CN110872951A - 隧道掌子面相变蓄冷降温装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种隧道掌子面相变蓄冷降温装置及方法，所述降温装置包括由固定台架和其上方的外包铁皮组成的箱体，箱体底部设置有车轮，为移动式洞内局部降温装置；箱体内部设置有相变蓄冷组件，箱体两端分别为进风口和出风口，进风口与相变蓄冷组件之间设置有风扇。本发明利用蓄能相变材料自身变化吸收洞内热量，辅以风扇提升降温效果，该装置环保、洞内用电量少、使用成本低，既有集中制冷的特点，又具有局部移动式降温的灵活性。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种隧道掌子面相变蓄冷降温装置及方法。
背景技术
目前隧道建设穿越地质条件越来越复杂，埋深越来越大，长度越来越长，地温随着埋深加大而增加，因此在长大深埋隧道施工中势必会遇到高地温问题，将导致洞内温度升高，受热害影响使施工条件恶化，尤其会影响到施工人员身心健康，严重时会出现脱水、中暑等热生理反应，导致施工人员注意力不集中，工效降低，机械设备使用寿命降低，安全事故率上升，甚至对隧道结构产生不良影响。在寒冷地区修建隧道会遇到多年冻土地层，施工中机械设备散热以及混凝土施工水化热的散发，会使洞内温度增高，导致冻土融化，导致支护结构侵限，不仅使施工受阻，进度缓慢，还增加了拆换拱数量，导致工程费用急剧增加，因此在高地温热害隧道、多年冻土地区隧道均涉及到洞内温度控制难题，这也是施工中的急需解决的一个重要问题。目前隧道内降温方式主要采用加强通风、冰块物理降温、机械制冷等，一般情况下仅依靠加大通风量不能完全解决热害问题，常用的冰块降温，其影响范围较小（在其周围3m左右），降温效率总体不高，冰融化后会增加洞内排水量；采用机械制冷空调系统控温效果较好，但能耗大，运行成本高。总之，洞内制冷效果不理想、能耗大等仍是隧道降温面临的突出问题。
因此，如何选择合理的降温方式成为建设者必须面对的问题，需要采用有效、经济、过程可控的降温技术，保证洞内温度在可接受范围内，为隧道工作人员提供良好的作业环境，保证隧道施工人员进行的安全、正常施工。
发明内容
本发明的目的是提供一种隧道掌子面相变蓄冷降温装置及方法，该装置为局部移动式降温装置，利用蓄能相变材料自身变化吸收洞内热量，辅以风扇提升降温效果，且环保、洞内用电量少、使用成本低，移动灵活。
本发明所采用的技术方案为：
隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
所述降温装置包括由固定台架和其上方的外包铁皮组成的箱体，箱体底部设置有车轮，为移动式洞内局部降温装置；
箱体内部设置有相变蓄冷组件，箱体两端分别为进风口和出风口，进风口与相变蓄冷组件之间设置有风扇。
相变蓄冷组件包括多个扁形塑料桶，扁形塑料桶内盛装有相变蓄冷材料；
扁形塑料桶顶部设置有液体相变材料注入口并加装有密封盖。
固定台架为平台，顶面并排平行设置有多道条形的预留槽，扁形塑料桶置于预留槽内。
固定台架的预留槽内设置有小滑轮，扁形塑料桶位于小滑轮之上。
扁形塑料桶底部设置有外包保护薄钢板。
出风口设置有横条状的可调叶片。
隧道掌子面相变蓄冷降温方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
将单组或多组降温装置移至工作面附近，拆下出风口，将盛装有相变蓄冷材料的扁形塑料桶放置在预留槽内小滑轮上推入，重新安装出风口，接通电源，启动风扇，调整出风口可调叶片方向，对工作面进行降温；
根据洞内温度调节风扇转速；当相变蓄冷材料吸热由固态变为液态后，卸下出风口，将扁形塑料桶抽出，装车拉至洞外重新放置冰箱内冷冻，将新的扁形塑料桶推入，安装出风口，继续对工作面降温。
本发明具有以下优点：
（1）充分利用相变蓄冷材料储能密度大、释放冷能持续时间长、过程易控制等特点，将相变蓄冷材料密封在塑料桶内，重复循环使用，且在洞外集中冷冻，操作方便。
（2）利用风扇进行定向降温，通过风速调节降温过程，耗电量低。
（3）根据洞内温度及降温要求，可设置多组降温装置，确保洞内降温效果。
（4）本装置既有集中制冷的特点，又具有局部移动式降温的灵活性。
附图说明
图1为降温装置平面示意图。
图2为降温装置剖面示意图。
图3为降温装置出风口示意图。
图4为扁形塑料桶立面图。
图5为扁形塑料桶侧面图。
其中，1-固定台架，2-预留槽，3-风扇，4-相变蓄冷组件，5-进风口，6-出风口，7-电源线，8-控制盒，9-车轮，10-外包铁皮，11-可调叶片，12-液体相变材料注入口，13-密封盖，14-把手，15-小滑轮，16-扁形塑料桶，17-外包保护薄钢板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种隧道掌子面相变蓄冷降温装置，所述降温装置包括由固定台架1和其上方的外包铁皮10组成的箱体，箱体底部设置有车轮9，为移动式洞内局部降温装置。箱体内部设置有相变蓄冷组件4，箱体两端分别为进风口5和出风口6，进风口5与相变蓄冷组件4之间设置有风扇3，转速可设置高中低三档，调节降温过程。
相变蓄冷组件4包括多个扁形塑料桶16，扁形塑料桶16内盛装有相变蓄冷材料，使用前，在洞外利用冰箱将液态相变蓄冷材料冷冻成固态，相变蓄冷材料为现有常用材料，可采用脂肪酸、中长链烷烃、醇和酯类化合物的混合配置，并可循环使用。扁形塑料桶16顶部设置有液体相变材料注入口12并加装有密封盖13。
固定台架1为平台，顶面并排平行设置有多道条形的预留槽2，扁形塑料桶16置于预留槽2内。固定台架1的预留槽2内设置有小滑轮15，扁形塑料桶16位于小滑轮15之上，便于扁形塑料桶16推拉，当洞内温度较高时可设置多台同时使用。
扁形塑料桶16底部设置有外包保护薄钢板17，防止在推拉过程中磨损。
出风口6设置有横条状的可调叶片11，对出风方向进行调整，且为可拆卸式。
基于上述装置的隧道掌子面相变蓄冷降温方法，由以下步骤实现：
将单组或多组降温装置移至工作面附近，拆下出风口6，将盛装有相变蓄冷材料的扁形塑料桶16放置在预留槽2内小滑轮15上推入，重新安装出风口6，接通电源，启动风扇3，调整出风口可调叶片11方向，对工作面进行降温；
根据洞内温度调节风扇3转速；当相变蓄冷材料吸热由固态变为液态后，工作面的温度可降低5-10℃，卸下出风口6，通过扁形塑料桶16上设置的把手14将扁形塑料桶16抽出，装车拉至洞外重新放置冰箱内冷冻，将新的扁形塑料桶16推入，安装出风口6，继续对工作面降温。相变蓄冷材料可循环冷冻及重复使用。
本发明利用蓄能相变材料自身变化吸收洞内热量，辅以风扇提升降温效果，该装置环保、洞内用电量少、使用成本低，移动灵活。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
所述降温装置包括由固定台架（1）和其上方的外包铁皮（10）组成的箱体，箱体底部设置有车轮（9），为移动式洞内局部降温装置；
箱体内部设置有相变蓄冷组件（4），箱体两端分别为进风口（5）和出风口（6），进风口（5）与相变蓄冷组件（4）之间设置有风扇（3）。
2.根据权利要求1所述的隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
相变蓄冷组件（4）包括多个扁形塑料桶（16），扁形塑料桶（16）内盛装有相变蓄冷材料；
扁形塑料桶（16）顶部设置有液体相变材料注入口（12）并加装有密封盖（13）。
3.根据权利要求2所述的隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
固定台架（1）为平台，顶面并排平行设置有多道条形的预留槽（2），扁形塑料桶（16）置于预留槽（2）内。
4.根据权利要求3所述的隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
固定台架（1）的预留槽（2）内设置有小滑轮（15），扁形塑料桶（16）位于小滑轮（15）之上。
5.根据权利要求4所述的隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
扁形塑料桶（16）底部设置有外包保护薄钢板（17）。
6.根据权利要求5所述的隧道掌子面相变蓄冷降温装置，其特征在于：
出风口（6）设置有横条状的可调叶片（11）。
7.隧道掌子面相变蓄冷降温方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
将单组或多组降温装置移至工作面附近，拆下出风口（6），将盛装有相变蓄冷材料的扁形塑料桶（16）放置在预留槽（2）内小滑轮（15）上推入，重新安装出风口（6），接通电源，启动风扇（3），调整出风口可调叶片（11）方向，对工作面进行降温；
根据洞内温度调节风扇（3）转速；当相变蓄冷材料吸热由固态变为液态后，卸下出风口（6），将扁形塑料桶（16）抽出，装车拉至洞外重新放置冰箱内冷冻，将新的扁形塑料桶（16）推入，安装出风口（6），继续对工作面降温。
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