CN1563875A - 具有分支吸热结构的热棒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有分支吸热结构的热棒，将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段(4)。这种热棒具有较大的影响区域，更能维持冻土及路基的稳定性，同时也能减少材料消耗。
Description
本发明涉及一种用于高原路基保持冻土稳定的热棒，尤其具有分支吸热结构的热棒。
在世界许多地方，穿过冻土地段的高原铁路、公路或管线，都会或多或少受到冻土的不利影响。冻土在寒季就像冰一样冻结，随着温度的降低体积发生膨胀，建在上面的路基、钢轨、管道就会被“发胖”的冻土顶得凸起；到了夏季，融化的冻土体积缩小，路基、钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，路基就会翻浆、冒泥，钢轨出现波浪形高低起伏，对铁路、公路运营安全造成威胁。从上世纪六十年代以来，包括美国、前苏联、加拿大等在内的不少国家已将热棒技术广泛应用于多年冻土地区的基础工程建设，取得了明显的效果。我国目前正在开展青藏公路、铁路的热棒使用试验。
热棒又叫无芯重力式热管或热虹吸管，由一根密封的钢管组成，里面充以液态氮或其它工质，钢管的上部装有散热叶片，称之为冷凝段，置于大气中；钢管的下部埋入地基多年冻土中，称为蒸发段。当蒸发段存在温差时，蒸发段的液态氮吸热蒸发成气体，在气压差作用下沿管内空隙上升至冷凝段，与较冷的管壁接触放出汽化潜热，冷凝成液体，并在重力作用下，沿管壁流下。如此往复循环，将地层中的热量传输到大气中，从而降低多年冻土的地温，以防止多年冻土发生融化，从而达到稳定路基的目的。
但是，当前热棒的使用存在这样一个问题：就是单根热棒影响区域小，需要消耗大量的材料。美国在全长1284公里的阿拉斯加输油管线工程建设中，就使用了11万多根的热棒解决沿途的多年冻土问题。这个不足使得在单位公里路段使用热棒的成本较高，直接影响了热棒的推广应用。
中国专利CN 25899237号所公开的“保持冻土稳定的热棒”专利(申请号：02292154.0)，其外面包覆有防腐层的内有传热工质的热管上部设有吊装定位机构，该热管的散热段上设包覆有防腐层的散热片。在热棒的散热段及蒸发段的分界处附近设有标记物。标记物下部的一段热管防腐层内设有保温层。散热片复合防腐层的外层为减少吸收太阳辐射热的材料层。在热棒散热段设有监控机构。散热段热管为与热管本体相连通的各自带有散热片的并列支管。该专利与相关的国外技术介绍一样，均未涉及和解决单根热棒影响区域小、需要消耗大量材料的问题。
本发明的目的就是为了提供一种结构简单、制造容易、使用方便的具有分支吸热结构的热棒。通过采用分支吸热结构，增大单根热棒的影响区域，降低材料消耗，减少单位公里路段使用热棒的成本。
为了达到上述目的，本发明是将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段，即具有分支吸热结构的热棒。本发明的一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段布置在同一圆周上；另一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段以交错方式布置在不同的圆周上；第三种布置形式是前两种形式的综合。这些蒸发段的联接可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。根据两根或两根以上的蒸发段与冷凝段的位置关系，可以将它们区分为主蒸发段和支蒸发段，而主蒸发段和支蒸发段联接形成一定的夹角。
为使本发明适合于应用，蒸发段可以采用不同的直径尺寸；蒸发段的直径可以不同于散热段；同一根蒸发段也可以采用不同的直径尺寸，如直径由大到小；蒸发段的联接可以同时采用不同的联接形式。
为进一步使本发明适合于应用，蒸发段的数量为：2个～50个；主蒸发段和支蒸发段联接所形成的夹角为：0°～90°。
本发明没有改变现有热棒的工作原理、基本功能和使用范围。但分支结构的增加使得本发明具有显著的优点：
1、单根热棒的影响区域明显扩大。本发明将现有热棒的单根蒸发段改为两根或两根以上的蒸发段，使得单根热棒的影响区域由一维变为三维立体区域，吸热效率大大增强。
2、对路基的保护进一步加强。本发明提供的分支吸热结构，使得蒸发段能够以一定斜度支向路基下方冻土吸热，更能维护冻土及路基稳定。
3、节约材料消耗。本发明提供的单根热棒的影响区域明显扩大，相当于3～8根现有热棒的影响效力，从而节约材料消耗，减少维护成本。
本发明将结合附图作进一步的说明，请参看附图：
附图.表示本发明结构示意图。
附图所示的结构包括：冷凝段(1)，路面(2)，冻土(3)，蒸发段(4)，夹角(5)。本发明是将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段(4)，成为具有分支吸热结构的热棒。本发明的一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段(4)布置在同一圆周上；另一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段(4)以交错方式布置在不同的圆周上；第三种布置形式是前两种形式的综合。这些蒸发段(4)的联接(6)可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。根据两根或两根以上的蒸发段(4)与冷凝段(1)的位置关系，可以将它们区分为主蒸发段和支蒸发段，而主蒸发段和支蒸发段联接(6)形成一定的夹角(5)。
本发明属改进性质，其保护范围涉及上面所述的所有变化形式。当然，主蒸发段的方向既可以保持与重力线一致，也可以有一定倾斜度；或支蒸发段既可支向路基外方向，也可支向路面下，还可支向与道路线平行的方向；冷凝段(1)也可以是分支结构。这些变化形式同样也落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1、一种由蒸发段、冷凝段等部分组成的具有分支吸热结构的热棒，其特征在于：具有两根或两根以上的蒸发段(4)。
2、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒，其特征在于：一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段(4)布置在同一圆周上；另一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段(4)以交错方式布置在不同的圆周上；第三种布置形式是前两种形式的综合。
3、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒，其特征在于：蒸发段(4)的联接(6)可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。
4、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒，其特征在于：主蒸发段和支蒸发段联接(6)形成一定的夹角(5)。
5、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒，其特征在于：蒸发段(4)的数量为：2个～50个；主蒸发段和支蒸发段联接所形成的夹角(5)为：0°～90°。
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