CN106894408A - 一种高效纳米红外节能低温热棒 - Google Patents
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Abstract
一种高效纳米红外节能低温热棒，它由蒸发段和冷凝段依次相连而成，其特征在于所述的蒸发段上加装有加热外管（5），加热外管（5）中沿纵向螺旋布置有纳米合金材料分子振动暗红外发热丝（9）；加热外管（5）内安装多个热敏传感器（8），冷凝段中心也置有中心测温管（7），热敏传感器（8）和中心测温管（7）与温控装置（2）连接，温控装置自动控制加热外管（5）对蒸发段进行加热；纳米合金材料分子振动暗红外发热丝（9）与蓄电池（3）电气连接，蓄电池（3）由太阳能发电板（4）充电。本发明结构简单，工作安全可靠，高效节能，解决冻土区路基冻胀的难题，提高路基的安全稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种热棒技术，尤其是一种寒冷地区线路包括铁路，公路，机场，隧道中使用的保土壤保持不冷冻状态的热棒，具体地说是一种利用清洁能源长期解决寒区区域既有线路和规划线路路基冻土冻胀引起的冻害问题的高效纳米红外节能低温热棒。
背景技术
经过几十年的不断探索研究，现有的低温热棒已经有效的应用在公路、铁路、各种塔基上，为解决多年冻土区域融沉的问题提供解决方案；但是在季节性冻土区域，针对冻土冻胀作用导致既有线路破坏以及规划线路难以施工等问题难以解决的情况，本发明依据土力学及热学，充分发挥低温热棒的高效导热性，并利用纳米发热材料能在低压工作、发热效率高、具有暗红外辐射的工作特质，在太阳能清洁能源的供给下，可长期有效的防治因冻胀带来的工程灾害，是一种清洁、高效、便捷、实用、节能的装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有的低温热棒是供给地下冷量，而无法供热的难题，解决冻土区域路基冻胀的难题，使冻土区路基不冻胀，设计一种利用清洁能源智能供电的太阳能加热的高效纳米红外节能低温热棒。
本发明的技术方案是：
一种高效纳米红外节能低温热棒，它由蒸发段和冷凝段依次相连而成，其特征在于所述的蒸发段上加装有加热外管5，加热外管5中沿纵向螺旋布置有纳米合金材料分子振动暗红外发热丝9；加热外管5内安装多个热敏传感器8，冷凝段中心也置有中心测温管7，热敏传感器8和中心测温管7与温控装置2连接，温控装置自动控制加热外管5对蒸发段进行加热；纳米合金材料分子振动暗红外发热丝9与蓄电池3电气连接，蓄电池3由太阳能发电板4充电。
冷凝段上安装有翅片6，翅片6的类型为螺旋圆盘翅片、齿型翅片、轧制翅片或纵向翅片；热棒所填充的工质为液氨或氟利昂或二氧化碳或水或乙二醇。
热棒的长度为500—20000mm，热棒的管径为20—500mm，热棒的壁厚为1—10mm。
加热外管5通过螺纹或者卡扣方式连接在蒸发段上，热敏传感器8沿热棒纵向方向分布，数量为1—10个。
加热外管5由镀锌钢套管10、保温内层11、热敏传感器8、纳米合金材料分子振动动暗红外发热丝9组成；镀锌钢套管10内外皆镀有锌，镀锌钢套管10的长度为50—7000mm，壁厚为1—10mm；保温内层11的材料为玻璃纤维棉或石英棉或聚酯类隔热材料，厚度为1—50mm；保温内层11上螺旋布置或者回环发卡式布置或嵌埋式布置（即将被加热面刻成小槽道填入发热丝）纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9，发热丝9的工作电压为直流DC0V—30V或者交流AC 0V—220V。
热敏传感器8按照等间距或者不等间距布置在保温内层表面上。
中心测温管7和热敏传感器8均与温控装置2连接，在安装热棒的土体中也布置有测温热电偶，该测温热电偶与温控装置连接，温控装置2同时与蓄电池3连接，当中心测温管7和热敏传感器8以及土体中的测温热电偶所测温度超出阈值便切断电源；当所测土体的温度低于设定的某个温度例如0℃时便接通电源。
太阳能发电板4提供的电压为0.5V—30V。
本发明的有益效果：
1、本发明利用高科技制造的特殊纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝，在直流低压条件下即时发热温度区间可达到0—360℃；不会断线、可浸水材料；极细发热丝直径可做到0.1—0.5mm；发热丝由聚氨酯包膜不会释放出二甲苯，有别于已有的漆包线释放出致癌物质二氧化苯的发热线；电阻值均一，万米以上维持均一的电阻值；可在安全电压7—24v下发热，可匹配太阳能板电压；采用纳米技术生产的振动发热丝，由于自身振动而发热，可比现有的发热丝节电90%。
2、本发明热棒1与加热外管5通过螺纹或者卡扣方式连接，密封性能好，方便拆卸更换维护。加热外管5结构设计特殊，安全可靠。
4、本发明利用太阳能清洁能源，是在高寒地区能源匮乏情况下行之有效的长期供电措施，环保节能。
3、本发明解决了在季节性冻土区域，针对冻土冻胀作用导致既有线路破坏以及规划线路难以施工等问题难以解决的情况，在降温季节主动给土体加热，保护季节性冻土不冻结，不产生冻胀。满足了在不破坏土体及周边环境的情况下解决季节性冻土地区冻胀问题的工程需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是加热外管的结构示意图。
图3是本发明的低温热棒在路基基础中的安装示意图。
图中：1、热棒 2、温控装置 3、蓄电池 4、太阳能发电板 5、加热外管 6、翅片7、中心测温管 8、热敏传感器 9、纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝 10、钢套管11、保温内层12、连接套口 13、路基基础。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种高效纳米红外节能低温热棒，热棒1位于土体外的一端上套装有加热外管5（图3），加热外管5中沿纵向螺旋方式布置纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9；加热外管5内安装多个热敏传感器8，热棒中心也置有中心测温管7，热敏传感器8与中心测温管7与温控装置2连接；纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9的电能由太阳能发电板4提供，电能储存于蓄电池3中与暗红外发热丝9连接，如图1所示。本发明对低温热棒的蒸发段进行加热的能源由太阳能发电板4提供，电能储存在蓄电池3中，可提供的电压为0.5—48v。电压满足纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9的工作电压（0.5V—30V）的要求。
图2是加热外管的结构示意图，加热外管5由镀锌钢套管10、保温内层11、纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9、热敏传感器8以及连接套口12组成。镀锌钢套管10内外皆镀有锌，套管长度为50—7000mm，壁厚为1—10mm。保温内层11的材料为玻璃纤维棉，石英棉，厚度为1—50mm。保温内层11上螺旋布置或者回环发卡式布置纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9，发热丝9的工作电压为直流电7V—24V。在保温内层表面上可按照等间距或者不等间距布置热敏传感器8。纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝9通过螺旋式或者回环发卡式固定在保温内层11上，图2示意图中的热丝布置是螺旋式。热敏传感器8也按照等间距或者不等间距安装固定在保温内层11上。
太阳能发电板4吸收热量太阳能转换成电能储存在蓄电池3中，当温控装置监测到周围土体的温度低于0℃，中心测温管7，热敏传感器8温度也低于零度的时候，温控装置接通电路，蓄电池3储存电能以直流电的方式供给给纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝，发热丝产生电阻热量以及暗红外辐射热量给热棒1中工质加热，工质将热量传递给冷凝段给路基基础主动提供热量，阻碍冻土的产生，防治冻土产生冻胀灾害。
图3为热棒插入基础的安装示意图，首先在路基侧向放坡面打孔，安装套管。将加热棒起吊安装插入套管，打孔安装角度θ为0—70°。插入加热棒后，注浆凝固。最终在路基侧向放坡面放网喷射砂浆固定。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (8)
1.一种高效纳米红外节能低温热棒，它由蒸发段和冷凝段相连而成，其特征在于所述的蒸发段上加装有节能加热外管（5），节能加热外管（5）中沿纵向或周向螺旋布置有纳米合金材料分子振动暗红外节能发热丝（9）；节能加热外管（5）内安装多个热敏传感器（8），冷凝段中心置有中心测温管（7）和热敏传感器（8），中心测温管（7）与温控装置（2）连接，温控装置自动控制加热外管（5）对蒸发段内进行加热；纳米合金材料分子振动暗红外发热丝（9）与蓄电池（3）电气连接，蓄电池（3）由太阳能发电板（4）充电。
2.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于冷凝段上安装有翅片（6），翅片（6）的类型为螺旋圆盘翅片、齿型翅片、轧制翅片或纵向翅片；热棒所填充的工质为液氨或氟利昂或二氧化碳或水或乙二醇。
3.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于热棒的长度为500—20000mm，热棒的管径为20—300mm，热棒的壁厚为1—10mm。
4.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于加热外管（5）通过螺纹或者卡扣方式连接在蒸发段上，热敏传感器（8）沿热棒纵向方向分布，数量为1—10个。
5.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能热棒，其特征在于加热外管（5）由镀锌钢套管（10）、保温内层（11）、热敏传感器（8）、纳米合金材料分子振动动暗红外发热丝（9）组成；镀锌钢套管（10）内外皆镀有锌，镀锌钢套管（10）的长度为50—7000mm，壁厚为1—10mm；保温内层（11）的材料为玻璃纤维棉或石英棉或聚酯类隔热材料，厚度为1—50mm；保温内层（11）上螺旋布置或者回环发卡式布置或嵌埋式布置纳米合金材料的分子振动暗红外发热丝（9），发热丝（9）的工作电压为直流DC 0V—30V或者交流AC 0V—220V。
6.根据权利要求5所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于热敏传感器（8）按照等间距或者不等间距布置在保温内层表面上。
7.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于中心测温管（7）和热敏传感器（8）均与温控装置（2）连接，在安装热棒的土体中也布置有测温热电偶，该测温热电偶与温控装置连接，温控装置（2）同时与蓄电池（3）连接，当中心测温管（7）和热敏传感器（8）以及土体中的测温热电偶所测温度超出阈值便切断电源；当所测土体的温度低于设定的某个温度（例如0℃）时便接通电源。
8.根据权利要求1所述的高效纳米红外节能低温热棒，其特征在于太阳能发电板（4）提供的电压为0.5V—30V。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170627 |