CN210569500U - 一种冻结法施工用冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冻结法施工用冷冻装置，包括依次连接形成回路的冷冻器、供水管、串联冷冻管路及回水管，串联冷冻管路包括可插设于土体中以冷冻土体的多根冷冻管和用于串联各冷冻管的多根串联管，各冷冻管均两端封口且第一端的封口上开设有第一连接口和第二连接口，第一连接口连接有穿设于冷冻管内且延伸至冷冻管第二端的伸入管，串联管连接于前一冷冻管的第二连接口与后一冷冻管的第一连接口之间，首端冷冻管的第一连接口与供水管连接，尾端冷冻管的第二连接口与回水管连接，伸入管的外壁与冷冻管的内壁之间设有螺旋肋片。该冻结法施工用冷冻装置具有换热系数高、冷却效率高、以及冷却效果好等优点。

Description

一种冻结法施工用冷冻装置

技术领域

本实用新型涉及冻结施工技术领域，尤其涉及一种冻结法施工用冷冻装置。

背景技术

自冻结法施工技术诞生以来，因其有极强的抗渗透性、冻结土体强度高、环保无污染等突出优点，被广泛应用地铁、深基坑、矿井等工程建设中。

目前，供水时往往将多根冷冻管串联，为保证沿程阻力损失较小，伸入冷冻管的管道管径较冷冻管管径小很多，很难保持在居中位置，当伸入管道（伸入冷冻管的管道）靠向冷冻管的某一侧，该侧冷冻水流量相对另一侧小很多，加剧了冷冻管径向平面内冷冻速度的不均匀。冷冻管表面与岩土接触换热，换热系数较小；冷冻管内表面与冷水之间对流换热，冷水流速慢，换热面积有限，降温速度极慢。供水时往往将多根冷冻管串联，冷水均为单向流动，由于冷冻管长度较长，冷冻水自进入第一根冷冻管后，沿流程不断升温，导致吸热量慢慢减少，冷冻速度不断减慢，沿程冷冻不均匀。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种换热系数高、冷却效率高、以及冷却效果好的冻结法施工用冷冻装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种冻结法施工用冷冻装置，包括依次连接形成回路的冷冻器、供水管、串联冷冻管路及回水管，所述串联冷冻管路包括可插设于土体中以冷冻土体的多根冷冻管和用于串联各冷冻管的多根串联管，各所述冷冻管均两端封口且第一端的封口上开设有第一连接口和第二连接口，所述第一连接口连接有穿设于所述冷冻管内且延伸至冷冻管第二端的伸入管，所述串联管连接于前一冷冻管的第二连接口与后一冷冻管的第一连接口之间，首端冷冻管的第一连接口与所述供水管连接，尾端冷冻管的第二连接口与所述回水管连接，所述伸入管的外壁与所述冷冻管的内壁之间设有螺旋肋片。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述螺旋肋片绕所述伸入管的外壁盘旋设置，且所述伸入管、冷冻管及螺旋肋片三者的中心轴重合。

所述螺旋肋片固设在所述冷冻管上。

所述螺旋肋片固设在所述伸入管上。

所述伸入管靠近所述冷冻管第二端的一端设有倾斜口。

所述供水管和回水管之间设有用于切换所述串联冷冻管路中冷水流向的流向切换组件。

所述流向切换组件包括第一切换管道和第二切换管道，所述供水管上设有第一接管口和第二接管口，所述第一接管口位于冷冻器与第二接管口之间，所述回水管上设有第三接管口和第四接管口，所述第四接管口位于冷冻器与第三接管口之间，所述第一切换管道的一端与第一接管口连接，另一端与第三接管口连接，所述第二切换管道的一端与第二接管口连接，另一端与第四接管口连接，所述第一切换管道上、所述第二切换管道上、所述供水管于第一接管口和第二接管口之间以及所述回水管于第三接管口和第四接管口之间均设有阀门。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型冻结法施工用冷冻装置包括依次连接形成回路的冷冻器、供水管、串联冷冻管路及回水管，串联冷冻管路包括可插设于土体中以冷冻土体的多根冷冻管和用于串联各冷冻管的多根串联管，各冷冻管均两端封口且第一端的封口上开设有第一连接口和第二连接口，第一连接口连接有穿设于冷冻管内且延伸至冷冻管第二端的伸入管，串联管连接于前一冷冻管的第二连接口与后一冷冻管的第一连接口之间，首端冷冻管的第一连接口与供水管连接，尾端冷冻管的第二连接口与回水管连接，伸入管的外壁与冷冻管的内壁之间设有螺旋肋片。该冻结法施工用冷冻装置在伸入管的外壁与冷冻管的内壁之间设置螺旋肋片，极大的增加了冷冻管内部与冷水的接触面积，即增大了换热面积，螺旋肋片将冷水沿管道轴线方向的流动，更改为绕轴线流动，极大的增加了流程长度，同时加剧了冷水流动过程的紊乱状态，极大提高了冷冻管换热系数，使得该冻结法施工用冷冻装置的冷却效率高、冷却效果好。

进一步地，本实用新型冻结法施工用冷冻装置于供水管和回水管之间设有用于切换串联冷冻管路中冷水流向的流向切换组件，流向切换组件对串联冷冻管路中冷水的流向起到切换作用，可按固定时间调整冷水在串联冷冻管路的流向，使得串联冷冻管路中的冷水温度更加均匀，即各流程段吸热更加均匀。该冷冻装置具有流向切换功能以至土体的冷冻更加均匀。

附图说明

图1是本实用新型冻结法施工用冷冻装置实施例一的结构示意图。

图2是本实用新型冻结法施工用冷冻装置冷冻管的断面结构示意图。

图3是本实用新型冻结法施工用冷冻装置冷冻管的立体结构示意图。

图4是本实用新型冻结法施工用冷冻装置实施例二的结构示意图。

图5是本实用新型冻结法施工用冷冻装置实施例三中螺旋肋片固定在伸入管上的立体结构示意图。

图中各标号表示：

1、冷冻器；2、供水管；21、第一接管口；22、第二接管口；3、串联冷冻管路；31、冷冻管；311、第一连接口；312、第二连接口；313、伸入管；314、倾斜口；32、串联管；33、螺旋肋片；34、封口块；4、回水管；41、第三接管口；42、第四接管口；5、土体；6、流向切换组件；61、第一切换管道；62、第二切换管道；63、阀门。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例一：

如图1至图3所示，本实施例一的冻结法施工用冷冻装置，包括依次连接形成回路的冷冻器1、供水管2、串联冷冻管路3及回水管4，串联冷冻管路3包括可插设于土体5中以冷冻土体5的多根冷冻管31和用于串联各冷冻管31的多根串联管32，各冷冻管31均两端封口且第一端的封口上开设有第一连接口311和第二连接口312，第一连接口311连接有穿设于冷冻管31内且延伸至冷冻管31第二端的伸入管313，串联管32连接于前一冷冻管31的第二连接口312与后一冷冻管31的第一连接口311之间，首端冷冻管31的第一连接口311与供水管2连接，尾端冷冻管31的第二连接口312与回水管4连接，伸入管313的外壁与冷冻管31的内壁之间设有螺旋肋片33。该结构中，螺旋肋片33绕伸入管313的外周盘旋而置，冷冻管31的两端均设有封口块34，伸入管313与冷冻管31第二端间隔一距离，第一连接口311和第二连接口312均设在封口块34上，使用时，所有冷冻管31间隔埋设在土体5中，前后相邻的冷冻管31通过串联管32连通以形成串联冷冻管路3，冷冻器1的出水端通过供水管2与首端冷冻管31的第一连接口311连接，冷冻器1的回水端通过回水管4与尾端冷冻管31的第二连接口312连接，冷冻器1中的冷水通过供水管2进入冷冻管31，其中冷水沿伸入管313进入冷冻管31，然后再沿着冷冻管31和供水管2之间的空间由冷冻管31的底部向冷冻管31的顶部流动，沿程吸收热量，螺旋肋片33极大的增加了冷冻管31内部与冷水的接触面积，即增大了换热面积，螺旋肋片33将冷水沿管道轴线方向的流动，更改为绕轴线流动，极大的增加了流程长度，同时加剧了冷水流动过程的紊乱状态，极大提高了冷冻管31换热系数，使得该冻结法施工用冷冻装置的冷却效率高、冷却效果好。

本实施例中，螺旋肋片33绕伸入管313的外壁盘旋设置，且伸入管313、冷冻管31及螺旋肋片33三者的中心轴重合，使得了冷水在冷冻管31径向平面流量保持均匀，保证了冷冻管31径向平面冷却速度的均匀性，同时，装配过程中，螺旋肋片33对伸入管313具有径向限位和轴向导向的作用，使得伸入管313、冷冻管31及螺旋肋片33三者的对轴装配非常容易，即容易保持伸入管313在冷冻管31中的居中位置，防止伸入管313靠向冷冻管31的某一侧。

本实施例中，螺旋肋片33的外侧固设在冷冻管31上，螺旋肋片33的内侧与伸入管313接触但不固定。冷冻管31装配过程：先将螺旋肋片33插入冷冻管31的内腔，并使得螺旋肋片33与冷冻管31同轴，且螺旋肋片33的两端均位于冷冻管31的内腔内，然后，将螺旋肋片33的两端与冷冻管31的内壁焊接，接着，将冷冻管31的底端封口，再加工好冷冻管31顶端的封口块34，在冷冻管31顶端的封口块34上开设第一连接口311和第二连接口312，其中，使第一连接口311位于冷冻管31顶端的封口块34的中心位置，然后将伸入管313的顶端连接于第一连接口311，再将伸入管313插入螺旋肋片33的中心空间内，最后固定冷冻管31顶端的封口块34于冷冻管31的顶端，完成冷冻管31的装配。

本实施例中，伸入管313靠近冷冻管31第二端的一端设有倾斜口314，便于伸入管313中的水流出和流进。

实施例二：

如图2至4所示，本实施例二的冻结法施工用冷冻装置，本实施例二的冻结法施工用冷冻装置的结构是在上述实施例一的基础上，于供水管2和回水管4之间设有用于切换串联冷冻管路3中冷水流向的流向切换组件6。使用时，所有冷冻管31间隔埋设在土体5中，前后相邻的冷冻管31通过串联管32连通以形成串联冷冻管路3，启动冷冻器1，冷冻器1的冷水依次通过供水管2、串联冷冻管路3、回水管4，再回到冷冻器1，从而使土体5发生冷冻，流向切换组件6对串联冷冻管路3中冷水的流向起到切换作用，可按固定时间调整冷水在串联冷冻管路3的流向，使得串联冷冻管路3中的冷水温度更加均匀，即各流程段吸热更加均匀。该冷冻装置具有流向切换功能以至土体5的冷冻更加均匀。

本实施例中，流向切换组件6包括第一切换管道61和第二切换管道62，供水管2上设有第一接管口21和第二接管口22，第一接管口21位于冷冻器1与第二接管口22之间，回水管4上设有第三接管口41和第四接管口42，第四接管口42位于冷冻器1与第三接管口41之间，第一切换管道61的一端与第一接管口21连接，另一端与第三接管口41连接，第二切换管道62的一端与第二接管口22连接，另一端与第四接管口42连接，第一切换管道61上、第二切换管道62上、供水管2于第一接管口21和第二接管口22之间以及回水管4于第三接管口41和第四接管口42之间均设有阀门63。冷水正向流动时，即，第一切换管道61上、第二切换管道62上的阀门63均关闭，第一接管口21和第二接管口22之间以及第三接管口41和第四接管口42之间的阀门63均打开，冷冻器1中的冷水通过供水管2从串联冷冻管路3的首端流入、尾端流出，再通过回水管4回到冷冻器1。冷水反向流动时，即，第一切换管道61上、第二切换管道62上的阀门63均打开，第一接管口21和第二接管口22之间以及第三接管口41和第四接管口42之间的阀门63均关闭，冷冻器1中的冷水通过供水管2的顶段及第一接管口21流入第一切换管道61，再通过第三接管口41及回水管4的底段从串联冷冻管路3的尾端流入、首端流出，再通过供水管2的底段、第二接管口22、第二切换管道62、第四接管口42及回水管4的顶段回到冷冻器1。

实施例三：

如图5所示，本实施例三的冻结法施工用冷冻装置，本实施例三的冻结法施工用冷冻装置的结构与实施例一或实施例二基本相同，区别在于螺旋肋片33的固定位置不同，本实施例三中，螺旋肋片33的内端固设在伸入管313上，螺旋肋片33的外侧与冷冻管31接触但不固定。与实施例一或实施例二相比，螺旋肋片33固设在伸入管313上的装配工艺更加方便合理，冷冻管31装配过程：先将冷冻管31的底端封口，再加工好冷冻管31顶端的封口块34，在冷冻管31顶端的封口块34上开设第一连接口311和第二连接口312，其中，使第一连接口311位于冷冻管31顶端的封口块34的中心位置，然后将伸入管313的顶端连接于第一连接口311，接着将螺旋肋片33盘旋在伸入管313的外壁并固定，再将盘旋有螺旋肋片33的伸入管313插入冷冻管31的内腔，最后固定冷冻管31顶端的封口块34于冷冻管31的顶端，完成冷冻管31的装配。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：包括依次连接形成回路的冷冻器（1）、供水管（2）、串联冷冻管路（3）及回水管（4），所述串联冷冻管路（3）包括可插设于土体（5）中以冷冻土体（5）的多根冷冻管（31）和用于串联各冷冻管（31）的多根串联管（32），各所述冷冻管（31）均两端封口且第一端的封口上开设有第一连接口（311）和第二连接口（312），所述第一连接口（311）连接有穿设于所述冷冻管（31）内且延伸至冷冻管（31）第二端的伸入管（313），所述串联管（32）连接于前一冷冻管（31）的第二连接口（312）与后一冷冻管（31）的第一连接口（311）之间，首端冷冻管（31）的第一连接口（311）与所述供水管（2）连接，尾端冷冻管（31）的第二连接口（312）与所述回水管（4）连接，所述伸入管（313）的外壁与所述冷冻管（31）的内壁之间设有螺旋肋片（33）。

2.根据权利要求1所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述螺旋肋片（33）绕所述伸入管（313）的外壁盘旋设置，且所述伸入管（313）、冷冻管（31）及螺旋肋片（33）三者的中心轴重合。

3.根据权利要求2所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述螺旋肋片（33）固设在所述冷冻管（31）上。

4.根据权利要求2所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述螺旋肋片（33）固设在所述伸入管（313）上。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述伸入管（313）靠近所述冷冻管（31）第二端的一端设有倾斜口（314）。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述供水管（2）和回水管（4）之间设有用于切换所述串联冷冻管路（3）中冷水流向的流向切换组件（6）。

7.根据权利要求6所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述流向切换组件（6）包括第一切换管道（61）和第二切换管道（62），所述供水管（2）上设有第一接管口（21）和第二接管口（22），所述第一接管口（21）位于冷冻器（1）与第二接管口（22）之间，所述回水管（4）上设有第三接管口（41）和第四接管口（42），所述第四接管口（42）位于冷冻器（1）与第三接管口（41）之间，所述第一切换管道（61）的一端与第一接管口（21）连接，另一端与第三接管口（41）连接，所述第二切换管道（62）的一端与第二接管口（22）连接，另一端与第四接管口（42）连接，所述第一切换管道（61）上、所述第二切换管道（62）上、所述供水管（2）于第一接管口（21）和第二接管口（22）之间以及所述回水管（4）于第三接管口（41）和第四接管口（42）之间均设有阀门（63）。

8.根据权利要求6所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述伸入管（313）靠近所述冷冻管（31）第二端的一端设有倾斜口（314）。

9.根据权利要求7所述的冻结法施工用冷冻装置，其特征在于：所述伸入管（313）靠近所述冷冻管（31）第二端的一端设有倾斜口（314）。

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