn)行測(cè)控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導(dǎo)率的納米氣凝膠層對(duì)其內(nèi)部熱量傳遞進(jìn)行阻隔，極大提高內(nèi)部熱量留存時(shí)常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率；

33、(2)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，通過設(shè)置加熱絲繞線工具，輔助管路表面的加熱絲繞線，從而有效提高了繞線的均勻性與施工效率，將繞線工序推向了操作的標(biāo)準(zhǔn)化；使用過程，首先通過開合裝配端開啟下部環(huán)形殼與上部環(huán)形殼，將裝置夾安裝于管路表面，隨之將開合裝配端鎖合；緊接著，啟動(dòng)系統(tǒng)，在行走單元作用下，裝置整體會(huì)沿管路方向移動(dòng)，與此同時(shí)，周轉(zhuǎn)出線單元內(nèi)控制交替磁極交替產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，從而吸引環(huán)道穿梭基體表面磁極，進(jìn)而使得環(huán)道穿梭基體定向定速移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)吐線組件沿管路軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，并在加熱絲拖拽作用下，會(huì)從輪倉(cāng)中抽出，從而均勻纏繞于管路表面；

34、(3)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，在隔熱方面，通過在加熱組件表面貼附有不銹鋼箔，可對(duì)加熱組件所生熱量進(jìn)行反射，進(jìn)一步減緩了熱量向外方向的擴(kuò)散程度，從而起到了二級(jí)保溫作用；此外，防水方面而言，在納米氣凝膠層基礎(chǔ)上，另增設(shè)二級(jí)不銹鋼板防水部件，不僅極大程度上提高了防水效果，也提高了裝置的使用強(qiáng)度，總體上加強(qiáng)了系統(tǒng)安全性；

35、(4)在本發(fā)明實(shí)施例中，通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結(jié)構(gòu)，不僅實(shí)現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應(yīng)對(duì)極地溫度驟降的應(yīng)用工況環(huán)境，也極大提高了管路對(duì)水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進(jìn)入裝置內(nèi)部；隨后，加熱組件通過對(duì)管壁溫度進(jìn)行測(cè)控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導(dǎo)率的納米氣凝膠層對(duì)其內(nèi)部熱量傳遞進(jìn)行阻隔，極大提高內(nèi)部熱量留存時(shí)常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率。