CN103362099A - 一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统，包括碳纤维格栅电热层和加热电路，所述碳纤维格栅电热层设置于机场水泥混凝土道面内部，碳纤维格栅电热层在机场水泥混凝土道面外部的连接端与加热电路的输出端连接，加热电路通电后为碳纤维格栅电热层供电使碳纤维格栅电热层发热。本发明冬季可以快速自动融化机场道面上的冰雪，保持机场冰雪天气下正常运营，保障飞机安全滑行、起飞和降落，施工运行维护成本低，热量有效利用率高，环保经济，安全可靠。

Description

一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统

技术领域

本发明涉及一种机场水泥混凝土道面自动融雪化冰的加热系统，特别涉及一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统。

背景技术

目前，世界各国机场道面主要通过使用融雪剂来融雪化冰，但是融雪剂对机场水泥混凝土道面和周边环境带来许多负面影响，其主要表现为机场水泥混凝土道面剥蚀破坏、钢筋锈蚀、腐蚀排水系统、破坏周边土壤生态环境和污染水源等问题。其他的融雪除冰方式有机械式方法，需要大量人员和铲雪车，且除冰雪效果不彻底和滞后性严重，扰乱机场的正常运营。此外，红外加热机场道面升温迟缓且受外部气候影响严重。地热管法是利用管道中循环热水加热机场道面，该技术的缺点是施工难度大和成本较高，且液体易于在管道中结冰，热效率偏低，影响道面正常加热。还有掺入导电材料钢纤维和石墨制备导电混凝土，通电加热机场道面，此技术难以兼顾导电性能和力学性能，钢纤维锈蚀会使混凝土电阻增大，影响融雪化冰的效果，且外露的钢纤维容易扎破高速运转的飞机轮胎，对乘客和飞机具有很大的安全隐患；另外一种掺加短切碳纤维的导电混凝土存在的问题是纤维掺量过小时不能满足导电性要求，掺量过大碳纤维难于分散均匀，导电混凝土开裂会导致电阻增加，以致很难满足机场道面融雪化冰效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够为机场水泥混凝土道面融雪化冰的机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统，包括碳纤维格栅电热层和加热电路，所述碳纤维格栅电热层设置于机场水泥混凝土道面内部，碳纤维格栅电热层在机场水泥混凝土道面外部的连接端与加热电路的输出端连接，加热电路通电后为碳纤维格栅电热层供电使碳纤维格栅电热层发热。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述碳纤维格栅电热层包括钢筋网和碳纤维加热线，所述碳纤维加热线沿钢筋网蛇形排列。

进一步，所述碳纤维加热线沿钢筋网上每一根纵向设置的钢筋蛇形排列，每两根相邻的钢筋平行且等间距设置，所述间距的数值范围为5cm至15cm。

进一步，所述碳纤维加热线包括碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面覆有不锈钢丝网。

进一步，所述碳纤维加热线包括碳纤维、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维加热线的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

进一步，所述碳纤维加热线包括碳纤维、特氟龙、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

进一步，所述碳纤维加热线包括双束碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述双束碳纤维中每束碳纤维的表面均设置有一层特氟龙，在双束碳纤维整体的表面还设置有一层特氟龙，在所述双束碳纤维表面的特氟龙的表面设置有不锈钢丝网。

进一步，所述加热电路包括电能表，手动开关，温度继电器和交流调压器，所述电能表的两个输入端接交流电源，电能表的两个输出端之间串联有手动开关、温度继电器和交流调压器，所述交流调压器的输出端与碳纤维格栅电热层连接。

进一步，所述机场水泥混凝土道面的厚度至少为30cm，所述碳纤维格栅电热层设置于机场水泥混凝土道面内部道面以下5cm至15cm处。

进一步，所述碳纤维加热线的供电交流电压110V至380V，供电电流不大于2.5A，机场道面热流密度为100W/m²至800W/m²。

采用上述进一步方案的有益效果是可以快速自动融化冬季机场道面上的冰雪，保持机场冰雪天气下正常运营，保障飞机安全滑行、起飞和降落，施工运行维护成本低，热量有效利用率高，环保经济，安全可靠。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明碳纤维格栅电热层的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、加热电路，2、碳纤维格栅电热层，3、钢筋网，4、碳纤维加热线，5、电能表，6、手动开关，7、温度继电器，8、交流调压器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明整体结构示意图；图2为本发明碳纤维格栅电热层的结构示意图。

实施例1

一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统，包括碳纤维格栅电热层2和加热电路1，所述碳纤维格栅电热层2设置于机场水泥混凝土道面内部，碳纤维格栅电热层2在机场水泥混凝土道面外部的连接端与加热电路1的输出端连接，加热电路1通电后为碳纤维格栅电热层2供电使碳纤维格栅电热层2发热。

所述碳纤维格栅电热层2包括钢筋网3和碳纤维加热线4，所述碳纤维加热线4沿钢筋网3蛇形排列。

所述碳纤维加热线4沿钢筋网3上每一根纵向设置的钢筋蛇形排列，每两根相邻的钢筋平行且等间距设置，所述间距的数值范围为5cm至15cm。

所述碳纤维加热线4包括碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面覆有不锈钢丝网。

所述碳纤维加热线4包括碳纤维、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维加热线的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

所述碳纤维加热线4包括碳纤维、特氟龙、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

所述碳纤维加热线4包括双束碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述双束碳纤维中每束碳纤维的表面均设置有一层特氟龙，在双束碳纤维整体的表面还设置有一层特氟龙，在所述双束碳纤维表面的特氟龙的表面设置有不锈钢丝网。

所述加热电路1包括电能表5，手动开关6，温度继电器7和交流调压器8，所述电能表5的两个输入端接交流电源，电能表5的两个输出端之间串联有手动开关6、温度继电器7和交流调压器8，所述交流调压器8的输出端与碳纤维格栅电热层2连接。

所述机场水泥混凝土道面的厚度至少为30cm，所述碳纤维格栅电热层2设置于机场水泥混凝土道面内部道面以下5cm至15cm处。

所述碳纤维加热线4的供电交流电压110V至380V，供电电流不大于2.5A，机场道面热流密度为100W/m²至800W/m²。

在具体实施中，在机场水泥混凝土道面5至15cm深度处埋置碳纤维格栅电热层，碳纤维格栅电热层由碳纤维加热线和钢筋网组成。碳纤维加热线采用12k至96k碳纤维+特氟龙+不锈钢丝网组合的加热线、12k至96k碳纤维+硅胶+不锈钢丝网组合的加热线、12k至96k碳纤维+特氟龙+硅胶+不锈钢丝网组合的加热线或12k至96k双束碳纤维+特氟龙+不锈钢丝网组合的加热线中的任一一种，加热线采用并联连接，间距5cm至15cm，并沿纵向钢筋捆扎在钢筋网上，钢筋网起到支架的作用。机场道面融雪化冰采用110V至380V交流电源，单束碳纤维加热线工作电流不超过2.5A，线功率不大于60W/m，机场道面热流密度为100W/m²至800W/m²。机场道面融雪化冰开始通电时有三种类型：提前预热、实时融雪化冰和冰雪形成后融化。开启电源时间需要根据实际情况选择。机场道面融雪化冰开始和结束时刻采用人工控制，融雪化冰过程中的电路控制通过埋置在混凝土中的温度传感器返回信号自动控制，工作温度区间根据天气实际情况设定。当机场道面表层温度低于设定的最小温度值时，控制电路开启；当机场道面表层温度大于设定的最大温度值时，控制电路断开。碳纤维加热线的型号、埋置深度、间距、通电电压及热流密度由当地机场冬季最低气温、最大冰雪厚度、施工工艺和成本等综合素共同决定。

如图1所示，机场水泥混凝土道面表层埋置温度传感器，温度传感器接入温度显示控制仪输入端，温度显示控制仪输出端连接到温度继电器7自动控制通断电。当温度传感器返回的温度低于设定最小温度时，温度继电器7闭合开启；当温度传感器返回的温度高于设定最大温度时，温度继电器7断开。电源输入采用110V至380V交流电源，电能表5为单相电子式电能表，电能表5接通电源后测量融雪化冰所使用的电能，融雪化冰开始时闭合手动开关6，温度继电器7在设定温度区间内自动闭合通电，通过交流调压器8变压后给碳纤维格栅电热层输入相应的电压，碳纤维格栅加热层将电能转化的热能传递给机场水泥混凝土道面，机场道面表面温度大于冰点温度时开始融雪化冰。当融雪化冰完成后，断开手动开关6。

如图2所示，钢筋网3采用Φ12螺纹钢筋焊接而成，碳纤维加热线4沿着纵向钢筋捆扎在钢筋网3上，碳纤维加热线4用导线连接到交流电源。为了防止施工过程中碳纤维加热线4损坏，碳纤维加热线4捆扎在钢筋底下。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种机场水泥混凝土道面碳纤维格栅加热系统，其特征在于：包括碳纤维格栅电热层（2）和加热电路（1），所述碳纤维格栅电热层（2）设置于机场水泥混凝土道面内部，碳纤维格栅电热层（2）在机场水泥混凝土道面外部的连接端与加热电路（1）的输出端连接，加热电路（1）通电后为碳纤维格栅电热层（2）供电使碳纤维格栅电热层（2）发热。

2.根据权利要求1所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维格栅电热层（2）包括钢筋网（3）和碳纤维加热线（4），所述碳纤维加热线（4）沿钢筋网（3）蛇形排列。

3.根据权利要求2所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维加热线（4）沿钢筋网（3）上每一根纵向设置的钢筋蛇形排列，每两根相邻的钢筋平行且等间距设置，所述间距的数值范围为5cm至15cm。

4.根据权利要求2所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于:所述碳纤维加热线（4）包括碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面覆有不锈钢丝网。

5.根据权利要求2所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维加热线（4）包括碳纤维、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维加热线的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

6.根据权利要求2所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维加热线（4）包括碳纤维、特氟龙、硅胶和不锈钢丝网，所述碳纤维的表面设置有一层特氟龙，特氟龙的表面设置有一层硅胶，所述硅胶的表面覆有不锈钢丝网。

7.根据权利要求2所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维加热线（4）包括双束碳纤维、特氟龙和不锈钢丝网，所述双束碳纤维中每束碳纤维的表面均设置有一层特氟龙，在双束碳纤维整体的表面还设置有一层特氟龙，在所述双束碳纤维表面的特氟龙的表面设置有不锈钢丝网。

8.根据权利要求1至7任一所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述加热电路（1）包括电能表（5），手动开关（6），温度继电器（7）和交流调压器（8），所述电能表（5）的两个输入端接交流电源，电能表（5）的两个输出端之间串联有手动开关（6）、温度继电器（7）和交流调压器（8），所述交流调压器（8）的输出端与碳纤维格栅电热层（2）连接。

9.根据权利要求8所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述机场水泥混凝土道面的厚度至少为30cm，所述碳纤维格栅电热层（2）设置于机场水泥混凝土道面内部道面以下5cm至15cm处。

10.根据权利要求8所述的碳纤维格栅加热系统，其特征在于：所述碳纤维加热线（4）的供电交流电压110V至380V，供电电流不大于2.5A，机场道面热流密度为100W/m²至800W/m²。

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