CN210685422U - 一种大体积混凝土温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大体积混凝土温度控制装置，包括测温冷却机构、供水机构和数据采集控制模块，大体积混凝土由下至上分为多层混凝土层，测温冷却机构包括冷却水管、冷却水温度传感器和混凝土温度传感器，供水机构包括储水箱和循环泵，循环泵通过进水管与冷却水管连接，相邻两个冷却水管之间设置连接管连通，连接管上设置有三通阀，且三通阀上设置有溢流管，溢流管与储水箱连通，所述数据采集控制模块包括控制箱体、主控器和显示屏。本实用新型设计合理且成本低，实时调控温度，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，同时回收了冷却管内水，节水节能。

Description

一种大体积混凝土温度控制装置

技术领域

本实用新型属于建筑及土木工程技术领域，尤其是涉及一种大体积混凝土温度控制装置。

背景技术

大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小几何尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土，称之为大体积混凝土。现有的大体积混凝土采用从下至上的施工，在分层施工时每层混凝土水化热升温，传统采用预埋一根通管，等所有混凝土施工完毕，才人工启动进水阀。主要有以下几项不足：

第一，无法做到实时监控，容易造成温度超过临界值。

第二，混凝土温度、冷却水温度等都依靠经验判断，对大体积混凝土的质量保证增加了不确定性。

第三，低温水不能循环利用，且无法保证每层混凝土层及时通水降温，已施工混凝土层的水化热严重，易造成混凝土裂缝。

因此，迫切需要一种大体积混凝土温度控制装置，实时调控温度，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，同时回收了冷却管内水，节水节能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种大体积混凝土温度控制装置，其结构简单、设计合理且成本低，实时调控温度，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，同时回收了冷却管内水，节水节能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：包括设置在大体积混凝土内的测温冷却机构、设置在大体积混凝土外的供水机构以及与所述测温冷却机构和所述供水机构连接的数据采集控制模块，所述大体积混凝土由下至上分为多层混凝土层，所述测温冷却机构包括埋设在混凝土层中部的冷却水管、设置在冷却水管上且对冷却水管内的温度进行检测的冷却水温度传感器和埋设在混凝土层中的混凝土温度传感器，所述冷却水管的数量为多个，多个冷却水管连接成循环管道，所述冷却水管和混凝土层的数量相同，所述混凝土温度传感器的数量为多个；

所述供水机构包括储水箱和与储水箱连通的循环泵，所述循环泵通过进水管与冷却水管连接，相邻两个冷却水管之间设置连接管连通，所述连接管上设置有三通阀，且所述三通阀上设置有溢流管，所述溢流管与储水箱连通，位于最上部的混凝土层中的冷却水管通过回水管与储水箱连通；

所述数据采集控制模块包括控制箱体、设置在控制箱体内的主控器和设置在控制箱体上的显示屏，所述冷却水温度传感器和混凝土温度传感器的输出端均与主控器的输入端相接。

上述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述储水箱内设置有液位传感器，所述储水箱的下部设置有泄水管，所述泄水管上设置有泄水阀，所述储水箱上设置有用于对储水箱内水温进行检查的水箱温度传感器，所述储水箱的顶部设置有进水管，所述进水管上设置有进水阀和供水温度传感器，所述储水箱下部的出水口通过出水管与循环泵的入口连接，所述循环泵的出口与进水管连接，所述水箱温度传感器、液位传感器和供水温度传感器的输出端均与主控器相接，所述进水阀和泄水阀由主控器进行控制。

上述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述冷却水管的入口和出口均位于混凝土层外，每个所述冷却水管的入口设置有入口温度传感器，每个所述冷却水管的出口设置有出口温度传感器，所述入口温度传感器的输出端和出口温度传感器的输出端均与主控器相接。

上述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述主控制器为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理，投入成本较低。

2、本实用新型储水箱提供低温水，冷却水管埋设在混凝土层中，且设置循环泵，循环泵将储水箱提供的低温水输送至冷却水管内，将混凝土水化热产生的热量传递给冷却管中的低温水，实时调控温度以实现混凝土降温，避免混凝土内外温差较大，从而避免混凝土内部产生应力或者拉力而破坏混凝土结构，达到提高大体积混凝土的质量目的。

3、本实用新型多层混凝土层中分别埋设冷却水管，且相邻两层混凝土层中埋设的冷却水管通过连接管连通，一方面，连接便捷，实现了低温水的循环，便于冷却水管内水的回收；另一方面，能实现对多层混凝土层的降温，混凝土内外温度分布均匀。

4、本实用新型相邻两个冷却水管之间的连接管上设置三通阀，且三通阀上设置有溢流管，是为了将冷却水管出口端不能满足混凝土降温要求的水排出循环管道。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且成本低，实时调控温度，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，同时回收了冷却管内水，节水节能。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型冷却水管的结构示意图。

图3为本实用新型的电路原理框图。

图4为本实用新型各个温度传感器的电路原理图。

图5为本实用新型液位传感器的电路原理图。

图6为本实用新型第一继电器模块的电路原理图。

图7为本实用新型第二继电器模块的电路原理图。

图8为本实用新型显示屏的电路原理图。

附图标记说明:

1—储水箱； 2—泄水阀； 3—液位传感器；

4—进水管； 5—进水阀； 6—溢流管；

7—循环泵； 8—送水管； 9—入口温度传感器；

10—出口温度传感器； 11—连接管； 12—三通阀；

13—冷却水管； 14—混凝土层； 15—混凝土温度传感器；

16—冷却水温度传感器； 17—水箱温度传感器； 18—供水温度传感器；

19—回水管； 20—控制箱体； 21—主控器；

22—显示屏； 25—大体积混凝土。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实用新型包括设置在大体积混凝土25内的测温冷却机构、设置在大体积混凝土25外的供水机构以及与所述测温冷却机构和所述供水机构连接的数据采集控制模块，所述大体积混凝土25由下至上分为多层混凝土层14，所述测温冷却机构包括埋设在混凝土层14中部的冷却水管13、设置在冷却水管13上且对冷却水管13内的温度进行检测的冷却水温度传感器16和埋设在混凝土层14中的混凝土温度传感器15，所述冷却水管13的数量为多个，多个冷却水管13连接成循环管道，所述冷却水管13和混凝土层14的数量相同，所述混凝土温度传感器15的数量为多个；

所述供水机构包括储水箱1和与储水箱1连通的循环泵7，所述循环泵7通过送水管8与冷却水管13连接，相邻两个冷却水管13之间设置连接管11连通，所述连接管11上设置有三通阀12，且所述三通阀12上设置有溢流管6，所述溢流管6与储水箱1连通，位于最上部的混凝土层14中的冷却水管13通过回水管19与储水箱1连通；

所述数据采集控制模块包括控制箱体20、设置在控制箱体20内的主控器21和设置在控制箱体20上的显示屏22，所述冷却水温度传感器16和混凝土温度传感器15的输出端均与主控器21的输入端相接。

本实施例中，所述储水箱1内设置有液位传感器3，所述储水箱1的下部设置有泄水管，所述泄水管上设置有泄水阀2，所述储水箱1上设置有用于对储水箱1内水温进行检查的水箱温度传感器17，所述储水箱1的顶部设置有进水管4，所述进水管4上设置有进水阀5和供水温度传感器18，所述储水箱1下部的出水口通过出水管与循环泵7的入口连接，所述循环泵7的出口与送水管8连接，所述水箱温度传感器17、液位传感器3和供水温度传感器18的输出端均与主控器21相接，所述进水阀5和泄水阀2由主控器21进行控制。

本实施例中，所述冷却水管13的入口和出口均位于混凝土层14外，每个所述冷却水管13的入口设置有入口温度传感器9，每个所述冷却水管13的出口设置有出口温度传感器10，所述入口温度传感器9的输出端和出口温度传感器10的输出端均与主控器21相接。

本实施例中，所述主控制器21为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。

本实施例中，春秋季节时低温水的温度为15℃～20℃，夏季时低温水的温度为20℃～28℃。实际使用过程中，可以根据需要进行低温水的温度进行调节。

本实施例中，循环泵7的设置，是为了对送水管8的水进行增压输送，以使供水箱1中的低温水输送至不同高度的混凝土层14中；另外，保证所述冷却水管14的回水进入下一个冷却水管14而最终进入供水箱1进行混合，起到输送流体的功能。

本实施例中，循环泵7为QDL2-20循环水泵，耐老化性较强。

本实施例中，入口温度传感器9、出口温度传感器10、混凝土温度传感器15、冷却水温度传感器16、水箱温度传感器17和供水温度传感器18均为DS18B20温度传感器探头，其以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了抗干扰性，适合于恶劣环境的温度测量，可参考TELESKY或者Ri sym的DS18B20温度传感器探头。

本实施例中，入口温度传感器9、出口温度传感器10、冷却水温度传感器16、水箱温度传感器17和供水温度传感器18安装时都进行密封处理，以便于各个温度传感器的接线。

本实施例中，主控器21采用STM32F103VET6微控制器。

如图4所示，本实施例中，实际连接过程中，入口温度传感器9的DATA引脚、出口温度传感器10的DATA引脚、混凝土温度传感器15的DATA引脚、冷却水温度传感器16的DATA引脚、水箱温度传感器17的DATA引脚和供水温度传感器18的DATA引脚分别与主控器21的PA1引脚、PB1引脚、PC1引脚、PD1引脚、PE0引脚和PE2引脚。

本实施例中，需要说明的是，混凝土温度传感器15为多个时，则多个混凝土温度传感器15可以分别与主控器21的其他IO引脚相接，例如PC2-PC14引脚。

本实施例中，实际使用时，大体积混凝土25采用分层浇筑，在浇筑每层混凝土时，预先埋设混凝土温度传感器15、冷却水管13和冷却水温度传感器16，从而在每层混凝土浇筑后，对浇筑的混凝土进行降温，避免混凝土凝固内外温差较大，从而避免混凝土内部产生应力或者拉力而破坏混凝土结构，达到提高大体积混凝土的质量目的。

本实施例中，多个混凝土温度传感器15分别对每层混凝土的温度进行检测，并将检测到的多个混凝土温度发送至主控器21，当主控器21接收到的任一混凝土温度大于混凝土温度设定值时，操作循环泵7进行供低温水对混凝土层进行降温，且对混凝土层进行降温的过程中，冷却水温度传感器16对冷却水管23内冷却水温度进行检测，并将检测到的冷却水温度发送至主控器21，以使主控器21接收到的冷却水温度符合冷却水温度设定值时，避免低温水输送过程中造成水温上升，实时调控温度，通过对混凝土多个部位温度的检测，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，

本实施例中，液位传感器3可参考TY-017的螺纹式浮球液位开关，使用寿命长久，可靠性高，且耐高温，耐多种油脂等特性。

如图5所示，本实施例中，实际连接过程中，液位传感器3的一端接地，液位传感器3的另一端接12V电源输出端，且液位传感器3的另一端与电阻R2的一端相接，电阻R2的另一端分两路，一路经电阻R3接地，另一路与三极管Q1的基极相接；所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极分两路，一路经电阻R1接5V电源输出端，另一路与主控器21的PE3引脚相接。

本实施例中，进水阀5和泄水阀2均为DC12V DN25 2W系列常闭电磁阀。

如图6所示，本实施例中，实际连接过程中，主控器21通过第一继电器模块控制泄水阀2，所述第一继电器模块包括继电器K1和三极管Q2，所述三极管Q2的基极经电阻R5与主控器21的PE4引脚相接，所述三极管Q2的发射极接地，所述三极管Q2的集电极分两路，一路与二极管D1的阴极相接，另一路与继电器K1的线圈的一端相接；所述二极管D1的阳极和继电器K1的线圈的另一端均接12V电源输出端，所述继电器K1的公共触点与泄水阀2的电源正极输出端相接，所述继电器K1的常开触点接12V电源输出端，所述泄水阀2的电源负极输出端接地。

如图7所示，本实施例中，实际连接过程中，主控器21通过第二继电器模块控制进水阀5，所述第二继电器模块包括继电器K2和三极管Q3，所述三极管Q3的基极经电阻R6与主控器21的PE5引脚相接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q3的集电极分两路，一路与二极管D2的阴极相接，另一路与继电器K2的线圈的一端相接；所述二极管D2的阳极和继电器K2的线圈的另一端均接12V电源输出端，所述继电器K2的公共触点与进水阀5的电源正极输出端相接，所述继电器K2的常开触点接12V电源输出端，所述进水阀5的电源负极输出端接地。

本实施例中，液位传感器3对储水箱1内的液位进行检测，并将检测的液位信号发送至主控器21，当储水箱1内的液位未达到上限液位时，液位传感器3内的磁黄开关断开，液位传感器3输出高电平信号，三极管Q1的集电极输出低电平至主控器21；当储水箱1内的液位高于上限液位时，液位传感器3内的磁黄开关闭合，液位传感器3输出低电平信号至三极管Q1，三极管Q1截止，三极管Q1的集电极输出由低电平信号转换为高电平至主控器21，主控器21输出高电平控制三极管Q2导通，继电器K1导通，为泄水阀2接通12V供电，泄水阀2打开进行泄水，当储水箱1内的液位低于上限液位时，泄水阀2关断。

本实施例中，水箱温度传感器17对储水箱1内的水温进行检测，并将检测到的水箱内水温发送至主控器21，当主控器21接收到的水箱内水温大于水箱水温设定值，主控器21输出高电平控制三极管Q3导通，继电器K2导通，为进水阀5接通12V供电，进水阀5打开进行通入低温水，且在低温水通过进水管4时，供水温度传感器18对进水管4内的温度进行检测，并将检测到的供水温度发送至主控器21，以使供水温度低于水箱内水温，从而将水箱内水温调节至水箱水温设定值，则进水阀5关断。

本实施例中，所述三通阀12可参考长江的T型三通球阀，实际使用过程中还可采用电动三通阀。

本实施例中，实际使用过程中，操作三通阀12的一个进口和三通阀12的一个出口连通，以使冷却水管13内水流过上一个冷却水管13管段后，进入下一个冷却水管13，实现水循环，且在水循环的过程中，出口温度传感器10对冷却水管13的出口温度进行检测，并将检测到的出口温度发送至主控器21，当主控器21接收到的出口温度大于出口温度设定值时，操作三通阀12的一个进口和三通阀12的另一个出口连通，以使冷却水管13内水经溢流管6流入储水箱1，实现多个冷却水管13的循环，且确保对混凝土的降温的水温满足要求。

本实施例中，出口温度传感器10对冷却水管13的出水口的水温进行检测，入口温度传感器9对冷却水管13的入水口的水温进行检测，出口温度传感器10配合入口温度传感器9以判断所述冷却水管是否正常工作，进行故障排除。

本实施例中，相邻两个冷却水管13之间连通，且位于最上部的混凝土层14中的冷却水管13通过回水管19与储水箱1连通；实现冷却水管13内水的回收，节水节能。

如图8所示，本实施例中，所述显示屏22为LCD240128显示屏，所述LCD240128显示屏的VDD引脚接5V电源输出端，所述LCD240128显示屏的VSS引脚接地，所述LCD240128显示屏的VO引脚与滑动电阻R8的滑动端相接，所述LCD240128显示屏的

引脚、

引脚、

引脚、

引脚和

引脚分别与主控器21的PD2引脚、PD3引脚、PD6引脚、PD4引脚和PD5引脚相接，所述LCD240128显示屏的D0-D7引脚分别与主控器21的PD7-PD14引脚相接，所述LCD240128显示屏的FS引脚与主控器21的PD0引脚相接，所述LCD240128显示屏的VOUT引脚与滑动电阻R8的一个固定端相接，所述滑动电阻R8的另一个固定端接地，所述LCD240128显示屏的LEDA与5V电源输出端相接，所述LCD240128显示屏的LEDK接地。

本实施例中，实际使用过过程中，主控器21将接收到混凝土温度、水箱内水温、供水温度、出水口的水温、入水口的水温和冷却水温度进行显示屏22实时显示，便于施工人员进行检查，避免故障发生而影响大体积混凝土质量。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且成本低，实时调控温度，提高了大体积混凝土温度控制的精度，达到提高大体积混凝土的质量目的，同时回收了冷却管内水，节水节能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：包括设置在大体积混凝土(25)内的测温冷却机构、设置在大体积混凝土(25)外的供水机构以及与所述测温冷却机构和所述供水机构连接的数据采集控制模块，所述大体积混凝土(25)由下至上分为多层混凝土层(14)，所述测温冷却机构包括埋设在混凝土层(14)中部的冷却水管(13)、设置在冷却水管(13)上且对冷却水管(13)内的温度进行检测的冷却水温度传感器(16)和埋设在混凝土层(14)中的混凝土温度传感器(15)，所述冷却水管(13)的数量为多个，多个冷却水管(13)连接成循环管道，所述冷却水管(13)和混凝土层(14)的数量相同，所述混凝土温度传感器(15)的数量为多个；

所述供水机构包括储水箱(1)和与储水箱(1)连通的循环泵(7)，所述循环泵(7)通过送水管(8)与冷却水管(13)连接，相邻两个冷却水管(13)之间设置连接管(11)连通，所述连接管(11)上设置有三通阀(12)，且所述三通阀(12)上设置有溢流管(6)，所述溢流管(6)与储水箱(1)连通，位于最上部的混凝土层(14)中的冷却水管(13)通过回水管(19)与储水箱(1)连通；

所述数据采集控制模块包括控制箱体(20)、设置在控制箱体(20)内的主控器(21)和设置在控制箱体(20)上的显示屏(22)，所述冷却水温度传感器(16)和混凝土温度传感器(15)的输出端均与主控器(21)的输入端相接。

2.按照权利要求1所述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述储水箱(1)内设置有液位传感器(3)，所述储水箱(1)的下部设置有泄水管，所述泄水管上设置有泄水阀(2)，所述储水箱(1)上设置有用于对储水箱(1)内水温进行检查的水箱温度传感器(17)，所述储水箱(1)的顶部设置有进水管(4)，所述进水管(4)上设置有进水阀(5)和供水温度传感器(18)，所述储水箱(1)下部的出水口通过出水管与循环泵(7)的入口连接，所述循环泵(7)的出口与送水管(8)连接，所述水箱温度传感器(17)、液位传感器(3)和供水温度传感器(18)的输出端均与主控器(21)相接，所述进水阀(5)和泄水阀(2)由主控器(21)进行控制。

3.按照权利要求1所述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述冷却水管(13)的入口和出口均位于混凝土层(14)外，每个所述冷却水管(13)的入口设置有入口温度传感器(9)，每个所述冷却水管(13)的出口设置有出口温度传感器(10)，所述入口温度传感器(9)的输出端和出口温度传感器(10)的输出端均与主控器(21)相接。

4.按照权利要求1所述的一种大体积混凝土温度控制装置，其特征在于：所述主控器(21)为单片机、DSP微控制器或者ARM微控制器。

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