CN109680759A - 严寒地区坝坡防冻取水装置及其取水管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及隧道工程技术领域，提供了一种严寒地区坝坡防冻取水装置及其取水管。该取水管包括外管和内管，内管贯穿插设于外管，内管与外管之间由内至外依次设有加热层和保温层，加热层延伸出外管的顶端，内管的顶端设有用于与输水管路连接的法兰盘，利用在内管与外管之间设置的加热层和保温层，可避免取水管露出水面的部分和处在冰层浮动范围的部分发生冻结，有效的保证的取水操作的正常进行。该取水装置包括轨道、水泵、小车和控制器，利用行走设置在坝坡轨道上的小车运送水泵和取水管上下移动，极大节省了人力；并且利用转动连接在小车上的水泵安装架，使取水管与轨旁的输水管连接方便，小车的上下行走于轨道的动作不会与输水管发生干涉。

Description

严寒地区坝坡防冻取水装置及其取水管

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种严寒地区坝坡防冻取水装置及其取水管。

背景技术

隧道建设过程中，需要大量水资源用于隧道施工及工区生活。在中国西北地带如新疆，气候干旱，降水稀少、蒸发强烈，水资源利用已近极限，水安全风险越来越大。用水结构调整、节水社会建设和强有力的水资源红线管理是生态文明建设的最基本保障。针对西北方极寒、干燥环境下的隧道工程，施工建设和日常生活的用水能否得到保障对整个隧道工程的影响无疑是巨大的。

目前新疆等地的隧道工程用水一般取自于附近的河流区域，但在北方特殊的温带大陆性气候条件下，四季河流水位高差变化达数十米之大，加上极低的环境温度，河面极易冻结，致使取水管道损伤冻结，给水源获取带来了很大的困难。

例如生产与生活中经常存在从库区取水的情况，目前多采用从水库中直接取水或沿坝坡插入管道直接用水泵抽水。水库周边一般受水位波动的影响较大，当水位变化大时，水泵容易露出水面，这就需要从坝坡取水。严寒地区冬季冻土和冰层深度超过1.5m，坝坡取水存在诸多问题：1、不能将固定装置直接打设在坝体上，以防对坝体结构造成影响；2、在冬季水位发生变化时，难以保证管道不被冰冻；3、管道位于坝坡，填埋施工较为困难；4、水位线离坝顶较远，吊车无法直接吊装，水泵检修不方便。

因此，在实际工程中，如何更加高效、安全、快速地解决防冻取水这一问题，是寒冷地带隧道施工过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的至少是提供一种具有防冻功能的坝坡取水装置及其取水管。

为实现上述目的，本发明提供了一种严寒地区坝坡防冻取水管，包括外管和内管，所述内管贯穿插设于所述外管，所述内管与所述外管之间由内至外依次设有加热层和保温层，所述加热层延伸出所述外管的顶端，所述内管的顶端设有用于与输水管连接的法兰盘。

可选的，所述加热层为缠绕在所述内管外的电热带或电热丝。

可选的，所述保温层为发泡胶。

可选的，在所述外管的两端分别与所述内管密封连接。

可选的，所述外管上设有发泡胶填充口。

本发明还提供了一种严寒地区坝坡防冻取水装置，该装置包括如上所述的严寒地区坝坡防冻取水管，还包括轨道、水泵、小车和控制器，所述轨道沿坝坡上下倾斜铺设并位于输水管取水端的一侧，所述小车行走设置在所述轨道上，所述小车上水平转动连接有安装架，所述水泵安装在所述安装架上，所述水泵与所述内管的底端连通；所述控制器设置在岸边并与所述水泵通信连接，所述控制器上设有水泵启停按钮。

可选的，还包括牵引绳和设置在岸边的卷扬机，所述卷扬机通过牵引绳与所述小车连接。

可选的，所述小车上设有滑轮，所述牵引绳的一端固定在岸边、另一端绕过所述滑轮并与所述卷扬机连接。

可选的，所述控制器上设有加热层启停按钮。

可选的，所述外管外设有电加热融冰层，所述控制器上设有电加热融冰层启停按钮。

本发明提供的一种严寒地区坝坡防冻取水管，利用在内管与外管之间设置的加热层和保温层，可避免取水管露出水面的部分和处在冰层浮动范围的部分发生冻结，有效的保证的取水操作的正常进行。

本发明提供的一种严寒地区坝坡防冻取水装置，利用行走设置在坝坡轨道上的小车运送水泵和取水管上下移动，极大节省了人力；并且利用转动连接在小车上用于安装水泵的安装架，使取水管与轨旁的输水管连接方便，小车的上下行走于轨道的动作不会与输水管发生干涉。

附图说明

图1是本发明实施例的严寒地区坝坡防冻取水管的示意图；

图2是本发明实施例的严寒地区坝坡防冻取水装置的示意图；

图3是小车部分的局部放大图。

附图标记：

1、小车；2、水泵；3、轨道；4、内管；5、外管；6、保温层；7、加热层；8、法兰盘；9、卷扬机；10、水面；11、牵引绳。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供的一种严寒地区坝坡防冻取水管，包括外管5和内管4，内管4和外管5均可以是由钢质材料制成的圆筒状管，外管5的直径大于内管4的直径；内管4贯穿插设于外管5，内管4与外管5之间由内至外依次设有加热层7和保温层6，该加热层7可以是缠绕在内管4外的电热丝或电热带，保温层6可以选用发泡胶，以便充分填充到内管4与外管5之间；内管4的顶端设有用于与输水管连接的法兰盘8，内管4的顶端延伸出外管5的顶端即是为了为该法兰盘8连接操作提供操作空间，而该内管4优选只延伸出外管5顶端一小部分，并且加热层7延伸出外管5的顶端，以对该延伸出的一小部分内管4形成加热保护，从而可防止该未设置保温层6的部分管路发生冻结。

在使用时，将该取水管沿坝坡探入到水面10以下，内管4的顶端通过法兰盘8与输水管连接，探入到水下的部分内管4用于与水泵2连接；该外管5的长度应覆盖输水管至水面10的距离、水位在一年内有可能变化的范围以及冰层的厚度范围，即，暴露在冰层之上的部分取水管和处于冰层浮动范围内的取水管都能够得到加热层7和保温层6的防护，由此可保证该取水管在坝坡取水的过程中不发生冻结，避免了填埋取水管的麻烦。

另外，内管4的顶端由于要通过法兰盘8与输水管连接，所以需要探出于外管5一小部分以为法兰连接提供操作空间，而该小部分内管4由于探出距离较小，且又得到了加热层7的加热，所以也不会发生冻结。

在一些实施例中，外管5的两端分别与内管4密封连接，一方面可以减少热量的散发，另一方面可以有效防止水进入到外管5与内管4之间的发热层，从而避免冻结内管和对发热层造成侵蚀。

进一步的，由于外管5的两端均与内管4密封连接，所以在该外管5上还可以设置发泡胶填充口，方便向封闭的内管4与外管5之间填充发泡胶。

另外，本发明还提供了一种严寒地区坝坡防冻取水装置，结合图2和图3所示，该装置包括上述任一实施例的严寒地区坝坡防冻取水管，并且还包括轨道3、水泵2、小车1和控制器，轨道3沿坝坡上下倾斜铺设并位于输水管取水端的一侧，小车1行走设置在轨道3上，小车1上水平转动连接有安装架，即当小车1水平放置时，该安装架可水平转动；水泵2安装在安装架上，水泵2与内管4的底端连通；控制器设置在岸边并与水泵2通信连接，其上设有水泵2启停按钮，用于根据需求在岸边控制水泵2启停。

由上可知，当水泵2出现故障或需要定期检修时，可利用该行走于轨道3上的小车1来将水泵2运输上岸，无需人工潜水操作；其中，在维修或检修水泵2时，先将内管4顶端与输水管之间的法兰连接断开，由于轨道3位于输水管取水端的一侧，且水泵2的安装架又可以相对于小车1发生转动，所以在断开内管4与输水管之间的连接后，可将整个取水管向轨道3一侧转动以避开输水管的取水端，且小车1沿轨道3行驶过程中也不会受到取水管的干涉；而在水泵2检修或维修完毕后，小车1连同水泵2和取水管再次下降到设定位置后，利用安装架与小车1的转动连接，将取水管向输水管一侧转动即可实现取水管与输水管的对接，由此使水泵2的维修和检修操作更为方便。

在一些实施例中，上述取水装置还可以包括牵引绳11和设置在岸边的卷扬机9，该牵引绳11可选用钢丝绳，卷扬机9通过牵引绳11与小车1连接，利用卷扬机9上提和下放小车1，节省了人力，方便了操作。

进一步的，还可以在小车1上设置滑轮，上述牵引绳11的一端可固定在岸边、另一端绕过滑轮并与卷扬机9连接，这样设置在小车1上的滑轮相当于是一个动滑轮，由此可降低对卷扬机9近一半拉力，一方面对卷扬电机的扭矩要求更低，可降低一定的成本；另一方面也保证了对小车1上提操作的稳定性。

在一些实施例中，在上述控制器上还可以设置加热层启停按钮，这样在不需要加热层7工作时，可手动将其关闭，以降低不必要的能耗。

另外，在外管5外还可以设置电加热融冰层，并且在控制器上设置电加热融冰层启停按钮，这样当水泵2发生故障需要上提维修或更换时，可利用该电加热融冰层融化取水管周围的冰，至少使冰层与取水管脱离，这样在除冰时不会对取水管产生过大的应力，避免对取水管及其连接的水泵2造成损伤。

综上所述，本发明的优点总结如下：

1)本发明结构简单，造价低，可半自动化取水，降低了人力物力。

2)本发明通过牵引绳11和卷扬机的配合将小车1和水泵2沿轨道3滑入水下取水，可降低不同季节水位高差带来的影响。

3)本发明将小车1和水泵2滑至水下，通过加热层7调节取水管内温度，通过发泡胶保温和隔绝外部环境低温，防止取水管冻结损伤及水面10冻结影响取水。

4)本发明通过牵引绳11和滑轮可方便取出小车1中的水泵2以进行维修或更换。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种严寒地区坝坡防冻取水管，其特征在于，包括外管和内管，所述内管贯穿插设于所述外管，所述内管与所述外管之间由内至外依次设有加热层和保温层，所述加热层延伸出所述外管的顶端，所述内管的顶端设有用于与输水管连接的法兰盘。

2.根据权利要求1所述的严寒地区坝坡防冻取水管，其特征在于，所述加热层为缠绕在所述内管外的电热带或电热丝。

3.根据权利要求1所述的严寒地区坝坡防冻取水管，其特征在于，所述保温层为发泡胶。

4.根据权利要求3所述的严寒地区坝坡防冻取水管，其特征在于，所述外管的两端分别与所述内管密封连接。

5.根据权利要求4所述的严寒地区坝坡防冻取水管，其特征在于，所述外管上设有发泡胶填充口。

6.一种严寒地区坝坡防冻取水装置，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的严寒地区坝坡防冻取水管，还包括轨道、水泵、小车和控制器，所述轨道沿坝坡上下倾斜铺设并位于输水管取水端的一侧，所述小车行走设置在所述轨道上，所述小车上水平转动连接有安装架，所述水泵安装在所述安装架上，所述水泵与所述内管的底端连通；所述控制器设置在岸边并与所述水泵通信连接，所述控制器上设有水泵启停按钮。

7.根据权利要求6所述的严寒地区坝坡防冻取水装置，其特征在于，还包括牵引绳和设置在岸边的卷扬机，所述卷扬机通过牵引绳与所述小车连接。

8.根据权利要求7所述的严寒地区坝坡防冻取水装置，其特征在于，所述小车上设有滑轮，所述牵引绳的一端固定在岸边、另一端绕过所述滑轮并与所述卷扬机连接。

9.根据权利要求6所述的严寒地区坝坡防冻取水装置，其特征在于，所述控制器上设有加热层启停按钮。

10.根据权利要求6所述的严寒地区坝坡防冻取水装置，其特征在于，所述外管外设有电加热融冰层，所述控制器上设有电加热融冰层启停按钮。