CN105442902B - 一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件 - Google Patents

一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，包括安装在钢管杆塔底部的伞状金属托架，太阳能电池板安装在伞状金属托架向阳面，伞状金属托架背阳面安装有多孔通风面板，机械通风装置安装在多孔通风面板上，蓄电池和太阳能控制系统安装在伞状金属托架内部；利用太阳能板的光生伏特效应为伞状托架内部的机械通风装置提供动力源，从而使钢管杆塔与其下金属桩基础的联接部位受对流的影响而换热，减少由于钢管杆塔塔体本身受热辐射而传递到多年冻土的热流；对多年冻土区输电线塔基的有效降温，提高多年冻土的人为上限，增强杆塔基础的稳定性和地基承载力，减少塔基融沉的可能性和工程冻害。

Description

一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件
【技术领域】
本发明涉及一种在多年冻土地区输电线杆塔的降温构件，尤其涉及一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件。
【背景技术】
多年冻土地区输电线路的选线受到各种条件的严重制约，尤其是环境因素和地质条件的限制。塔杆和基础通常布设在高海拔和高纬度地区，金属杆塔本身具有较高的热传导性能，在大气辐射的影响下，将热量传递至地基，而使其下伏多年冻土退化，进而使得基础产生融沉的现象，尤其导热较好的金属基础受太阳辐射的融沉病害较为严重，对线路的安全运营提出严峻的挑战。针对钢管杆塔这种特殊的塔杆结构，常规地区的做法是采用法兰盘等高强度联接构件使钢管杆与基础中的预埋构件联接，而在多年冻土地区的这类适用条件受到了极大的限制。因此亟需对钢管杆同基础之间的热交换量值进行减弱，保障其下伏多年冻土的稳定性，进而可利用多年冻土层较高的承载力为工程服务。
在多年冻土地区进行基础设计、施工和运营，对塔基稳定性进行研究离不开多年冻土和工程之间的交互影响问题，因此需对外部换热构件有以下几点要求：1.减小杆塔给基础和多年冻土的热量传递；2.遮挡阳光对塔基地表的直接照射；3.考虑工程维护的难度和运营的成本，换热构件的工作机理要求高效可靠，维修容易，构件可预制，现场组装，服役寿命长；4.换热构件最好是无外接动力源；5.换热构件可分时段进行工作，其工作原理类似热半导体。
总的来说，需要对阻热构件进行设计，并配套相关易于实现的工程措施组合成复合结构，可对多年冻土区输电线基础工程中冻胀、融沉等工程问题的防治提供技术支持。
【发明内容】
鉴于上述，本发明的目的在于提供一种高效、易行的应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，有效减弱或者阻隔由于杆塔传递给基础和地基的热量值，并且工作机理安全可靠高效，同时，为预防与防治土体冻胀和融沉引起的工程问题提供技术支持。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，包括安装在钢管杆塔底部的伞状金属托架，在伞状金属托架上架设有太阳能电池板、蓄电池、太阳能控制系统和机械通风装置，太阳能电池板安装在伞状金属托架向阳面，伞状金属托架背阳面安装有多孔通风面板，机械通风装置安装在多孔通风面板上，蓄电池和太阳能控制系统安装在伞状金属托架内部；利用太阳能电池板生成的电能为机械通风装置提供动力源，机械通风装置使钢管杆塔与其下金属桩基础的联接部位对流换热。
进一步，所述伞状金属托架横截面为方形，由四块侧板和一块顶板组成，太阳能电池板安装在向阳面的侧板上，另外三个侧板上均安装有多孔通风面板。
进一步，伞状金属托架顶板通过托架螺栓固定在钢管杆塔上，将伞状金属托架与钢管杆塔连接固定。
进一步，所述多孔通风面板中间开设正向机械通风孔、正向机械通风孔周围开设反向机械通风孔，正向机械通风孔后面安装有正向机械通风装置，反向机械通风孔后面安装有反向机械通风装置。
进一步，所述机械通风装置外侧设置防护金属网。
进一步，所述伞状金属托架设置在距离地面一定高度的位置。
进一步，所述伞状金属托架底部安装有伞状托架横向支撑。
本发明的伞状降温构件，包括一个伞状金属托架，在托架上架设太阳能电池板和机械通风装置，利用太阳能板的光生伏特效应为伞状托架内部的机械通风装置提供动力源，从而使钢管杆塔与其下金属桩基础的联接部位受对流的影响而换热，减少由于钢管杆塔塔体本身受热辐射而传递到多年冻土的热流。同时伞状的降温构件具有一定宽度，可以遮挡阳光对塔基地表的直接照射，减少从地表传递至多年冻土的热量。本发明可实现对多年冻土区输电线塔基的有效降温，提高多年冻土的人为上限，增强杆塔基础的稳定性和地基承载力，减少塔基融沉的可能性和工程冻害。
本发明还具有以下的优点：
1.本发明工作过程中，辐射传递给钢管杆塔的热量较高时，太阳能板亦获得较大的能量，进而机械通风装置功率变大，降温效果亦随之变大。反之，太阳辐射传递给钢管杆塔的热量较小时(例如阴天等)，太阳能板亦获得较小的能量，通风功率随之减小。
2.通过太阳能电池板供电无外界动力源，节省环保。
3.各构件均可在工厂预制，现场装配，服役寿命长，维护简便。
4.即便在夜间，辐射强度不予考虑的时候，蓄电池系统也可以供电继续降温。
进一步，所述多孔通风面板中间开设正向机械通风孔、正向机械通风孔周围开设反向机械通风孔，各孔的通风方向设置成相反的方向，进一步提高工作效率。
进一步，伞状降温结构距地表一定高度，有利于通风换热。
【附图说明】
图1为本发明的伞状降温结构的纵截面结构示意图；
图2为本发明的伞状降温结构的俯视示意图；
图3为本发明的伞状降温结构的内部示意图；
图4为本发明的通风面板的平面布设图；
图中：1.钢管杆塔；2.法兰盘；3.地面；4.多年冻土上限；5.太阳能电池板；6.托架螺栓；7.机械通风装置；8.蓄电池；9.太阳能控制系统；10.伞状托架横向支撑；11.反向机械通风孔；12.正向机械通风孔；13.内部支撑金属杆；14.金属托板；701.正向机械通风装置；702.反向机械通风装置。
【具体实施方式】
下边结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。
如图1所示，应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，包括安装在钢管杆塔1底部的伞状金属托架，在伞状金属托架上架设有太阳能电池板5、蓄电池8、太阳能控制系统9和机械通风装置7，太阳能电池板5安装在伞状金属托架向阳面，伞状金属托架背阳面安装有多孔通风面板，机械通风装置7安装在多孔通风面板上，蓄电池8和太阳能控制系统9安装在伞状金属托架内部；利用太阳能电池板5生成的电能为机械通风装置7提供动力源，机械通风装置7使钢管杆塔与其下金属桩基础的联接部位对流换热。
如图2-4所示，所述伞状金属托架横截面为方形，由四块侧板和一块顶板组成，四块侧板之间设置有内部支撑金属杆13，侧板采用金属托板14；太阳能电池板5安装在向阳面的侧板上，另外三个侧板上均安装有多孔通风面板。伞状金属托架顶板通过托架螺栓6固定在钢管杆塔上，将伞状金属托架与钢管杆塔连接固定。所述多孔通风面板中间开设正向机械通风孔12、正向机械通风孔12周围开设反向机械通风孔11，正向机械通风孔12后面安装有正向机械通风装置701，反向机械通风孔11后面安装有反向机械通风装置702。
如图1和图2所示，所述机械通风装置7外侧设置防护金属网。钢管杆塔1通过法兰盘2与基础中的预埋构件联接，伞状金属托架设置在距离地面3一定高度的位置，距离多年冻土上限4有一定距离。所述伞状金属托架底部安装有伞状托架横向支撑10。
本发明的原理是，在多年冻土地区输电线路采用钢管杆形式，由于在辐射量较大的白天，金属杆塔作为一个良好的热传导体，受太阳辐射后直接将热量传递给其下的基础和多年冻土层，使得多年冻土层地温升高而产生融沉的现象。为解决此类问题，必须将杆塔对基础的热传导进行隔热或者减弱热传导的影响。由于钢管杆的结构特性，在其上架设一个伞状的降温构件，其中面向南方的一侧布设太阳能电池板，利用光生伏特效应产生电能，从而带动配套的机械通风装置进行工作。空气对流换热作用可有效的将杆塔的热量交换至大气中，从而减弱甚至隔绝杆塔传递给基础的热量。同时伞状的降温构件具有一定宽度，可以遮挡阳光对塔基地表的直接照射，减少从地表传递至多年冻土的热量。
在杆塔受到较高辐射能量时，太阳能电板亦随之开始工作，且提供电力随辐射增加而增加，同时带动其它三个侧板上的正反机械通风装置进行工作，带动伞状构件底部同外部大气形成对流，由于杆塔同伞状构件形成了一个热桥，将大部分的热量从空气中交换出去，直接减少了由杆塔传递给基础和多年冻土的热量，有效的保护了多年冻土层的稳定性。
本发明可有效减弱多年冻土区输电线钢管杆同地基之间的热交换，减少太阳辐射从地表传递至地基多年冻土层的热量，间接保障多年冻土的人为上限，增强杆塔基础的稳定性和地基承载力，减少塔基上拔可能性和工程冻害。并且本结构部分构件可提前预制，施工时在现场装配即可，适用于快捷施工和便捷维护。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，其特征在于：包括安装在钢管杆塔(1)底部的伞状金属托架，在伞状金属托架上架设有太阳能电池板(5)、蓄电池(8)、太阳能控制系统(9)和机械通风装置(7)，太阳能电池板(5)安装在伞状金属托架向阳面，伞状金属托架背阳面安装有多孔通风面板，机械通风装置(7)安装在多孔通风面板上，蓄电池(8)和太阳能控制系统(9)安装在伞状金属托架内部；利用太阳能电池板(5)生成的电能为机械通风装置(7)提供动力源，机械通风装置(7)使钢管杆塔与其下金属桩基础的联接部位对流换热；
所述伞状金属托架设置在距离地面一定高度的位置；所述伞状金属托架底部安装有伞状托架横向支撑(10)。
2.根据权利要求1所述的应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，其特征在于：所述伞状金属托架横截面为方形，由四块侧板和一块顶板组成，太阳能电池板(5)安装在向阳面的侧板上，另外三个侧板上均安装有多孔通风面板。
3.根据权利要求2所述的应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，其特征在于：伞状金属托架顶板通过托架螺栓(6)固定在钢管杆塔上，将伞状金属托架与钢管杆塔连接固定。
4.根据权利要求2所述的应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，其特征在于：所述多孔通风面板中间开设正向机械通风孔(12)、正向机械通风孔(12)周围开设反向机械通风孔(11)，正向机械通风孔(12)后面安装有正向机械通风装置(701)，反向机械通风孔(11)后面安装有反向机械通风装置(702)。
5.根据权利要求1或2所述的应用于多年冻土地区输电线杆塔的伞状降温构件，其特征在于：所述机械通风装置(7)外侧设置防护金属网。
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