CN108225598A - U型地埋管换能器回填材料温度测量支架 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，属于地源热泵技术领域，该支架包括支架本体，支架本体包括用于套接回灌管的套件，套件外侧设有至少两个用于固定地埋管的管夹，管夹靠近套件的一侧设有管夹臂，管夹臂套于套筒内，套筒设于套件侧面，管夹臂的长度大于套筒的长度，所述套件的侧面设有通孔，用于管夹臂的插入，管夹臂插入通孔的部分上设有插针孔，插针孔内设有插针，插针上设有第一连接件，所述套筒内设有弹簧；支架本体竖直设置有至少一个测温棒，测温棒为筒状结构，测温棒侧面设有多个安装孔，安装孔上均设有测温元件，测温元件从安装孔探出，所述安装孔之间的距离从本体的一端依次增大。
Description
技术领域
本发明涉及地源热泵技术领域，具体涉及一种U型地埋管换能器回填材料温度测量支架。
背景技术
在竖直地埋管地源热泵系统地下U型埋管的安装施工过程中，如何防止U型地埋管的供回水管间距离过近造成热量回流，也称为“热短路”，一直是困扰专业人员的一个大问题。竖直地埋管产生热量回流的原因是供水管和回水管并排布置，贴靠在一起，由于供回水管管内温度不同，随着钻孔深度的增加，在其他条件不变时，供回水管间的温差增大，热量回流造成的影响也增大，地埋管埋深一般为40-100m，在这样的深度下，其造成的影响不容忽视。为防止因U形管各支管距离过近，产生热量回流，现市场上大多采用塑料管卡或塑料短管等支撑物将两支管撑开，并将支撑物绑在支管上，支撑物沿管长方向的间距一般为支管口径的0.5倍-1.5倍；同时，U型地埋管周边回填材料温度参数是地源热泵地热换热器的设计中所需要的很重要的参数，而现有技术并没有一种有效测量回灌井内回填材料温度的方式。
所以，当前急需开发出一种，既能够尽可能扩大地埋管的供水管和回水管之间的间距，也能够方便下管的装置，同时还可以实时检测U型地埋管周边回灌井内灌封胶的温度。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明目的在于提供一种U型地埋管换能器回填材料温度测量支架。
根据本发明的描述，提供了U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，该支架包括用于套接回灌管的套件，套件优选为卡箍，套件外侧设有至少两个用于固定地埋管的管夹，所述管夹靠近套件的一侧设有管夹臂，所述管夹臂套于套筒内，所述套筒设于套件侧面，所述管夹臂的长度大于套筒的长度，所述套件的侧面设有通孔，用于管夹臂的插入，所述管夹臂插入通孔的部分上设有插针孔，所述插针孔内设有插针，所述插针上设有第一连接件，第一连接件优选为绳子，所述套筒内设有弹簧；
所述支架竖直设置有至少一个测温棒，所述测温棒为筒状结构，所述测温棒侧面设有多个安装孔，所述安装孔上均设有测温元件，所述测温元件从安装孔探出，所述安装孔之间的距离从本体的一端依次增大。
以下是本发明对上述技术方案的进一步优化：
进一步地，所述测温棒上设置有引线孔，所述引线孔内贯穿有测温元件引线，所述测温元件引线一端与所述测温元件电连接。
进一步地，测温棒内填充有灌封胶。
进一步地，测温元件为热敏电阻。
进一步地，插针上方设有阻挡件，在插针孔轴线的垂直方向上，所述阻挡件截面上的最大长度大于插针孔截面上的最大长度，用于防止插针下落。
进一步地，插针下方设有多个针臂，所述针臂向外弯曲成“飞爪”形，所述针臂为弹性件。
进一步地，管夹为环形。
进一步地，环形管夹为一体式设计或者由多个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。
进一步地，管夹的数量为两个，所述两个管夹之间呈“一字形”分布。
进一步地，管夹的数量为四个，所述四个管夹之间呈“十字形”分布。
本发明的有益效果是：
1、本发明的支架的设计可以有效的支撑回灌井内U型地埋管的供水管与回水管之间的间距；本发明的支架的安装方法为：
(1)用管夹将地埋管夹住，将管夹臂插进支架的通孔中，使管夹臂套进支架的套筒，使弹簧处于压缩状态；
(2)将设有第一连接件的插针自上而下插入管夹臂的插针孔中，插针穿过插针孔后，将管夹与支架组装在一起，完成地埋管的安装固定；
(3)将与管夹、支架和插针组装好的地埋管放入钻井内，把地埋管放置到位后，往上拉第一连接件，使插针抽出，套筒内部的弹簧伸展开，弹簧将管夹推到井壁边缘，管夹臂进入到支架的套筒内，使地埋管与井壁靠在一起。使地埋管的供水管与回水管的间距在有限的空间内实现最大，提高了热效率，提高了地下土壤的利用率，避免了资源浪费；
因此，管夹臂套于套筒内，套筒设于套件侧面，管夹臂的长度大于套筒的长度，所述套件的侧面设有通孔，用于管夹臂的插入，所述管夹臂插入通孔的部分上设有插针孔，所述插针孔内设有插针，所述插针上设有第一连接件，套筒内设有弹簧的设计大大方便了U型地埋管的下管，避免下管造成管壁破损，影响地埋管使用寿命和耐压能力，甚至漏水的问题；便于装配，易于安装。
2、支架本体竖直设置有至少一个测温棒，使得支架具有实时测量回填材料温度的功能，测温棒设置多个安装孔和测温元件，具有测温精度高，测温精度小于0.1℃；测温分辨率高，测温分辨率为0.01℃；校验装置测温范围在0～100℃内，测量数据可远传至上位机的优点，安装孔的设置能够更适用于回填材料的温度场分布，测量精度高。
3、在插针上设置第一连接件，便于取出插针；尤其在地埋管上安装多个竖直地埋管安装支架的情况下，在同一竖直方向上的多个插针可由一个第一连接件串联，向上拉动第一连接件，在第一连接件上设置的多个插针可从上往下依次被抽出，使用方便，工作效率高。
4、在插针上方设有阻挡件，能够在插入插针时，防止插针下落，起到固定插针在插针孔上的作用。
5、在向地面钻孔中放置地埋管及竖直地埋管安装支架的时候，由于地下钻孔过长和放置过程的摩擦，插针会出现向上窜动的问题，在插针下方设置多个弹性针臂，插针在插入插针孔后针臂会张开，进一步起到对插针的限位作用，使插针固定在插针孔上。
6、管夹设置为环形，因为目前市场上的地埋管多数为圆筒形管道，适应性更强。
7、设置由多个包围块围成的管夹，而且在包围块之间通过夹紧件固定，能够适用于各种不同尺寸的地埋管，适用范围更广，简便灵活。
8、设置两个管夹，能够适用于单U型地埋管。
9、设置四个管夹，能够适用于双U型地埋管。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是一种竖直地埋管安装支架的实施例1插针插入状态示意图；
图2是一种竖直地埋管安装支架的实施例1插针拔出状态示意图；
图3是一种竖直地埋管安装支架的实施例2插针插入状态示意图；
图4是一种竖直地埋管安装支架的实施例2插针拔出状态示意图；
图5是一种竖直地埋管安装支架的插针结构示意图；
图6是测温棒的结构示意图；
图7是图6中A-A的剖视图；
图中：1、套筒，2、套件，3、通孔，4、插针孔，5、管夹臂，6、弹簧，7、螺栓，8、半圆环，9、井壁，10、插针，11、针孔，12、针臂，13、绳子，14、阻挡件，15、测温棒，15-1、灌封胶，15-2、安装孔，15-3、引线孔，15-4、测温元件，15-5、测温元件引线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
如图1、图2、图5、图6、图7所示，U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，该支架包括支架本体，支架本体包括用于套接回灌管的套件2，套件2外侧设有两个用于固定地埋管的管夹，管夹为环形，所述环形管夹由两个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。所述包围块为半圆环8，所述管夹由两个半圆环8拼接包围而成，在两个半圆环8的拼接处设有螺栓7，所述螺栓7即为第二连接件，所述螺栓7用于在管夹夹住地埋管支管时，紧固管夹。两个管夹之间呈“一字形”分布。所述管夹靠近套件2的一侧设有管夹臂5，所述管夹臂5套于套筒1内，所述套筒1设于套件2侧面，所述管夹臂5的长度大于套筒1的长度，所述套件2的侧面设有通孔3，用于管夹臂5的插入，所述管夹臂5插入通孔3的部分上设有插针孔11，所述插针孔11内设有插针10，所述插针10上设有第一连接件，所述套筒1内设有弹簧6；插针10上方设有阻挡件14，在插针孔11轴线的垂直方向上，所述阻挡件14截面上的最大长度大于插针孔11截面上的最大长度，用于防止插针10下落。插针10下方设有多个针臂12，所述针臂12向外弯曲成“飞爪”形，所述针臂12为弹性件。管夹为环形。环形管夹为一体式设计或者由多个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。
使用一个竖直地埋管时，如图1所示，用管夹将单U型地埋管夹住，将管夹臂5套进支架的套筒1中，此时，管夹臂5插进支架的通孔3中，弹簧6处于压缩状态，将预先系有绳子13的插针10自上而下插入管夹臂5的插针孔11中，插针10穿过插针孔11后，针臂12展开，因为所述阻挡件14截面上的最大长度大于插针孔11截面上的最大长度，防止了插针10下落，将管夹与支架组装在一起，这样就完成了单U型地埋管一个支管的安装固定，用同样的方式，完成单U型地埋管的两个支管的安装固定。利用钻井机将与管夹、支架和插针10组装好的单U型地埋管慢慢放入钻井内，当单U型地埋管放置到位后，往上拉绳子13，插针10因具有弹性，下面张开的针臂12会慢慢回笼，直至插针10被抽出。插针10抽出后，如图2所示，管夹内部的弹簧6阻力消失，弹簧6伸展开，将支管推到井壁9边缘，管夹臂5则进入到支架的套筒1内，使单U型地埋管的各支管与井壁9紧靠在一起，使供水管与回水管的间距在有限的空间内实现最大，提高了热效率，提高了地下土壤的利用率，避免了资源浪费。
在地埋管的竖直方向上，竖直地埋管安装支架设置有多个，此时，设置的多个竖直地埋管安装支架的安装方式，与使用一个竖直地埋管时相同，在同一竖直方向上的插针10均设有绳子13，优选的是，每个插针10在于抽出插针10时，从上往下依次抽出插针10。
或者，同一竖直方向上的多个插针10可由一个绳子13串联，所述绳子13不从插针孔11中穿过。向上拉绳子13时，串联在同一根绳子13上的插针10从上往下依次被抽出。
每个管架上通过竖直分布的卡槽卡接有一个测温棒15，每个测温棒15为筒状结构，所述测温棒15侧面设有多个安装孔15-2，所述安装孔15-2上均设有测温元件15-4，所述测温元件15-4从安装孔15-2探出，所述安装孔15-2之间的距离从本体的一端依次增大，测温棒15上设置有引线孔15-3，所述引线孔15-3内贯穿有测温元件引线15-5，所述测温元件引线15-5一端与所述测温元件15-4电连接。所述测温棒15内填充有灌封胶15-1。所述测温元件15-4为热敏电阻。热敏电阻的数量设置为九个，本体上靠近卡箍的一端，前四个热敏电阻之间的距离相同，第五个和第六个热敏电阻之间的距离，以及第五个与第四个热敏电阻之间的距离相同，且是前四个热敏电阻之间距离的1.5倍，第七、八、九之间的距离，以及第七个热敏电阻与第六个热敏电阻之间的距离相同，且是前四个热敏电阻之间距离的2倍。这样设置，能够适应校验装置内温度场的分布。校验装置内的温度场的分布是从内到外逐渐减小的，且从内到外温度梯度越来越小。或者，根据温度场的分布布置安装孔15-2之间的距离。
再优选的，所述热敏电阻为铠装热敏电阻。铠装热敏电阻具有精确、灵敏、热响应时间快、质量稳定、使用寿命长的优点。
具体的，所述本体为圆筒体，本体的长度为1200mm，本体的截面直径为15mm，本体的壁厚0.5mm，所述安装孔15-2设有九个，且位于同一直线上，安装孔15-2的直径为5mm，均安装测温元件15-4，九个铠装热敏电阻从上到下相互间的距离分别为100mm、100mm、100mm、150mm、150mm、200mm、200mm、200mm。
热敏电阻的阻值与温度之间存在非线性关系，为了能够得到准确的测量数据，需要采用Fluke2638A对热敏电阻进行校正。
其中，所述测温元件15-4上的测温元件引线15-5从本体上的引线孔15-3中引出。具体的，所述测温元件引线15-5为两芯七股，0.16mm丝径、3.4mm外径的铜芯线，测温元件引线15-5用特氟龙材料做防水处理，所述引线孔15-3设于有安装孔15-2的本体背面中间位置，且设有一个，所有的测温元件引线15-5均从引线孔15-3中引出，并用热熔胶棒固定。
其中，所述本体内填充有灌封胶15-1。整个本体采用PVC塑料制成，因为PVC塑料导热系数低，对沙箱内温度场的影响小；所述灌封胶15-1选择环氧树脂，能够防潮填缝，提高本体的强度和韧度，以及固定测温元件引线15-5。
实施例2
如图3、图4、图5、图6、图7所示，U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，该支架包括支架本体，支架本体包括用于套接回灌管的套件2，套件2外侧设有两个用于固定地埋管的管夹，管夹为环形，所述环形管夹由两个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。所述管夹由两个半圆环8拼接包围而成，在两个半圆环8的拼接处设有螺栓7，所述螺栓7即为第二连接件，所述螺栓7用于在管夹夹住地埋管支管时，紧固管夹。四个管夹之间呈“十字形”分布。所述管夹靠近套件2的一侧设有管夹臂5，所述管夹臂5套于套筒1内，所述套筒1设于套件2侧面，所述管夹臂5的长度大于套筒1的长度，所述套件2的侧面设有通孔3，用于管夹臂5的插入，所述管夹臂5插入通孔3的部分上设有插针孔11，所述插针孔11内设有插针10，所述插针10上设有第一连接件，所述套筒1内设有弹簧6；插针10上方设有阻挡件14，在插针孔11轴线的垂直方向上，所述阻挡件14截面上的最大长度大于插针孔11截面上的最大长度，用于防止插针10下落。插针10下方设有多个针臂12，所述针臂12向外弯曲成“飞爪”形，所述针臂12为弹性件。管夹为环形。环形管夹为一体式设计或者由多个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。
使用一个竖直地埋管时，如图3所示，用管夹将单U型地埋管夹住，将管夹臂5套进支架的套筒1中，此时，管夹臂5插进支架的通孔3中，弹簧6处于压缩状态，将预先系有绳子13的插针10自上而下插入管夹臂5的插针孔11中，插针10穿过插针孔11后，针臂12展开，因为所述阻挡件14截面上的最大长度大于插针孔11截面上的最大长度，防止了插针10下落，将管夹与支架组装在一起，这样就完成了单U型地埋管一个支管的安装固定，用同样的方式，完成单U型地埋管的两个支管的安装固定。利用钻井机将与管夹、支架和插针10组装好的单U型地埋管慢慢放入钻井内，当单U型地埋管放置到位后，往上拉绳子13，插针10因具有弹性，下面张开的针臂12会慢慢回笼，直至插针10被抽出。插针10抽出后，如图4所示，管夹内部的弹簧6阻力消失，弹簧6伸展开，将支管推到井壁9边缘，管夹臂5则进入到支架的套筒1内，使单U型地埋管的各支管与井壁9紧靠在一起，使供水管与回水管的间距在有限的空间内实现最大，提高了热效率，提高了地下土壤的利用率，避免了资源浪费。
在地埋管的竖直方向上，竖直地埋管安装支架设置有多个，此时，设置的多个竖直地埋管安装支架的安装方式，与使用一个竖直地埋管时相同，在同一竖直方向上的插针10均设有绳子13，优选的是，每个插针10在于抽出插针10时，从上往下依次抽出插针10。
或者，同一竖直方向上的多个插针10可由一个绳子13串联，所述绳子13不从插针孔11中穿过。向上拉绳子13时，串联在同一根绳子13上的插针10从上往下依次被抽出。
每个管夹臂5上通过竖直分布的卡槽卡接有一个测温棒15，每个测温棒15为筒状结构，所述测温棒15侧面设有多个安装孔15-2，所述安装孔15-2上均设有测温元件15-4，所述测温元件15-4从安装孔15-2探出，所述安装孔15-2之间的距离从本体的一端依次增大，测温棒15上设置有引线孔15-3，所述引线孔15-3内贯穿有测温元件引线15-5，所述测温元件引线15-5一端与所述测温元件15-4电连接。所述测温棒15内填充有灌封胶15-1。所述测温元件15-4为热敏电阻。热敏电阻的数量设置为九个，本体上靠近卡箍的一端，前四个热敏电阻之间的距离相同，第五个和第六个热敏电阻之间的距离，以及第五个与第四个热敏电阻之间的距离相同，且是前四个热敏电阻之间距离的1.5倍，第七、八、九之间的距离，以及第七个热敏电阻与第六个热敏电阻之间的距离相同，且是前四个热敏电阻之间距离的2倍。这样设置，能够适应校验装置内温度场的分布。校验装置内的温度场的分布是从内到外逐渐减小的，且从内到外温度梯度越来越小。或者，根据温度场的分布布置安装孔15-2之间的距离。
再优选的，所述热敏电阻为铠装热敏电阻。铠装热敏电阻具有精确、灵敏、热响应时间快、质量稳定、使用寿命长的优点。
具体的，所述本体为圆筒体，本体的长度为1200mm，本体的截面直径为15mm，本体的壁厚0.5mm，所述安装孔15-2设有九个，且位于同一直线上，安装孔15-2的直径为5mm，均安装测温元件15-4，九个铠装热敏电阻从上到下相互间的距离分别为100mm、100mm、100mm、150mm、150mm、200mm、200mm、200mm。
热敏电阻的阻值与温度之间存在非线性关系，为了能够得到准确的测量数据，需要采用Fluke2638A对热敏电阻进行校正。
其中，所述测温元件15-4上的测温元件引线15-5从本体上的引线孔15-3中引出。具体的，所述测温元件引线15-5为两芯七股，0.16mm丝径、3.4mm外径的铜芯线，测温元件引线15-5用特氟龙材料做防水处理，所述引线孔15-3设于有安装孔15-2的本体背面中间位置，且设有一个，所有的测温元件引线15-5均从引线孔15-3中引出，并用热熔胶棒固定。
其中，所述本体内填充有灌封胶15-1。整个本体采用PVC塑料制成，因为PVC塑料导热系数低，对沙箱内温度场的影响小；所述灌封胶15-1选择环氧树脂，能够防潮填缝，提高本体的强度和韧度，以及固定测温元件引线15-5。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，该支架包括支架本体，支架本体包括用于套接回灌管的套件，套件外侧设有至少两个用于固定地埋管的管夹，所述管夹靠近套件的一侧设有管夹臂，所述管夹臂套于套筒内，所述套筒设于套件侧面，所述管夹臂的长度大于套筒的长度，所述套件的侧面设有通孔，用于管夹臂的插入，所述管夹臂插入通孔的部分上设有插针孔，所述插针孔内设有插针，所述插针上设有第一连接件，所述套筒内设有弹簧；
所述支架本体竖直设置有至少一个测温棒，所述测温棒为筒状结构，所述测温棒侧面设有多个安装孔，所述安装孔上均设有测温元件，所述测温元件从安装孔探出，所述安装孔之间的距离从本体的一端依次增大。
2.根据权利要求1所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述测温棒上设置有引线孔，所述引线孔内贯穿有测温元件引线，所述测温元件引线一端与所述测温元件电连接。
3.根据权利要求2所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述测温棒内填充有灌封胶。
4.根据权利要求3所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述测温元件为热敏电阻。
5.根据权利要求1所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述插针上方设有阻挡件，在插针孔轴线的垂直方向上，所述阻挡件截面上的最大长度大于插针孔截面上的最大长度，用于防止插针下落。
6.根据权利要求5所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述插针下方设有多个针臂，所述针臂向外弯曲成“飞爪”形，所述针臂为弹性件。
7.根据权利要求1所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述管夹为环形。
8.根据权利要求7所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述环形管夹为一体式设计或者由多个包围块围成，所述包围块之间通过第二连接件固定。
9.根据权利要求1所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述管夹的数量为两个，所述两个管夹之间呈“一字形”分布。
10.根据权利要求1所述的U型地埋管换能器回填材料温度测量支架，其特征在于，所述管夹的数量为四个，所述四个管夹之间呈“十字形”分布。
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