CN110284397A - 一种自动除冰雪路面结构及路面 - Google Patents

Abstract

本发明属于地基工程领域，涉及一种自动除冰雪路面结构及路面，所述自动除冰雪路面结构，包括基体与相变蓄热发热管，所述相变蓄热发热管镶嵌于所述基体的预留空腔内；所述自动除冰雪路面，由多个上述路面结构而成，每个路面结构沿路面延伸方向或路面宽度方向排列，相邻所述路面结构的导电柱之上设有压块。基体和压块优选为磁性体，可使本发明的路面具有多种功能，不仅可作为路面的发热体，还可以作为磁悬浮路面。多块磁性体将公路面连接在一起，形成一张巨大的“钢板”，由于磁性体直接依靠异极磁场相互吸引的原理而紧密链接，如同“焊接”在一起一样，使路面强度大，完全满足了车辆承压的需要。

Description

一种自动除冰雪路面结构及路面

技术领域

本发明属于地基工程领域，涉及一种自动除冰雪路面结构及路面。

背景技术

近年，全球气候发生了很大的变化。冬季高海拔地区及北方公路、街道的路面因雪天均产生积雪，即便是及时采用机车、人工清雪，道路上依然有结冰现象，使人畜行走路滑、机车事故不断，造成大量的生命、财产安全的隐患。

另外，随着技术的发展，悬浮列车技术日益成熟，发展飞速；同时磁悬浮、磁半悬浮汽车的相继问世，也需要一种能满足汽车悬浮(半悬浮)的变轨行驶需求的磁性路面，以减少汽车油耗、能耗和轮胎消耗，同时改善驾乘人们的颠簸之苦。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种自动除冰雪路面结构及路面，具体发明内容如下：

一种自动除冰雪路面结构，包括基体与相变蓄热发热管，所述基体内开设预留空腔，所述相变蓄热发热管镶嵌于基体的所述预留空腔内；

所述相变蓄热发热管，包括套管、发热丝、相变蓄热材料、套管堵头、导电柱；所述发热丝套装于所述套管内，所述发热丝的两端分别从套管的管口伸出，所述导电柱连接在发热丝的所述两端；所述套管内部填充相变蓄热材料，且两端管口均设有套管堵头。

本发明的相变蓄热发热管能同时起到发热与蓄热的作用，不需要在管外设置蓄热材料。发热丝与套管堵头之间进行绝缘处理和密封处理，防止渗漏和短路。相变蓄热发热管外层可涂刷耐高温硅胶，需要注意的是导电柱不涂刷耐高温硅胶。

进一步，基体的材料可以是未充磁的金属铁。

进一步，套管和套管堵头均为不锈钢材质。

进一步，所述基体包括上基体和下基体,所述预留空腔设于所述上基体和下基体之间。

进一步，基体的底面上可粘贴硅胶进行绝缘处理。

进一步，所述基体的材料为磁性材料，基体之间通过正负磁极相接的方式彼此贴合；磁性材料可以是永磁磁性体，也可以是电磁磁性体。

更进一步，所述磁性材料可以是通过还原铁粉经压制、烧结、充磁制备而成。磁性材料既可用于路面上行驶车辆的悬浮材料，还可作为路面的发热体。

进一步，所述相变蓄热材料为C₁₈～C₂₄石蜡类相变蓄热材料的一种或多种混合。

采用上述进一步方案的有益效果是，石蜡类相变蓄热材料为有机物质，具有相变低温较低、相变潜热较高、性能稳定、无过冷及析出现象、无毒、无辐射、无腐蚀、价格低、放热时间长、导热性能慢等特点。C₁₈～C₂₄不同碳链长度的石蜡类相变蓄热材料相混合，由于相变蓄热材料成份有偏差，其放热的温度起始点也有差异，不会在同一温度下同时放热，而是陆续放热。

进一步，所述上基体的上表面设有耐磨花纹。

本发明的第二个目的在于提供一种自动除冰雪路面，包括上述自动除冰雪路面结构，多个所述路面结构沿路面延伸方向或路面宽度方向排列，相邻所述路面结构的导电柱之上设有压块，相变蓄热发热管延伸方向与路面延伸方向一致或垂直；

所述相变蓄热发热管的发热丝通过所述导电柱与外部电源连接。

进一步，所述压块内设有多个连接压腔，所述压腔包括耐热绝缘套，所述绝缘套内设有导电套，所述压块下设有耐腐绝缘板；所述导电套可将沿预留空腔方向相邻的两个导电柱连通；连接压腔可以为一个或数个。

采用上述进一步方案的有益效果是，在基体之间插入上述压块的结构可将沿预留空腔方向相邻的两个导电柱连通，并且能防止短路，具体通过导电柱接触导电套、导电套与压块之间设置绝缘套实现。导电套要求不易生锈，可以为铜片或铝片；绝缘套优选为耐热绝缘套，可以是绝缘橡胶板或硅胶。耐腐绝缘板使导电柱与下基体绝缘，防止短路。沿预留空腔方向的同一列相变蓄热发热管全部通电，不需要每组相变蓄热发热管均连接正负极导线，每一列相变蓄热发热管仅需连接一组正负极导线，方便了安装。

如基体为磁性材料，则多块磁性体和将路面连接在一起，形成一张巨大的“钢板”，由于磁性体直接依靠异极磁场相互吸引的原理而紧密链接，如同“焊接”在一起一样，使路面强度大，完全满足了车辆承压的需要。

如基体为磁性材料，则本发明的路面可作为磁悬浮路面。汽车底盘下、车轮可装有同极相斥的磁性体，使汽车呈悬浮或半悬浮状态下行驶，大大减少汽车摩擦力和能耗。

进一步，路面上可喷涂防滑涂层；路面也可先铺设沥青或混凝土将其覆盖再喷涂防滑涂层。

采用上述进一步方案的有益效果是，如果需要更换任何一块有问题的基体或压块，可用刀尖划破防滑涂层，将有问题的基体或压块取出并更换后，再补喷一层防滑涂层即可，可互换性强。

防滑涂层除了起到路面防滑作用外，还可防止了路面的水、油、粉尘等渗入、落入多个基体之间的缝隙中，以免发生腐蚀、相变蓄热加热管短路等；同时还起到冬天对发热体进行保温，夏天起到防晒、隔热作用。防滑涂层的颜色可多样性，可根据实际情况自行调整颜色，也利于晚间行车，解决沥青路面漆黑，大量吸收灯光，造成行车不变等问题。

进一步，所述压块的材料为磁性材料，与基体通过磁性紧密贴合在一起，增强路面强度。

进一步，压块的上表面设有耐磨花纹。

进一步，所述路面上设立多个温度传感器，与外部电源的温控器连接，智能化设定并控制公路面的温度；所述外部电源为光伏或风能发电，可以在公路两侧设有风能发电站或光伏发电站的电源。

本发明的有益效果如下：

1、本发明的路面结构可作为路面的发热体，做到24h昼夜发热，使路面温度永远保持在10℃以上，使冬季的路面可以自动融雪、除冰、除霜，确保路面不因存有冰雪霜而打滑，保证了人身安全等事故不再发生；金属基础的路面牢固、坚强、耐用；每个单独的结构均为标准块，有利于更换。使用直接还原铁粉作为基体的制备材料，既能生产金属纯铁块又能生产优质的磁性材料。

2、本发明可以充分利用公路边的光伏和风能发电站的能源直接应用，无需长距离输送，造成输送不便和电能的损耗。充分、有效利用了相变蓄热和放热装置和技术。甚至还可以利用蓄电、蓄能技术，在城市区域外的公路两侧也能设立照明设施。

3、如采用磁性材料作为路面结构的基体，可使本发明的路面具有多种功能，不仅可作为路面的发热体，还可以作为磁悬浮路面。如将汽车上设置同极相斥的磁性体，可使汽车呈悬浮或半悬浮状态下行驶，大大减少汽车摩擦力，降低轮胎消耗和能耗，同时改善颠簸，增加汽车的使用寿命和驾乘人员的舒适度。

4、多块磁性体将公路面连接在一起，形成一张巨大的“钢板”，由于磁性体直接依靠异极磁场相互吸引的原理而紧密链接，如同“焊接”在一起一样，使路面强度大，完全满足了车辆承压的需要。整个路面和车辆上的磁场强度相近，车辆还可根据实际情况，进行自由变道行驶，也更能满足悬浮汽车的路面需求。磁悬浮强度可随基体厚度及其磁场强度的变化而变化的，加工多样性的磁性体很灵活、很方便。

5、防滑涂层除了起到路面防滑作用外，还可防止了路面的水、油、粉尘等渗入、落入多个基体之间的缝隙中，以免发生腐蚀、相变蓄热加热管短路等；同时还起到冬天对发热体进行保温，夏天起到防晒、隔热作用。防滑涂层的颜色可多样性，可根据实际情况自行调整颜色，也利于晚间行车，解决沥青路面漆黑，大量吸收灯光，造成行车不变等问题。

附图说明

图1为自动除冰雪路面示意图；

图2为相变蓄热发热管与基体的安装剖面图；

图3为相变蓄热发热管示意图；

图4为基体剖面图；

图5为基体端面图；

图6为相变蓄热发热管、基体、压块的安装剖面图；

图7为压块剖面图；

图8为压块端面图。

图中，1、相变蓄热发热管；2、套管；3、发热丝；4、相变蓄热材料； 5、套管堵头；6、导电柱；7-1、上基体；7-2、下基体；8、预留空腔；9、耐腐绝缘板；10、压块；11、耐热绝缘套；12、导电套；13、压腔；14、正极连接导线；15、负极连接导线；16、耐磨花纹；17、温度传感器。

具体实施方式

以下结合实例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。

本实施例中，相变蓄热材料4为低熔点的C₁₈～C₂₄不同碳链长度混合的石蜡类相变蓄热材料；套管2、套管堵头5采用316L、800H、800HT无缝不锈钢钢管材料制作；绝缘橡胶板在介电环境中工作，最大绝缘电压10万伏，比重为1.6g/cm3，拉伸强度为4MPa，硬度为65shoreA，扯断伸长率为280％；防滑涂层16采用襄阳市百盾防护涂层材料有限公司生产的BD75金属路面防滑涂层；发热丝3为市售。

基体、压块均为磁性材料，通过还原铁粉经压制、烧结、充磁制备而成。选择TFe≥98.5％、ηFe≥98％、C≤0.05％、Mn≤0.45％、Si≤0.15％、S≤0.025％、 P≤0.025％、酸碱不溶物≤0.4％、氢损≤0.45％、细度5～10μm的优质直接还原铁粉，按照硬磁铁氧体磁铅石型角晶系MeO-nFe₂O₃配料和工艺要求。生产流程如下：直接还原铁粉+BaCO₃+Fe₂O₃—配料—混合—初压—一次烧结—淬火—铁氧体—湿磨—干燥—磁化—二次干压—二次烧结—精加工—充磁—磁性体制品。生产出主基体7和压块10磁性体制品，密度≥7.2t/m³。充磁的磁场强度比较灵活，一般在800Gs～9000Gs。

一种自动除冰雪路面结构，包括基体与相变蓄热发热管1；所述基体为以还原铁粉为原料制备的磁性材料制成，内开设两个预留空腔8；基体包括上基体7-1和下基体7-2,所述预留空腔8设于所述上基体7-1和下基体7-2 之间；所述相变蓄热发热管1镶嵌于基体的所述预留空腔8内；所述基体的上表面设有耐磨花纹16。

所述相变蓄热发热管1，包括套管2、发热丝3、相变蓄热材料4、套管堵头5、导电柱6；所述发热丝3套装于所述套管内2，所述发热丝的两端分别从套管2的管口伸出，所述导电柱6连接在发热丝3的所述两端；所述套管2内部填充相变蓄热材料4，且两端管口均设有套管堵头5；发热丝3与套管堵头5之间进行绝缘处理和密封处理；相变蓄热发热管1外层涂刷耐高温硅胶。

一种自动除冰雪路面，包括自动除冰雪路面结构，多个所述路面结构沿路面延伸方向或路面宽度方向排列，相邻所述路面结构的导电柱之上设有磁性材料制成的压块10，与基体通过磁力紧密贴合；所述压块10内设有两个连接压腔13，所述压腔13包括耐热绝缘套11，所述绝缘套内设有导电套12，所述压块10下设有耐腐绝缘板9；所述导电套可将沿预留空腔8方向相邻的两个导电柱连通；耐腐绝缘板9为绝缘橡胶板；耐热绝缘套11为绝缘橡胶板制成，导电套6为铜片制成。多块磁性体将路面连接在一起，形成一张巨大的“钢板”，由于磁性体直接依靠异极磁场相互吸引的原理而紧密链接，如同“焊接”在一起一样，使路面强度大，完全满足了车辆承压的需要。

路面沿相变蓄热发热管1延伸方向的两端的发热丝3通过导电柱6分别连接正极连接导线14和负极连接导线15，再与外部电源连接，路面上喷涂防滑涂层。

路面上设立多个温度传感器17，与外部电源的温控器链接，智能化设定并控制公路面的温度。

使用时，发热丝3采用低电压给电，一般为12～36V，发热丝3通电后，产生热量，通过基体和压块10缓慢的放热，使公路表面总保持在10～20℃以上的温度。发热丝3通电后，同时也加热着相变蓄热材料4，使其进行蓄热，当电源关闭或夜晚时，再进行缓慢放热，以保持公路表面的温度持之以恒。有效融化了公路表面的冰雪霜，有效避免了因路滑而造成的事故。

本产品主要用于工业设备检修通道、金属楼梯防滑涂层的铺装。特别用于金属路面、楼梯通道防滑涂层的制备。

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)

1.一种自动除冰雪路面结构，其特征在于，包括基体与相变蓄热发热管(1)，所述基体内开设预留空腔(8)，所述相变蓄热发热管(1)镶嵌于基体的所述预留空腔(8)内；

所述相变蓄热发热管(1)，包括套管(2)、发热丝(3)、相变蓄热材料(4)、套管堵头(5)、导电柱(6)；所述发热丝(3)套装于所述套管内(2)，所述发热丝的两端分别从套管(2)的管口伸出，所述导电柱(6)连接在发热丝(3)的所述两端；所述套管(2)内部填充相变蓄热材料(4)，且两端管口均设有套管堵头(5)。

2.根据权利要求1所述的自动除冰雪路面结构，其特征在于，所述基体包括上基体(7-1)和下基体(7-2),所述预留空腔(8)设于所述上基体(7-1)和下基体(7-2)之间。

3.根据权利要求1或2所述的自动除冰雪路面结构，其特征在于，所述基体的材料为磁性材料，基体之间通过正负磁极相接的方式彼此贴合。

4.根据权利要求3所述的自动除冰雪路面结构，其特征在于，所述磁性材料通过还原铁粉经压制、烧结、充磁制备而成。

5.根据权利要求1或2所述的自动除冰雪路面结构，其特征在于，所述相变蓄热材料(4)为C₁₈～C₂₄石蜡类相变蓄热材料的一种或多种混合。

6.根据权利要求1或2所述的自动除冰雪路面结构，其特征在于，所述上基体(7-1)的上表面设有耐磨花纹(16)。

7.一种自动除冰雪路面，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的自动除冰雪路面结构，多个所述路面结构沿路面延伸方向或路面宽度方向排列，相邻所述路面结构的导电柱之上设有压块(10)；

相变蓄热发热管(1)的发热丝(3)通过导电柱(6)与外部电源连接。

8.根据权利要求7所述的自动除冰雪路面，其特征在于，所述压块(10)内设有多个连接压腔(13)，所述压腔(13)包括耐热绝缘套(11)，所述绝缘套内设有导电套(12)，所述压块(10)下设有耐腐绝缘板(9)；所述导电套可将沿预留空腔(8)方向相邻的两个导电柱(6)连通。

9.根据权利要求7或8所述的自动除冰雪路面，其特征在于，所述压块(10)的材料为磁性材料，其上表面设有耐磨花纹(16)。

10.根据权利要求7或8所述的自动除冰雪路面，其特征在于，所述路面上设立多个温度传感器(17)；所述外部电源为光伏或风能发电。