CN220929472U - 一种用于长隧道的防冻排水装置 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种用于长隧道的防冻排水装置，包括依次连通的过滤区、排水区和加热区；加热区位于排水区下方，加热区设有加热装置，加热区与排水区之间设有浮力阀装置；过滤区连接抽水管，排水区连接排水管，加热区连接循环热水管。

Description

一种用于长隧道的防冻排水装置

技术领域

本说明书涉及隧道排水技术领域，特别涉及一种用于长隧道的防冻排水装置。

背景技术

随着社会和交通的发展，往往需要山区高原进行施工来修建长隧道，由于地形环境的特点，隧道的积水往往会因为温度较低导致被冻结，从而影响隧道内排水设备的排水速度，导致排水效率降低，隧道在会堆积大量积水无法排出，极大地影响了施工进度和施工安全。

因此，需要一种用于长隧道的防冻排水装置，实现对施工中挖掘的集水沟中的积水的防冻效果，提高隧道内积水的排水效率，并保证施工进度和安全。

实用新型内容

本说明书实施例之一提供一种用于长隧道的防冻排水装置，包括依次连通的过滤区、排水区和加热区；所述加热区位于所述排水区下方，所述加热区设有加热装置，所述加热区与所述排水区之间设有浮力阀装置；所述过滤区连接抽水管，所述排水区连接排水管，所述加热区连接循环热水管。

在一些实施例中，所述浮力阀装置包括阀体和至少三根限位杆，所述阀体能够始终漂浮于所述加热区内液体的液面上，至少三根所述限位杆环绕所述阀体设置，通过至少三根所述限位杆限定所述阀体无法做水平方向的移动。

在一些实施例中，所述加热区与所述排水区之间通过设置分隔板分隔，所述分隔板设有通孔，所述通孔与所述浮力阀装置配合以封闭所述加热区。

在一些实施例中，所述阀体上设有柔性凸起，所述分隔板设有柔性凹槽，所述柔性凸起与所述柔性凹槽相匹配。

在一些实施例中，所述阀体设有位置传感器。

在一些实施例中，所述阀体连接有刚性杆，所述刚性杆穿设于所述加热区的侧壁，且所述刚性杆能够绕其与所述侧壁的接触位置转动，所述刚性杆的一端与所述阀体连接，所述刚性杆的另一端设有导电件，所述导电件与所述加热装置电连接，所述侧壁设置有导电片，所述导电片与所述加热装置电连接；所述导电件与所述导电片接触则加热装置的电连接接通，所述加热装置对所述加热区进行加热。

在一些实施例中，防冻排水装置还包括控制器，所述控制器与所述加热装置电连接。

在一些实施例中，防冻排水装置还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述温度传感器设置于所述加热区和/或所述循环热水管。

在一些实施例中，防冻排水装置还包括反转阀，所述反转阀与所述控制器电连接，所述反转阀设置于所述循环热水管。

在一些实施例中，所述加热区连接有加水管，所述加水管设有加水阀。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的防冻排水装置的结构示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的浮力阀装置的结构示意图；

图3A是根据本说明书一些实施例所示的柔性凸起的结构示意图；

图3B是根据本说明书一些实施例所示的柔性凹槽的结构示意图；

图4是根据本说明书一些实施例所示的加热区进行加热的原理示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

图1是根据本说明书一些实施例所示的防冻排水装置的结构示意图。

在一些实施例中，如图1所示，用于长隧道的防冻排水装置10包括依次连通的过滤区11、排水区12和加热区13；加热区13位于排水区12下方，加热区13设有加热装置，加热区13与排水区12之间设有浮力阀装置14；过滤区11连接抽水管，排水区12连接排水管121，加热区13连接循环热水管131。

过滤区11是用于过滤集水沟15中积水的区域；集水沟15是用于收集隧道内积水的沟渠。在一些实施例中，过滤区11可以包括过滤网、沙砾过滤层等设施；过滤网用于阻拦积水中较大的杂物(如枝条、石块等)，沙砾过滤层用于进一步过滤掉较小的沙砾颗粒。在一些实施例中，经过滤区11过滤处理后的积水不易堵塞或损坏排水区12和加热区13中的相关设施(如管道)。

抽水管111是用于抽取集水沟15中的积水到过滤区11的管道。例如，PVC(Polyvinyl Chloride，聚氯乙烯)管、不锈钢管或铸铁管等。在一些实施例中，抽水管111上可以设置抽水阀门。

排水区12是将经过滤区11过滤后的积水排出隧道的区域。在一些实施例中，如图1所示，排水区12可以设置于过滤区11的下方，经过滤区11过滤后的积水在重力作用下进入排水区12。在一些实施例中，排水区12也可以设置于其他位置，例如设置于过滤区12的侧面，通过泵将过滤后的积水送入排水区12。在一些实施例中，排水区12连接排水管121，过滤后的积水通过排水管121排出隧道。

加热区13是将经过滤区11过滤后的积水进行加热的区域。在一些实施例中，如图1所示，加热区13和排水区12处于同一个封闭空间(如墙体围成的空间)内，在该封闭空间内加热区13位于排水区12下方，加热区13通过分隔板16将其与排水区12分隔开。关于分隔板16的说明可以参见下文所述。

在一些实施例中，如图1所示，加热区13连接有加水管133，加水管133设有加水阀1331。

加水管133是用于向加热区13加水的管道；加水阀1331是用于控制加水管133是否向加热区13加水的阀门。

在一些实施例中，通过加水阀1331控制加水管133向加热区13加水与否，使得加热区13能够用来加热的水源不局限于过滤后的积水，有效保证了加热区13内的水足够多能够满足防冻需求。

循环热水管131是用于加热集水沟15内的积水防止其冻结的管道。例如，铜管、FRP(Fiber-Reinforced Plastic，纤维增强塑料)管等具有良好保温和导热性能的管道。在一些实施例中，加热区13设有加热装置，加热装置将流入到加热区13的过滤后的积水进行加热。在一些实施例中，循环热水管131与加热区13连接，并穿设于集水沟15内，使得加热区13内加热后的积水能够进入循环热水管131，加热后的积水能够在穿设于集水沟15中的循环热水管131中循环流动，实现热量的传递从而防止集水沟15内的积水冻结。关于循环热水管131的更多说明可以参见下文所述。

浮力阀装置14是用于封闭加热区13的装置。例如，浮力阀装置14包括浮球阀、浮筒阀等。在一些实施例中，由于加热区13位于排水区12下方，过滤后的积水会先流入加热区13，随着积水的增多水位会随之上升，水位会带动浮力阀装置14(阀体)上升至分隔板16处并与之接触配合，从而将加热区13与排水区12分隔开进行封闭。在一些实施例中，浮力阀装置14将加热区13封闭后，过滤区11过滤后的积水会直接流入排水区12并通过排水管121排出隧道。关于浮力阀装置14和分隔板16的说明可以参见下文所述。

在一些实施例中，防冻排水装置10有效保证了隧道内积水能够被高效过滤、排放以及防冻处理，通过设置过滤区11确保较大的积水杂物和沙砾被有效过滤，保护后续区域的设施不被堵塞或损坏；通过设置排水区12则确保过滤后的积水能够排出隧道；而通过设置加热区13和循环热水管131进行集水沟15内积水的加热，确保在寒冷条件下积水不会冻结，能够被抽取处理并顺利排出隧道。

在一些实施例中，防冻排水装置10还包括控制器(图中未示出)，控制器与加热装置19电连接。关于加热装置19的说明可以参见图4及其相关描述。在一些实施例中，防冻排水装置10还包括温度传感器(图中未示出)，温度传感器与控制器电连接。在一些实施例中，温度传感器设置于加热区13。在一些实施例中，温度传感器设置于循环热水管131。在一些实施例中，温度传感器设置于加热区13和循环热水管131。

控制器是用于控制加热装置19的开启或关闭的装置；温度传感器是用于检测加热区13和/或循环热水管131的温度的传感器。例如，电容式传感器、电压式传感器。在一些实施例中，温度传感器可以设置在加热区13内用于检测加热区13内积水的温度。例如，将温度传感器设置在朝向加热区13一侧的隔离板16上。在一些实施例中，温度传感器可以设置在循环热水管131的管壁上用于检测循环热水管131的温度。关于隔离板16的说明可以参见下文所述。

在一些实施例中，温度传感器和加热装置19分别与控制器电连接，因此控制器可以从温度传感器处获取加热区13内积水的温度；响应于加热区13内积水的温度大于或等于预设积水温度，控制器控制加热装置19停止对加热区19加热；否则继续加热。在一些实施例中，控制器可以从温度传感器处获取循环热水管131的温度；响应于循环热水管131的温度大于或等于预设管道温度，控制器控制加热装置19停止对加热区19加热；否则继续加热。在一些实施例中，响应于加热区13内积水的温度和循环热水管131的温度中的至少一个大于或等于预设积水温度，控制器控制加热装置19停止对加热区19加热；否则继续加热。其中，预设积水温度和预设管道温度可以由控制器提前设定并存储，也可以基于历史经验由施工人员预先设定并存储在控制器中。

在一些实施例中，通过温度传感器检测加热区13或循环热水管131的温度，使得控制器能够控制加热装置19对加热区19的加热与否，避免了加热区19的积水温度满足要求时仍对其加热，有效节省了能源；避免了加热区19的积水温度不满足要求时没有及时加热，保证了循环热水管131的温度能够有效防止集水沟15内的积水冻结。

在一些实施例中，防冻排水装置10还包括反转阀，反转阀与控制器电连接，反转阀设置于循环热水管131。

反转阀是控制循环热水管131内热积水反向流动的装置。在一些实施例中，反转阀与控制器电连接，使得控制器能够自动拨动反转阀。在一些实施例中，控制器可以基于温度传感器的检测结果自动拨动反转阀，使得循环热水管131的热积水反向流动，保证循环热水管131温度的均匀性。例如，温度传感器检测到循环热水管131不同位置的温度不同，控制器可以自动拨动反转阀。在一些实施例中，控制器可以定时自动拨动反转阀。在一些实施例中，施工人员可以手动拨动反转阀使得循环热水管131内的热积水反向流动。

在一些实施例中，设置反转阀与控制器电连接，使得控制器能够自动拨动反转阀，使得循环热水管131内的热积水反向流动，保证循环热水管131的温度保持相对均匀，避免循环热水管131不同位置的温度不同。在一些实施例中，通过控制器控制循环热水管131内的热积水反向流动，有效避免循环热水管131的进水口温度高而出水口温度低，使得循环热水管131不容易损坏。

图2是根据本说明书一些实施例所示的浮力阀装置的结构示意图。

在一些实施例中，如图2所示，浮力阀装置14包括阀体141和至少三根限位杆142，阀体141能够始终漂浮于加热区13内液体的液面上，至少三根限位杆142环绕阀体141设置，通过至少三根限位杆142限定阀体141无法做水平方向的移动。

阀体141是用于与分隔板16接触配合以封闭加热区13的装置。例如，阀体包括具有较强浮力的浮球、浮筒等。

限位杆142是用于限制阀体141漂浮位置的杠件。例如，限位杆142包括木杆、金属杆、塑料杆等。在一些实施例中，至少三根限位杆142可以限定阀体141无法在水平面内移动，只能沿着图2所示的方向t随加热区13水位上升或下降。

在一些实施例中，浮力阀装置14通过阀体141和至少三根限位杆142，确保了阀体141随加热区13的水位上升或下降时不会发生水平方向上偏移。使得阀体141可以精准稳定地与分隔板16接触配合，实现对加热区13的封闭。

在一些实施例中，如图1所示，加热区13与排水区12之间通过设置分隔板16分隔，分隔板16设有通孔121，通孔121与浮力阀装置14配合以封闭加热区13。

通孔121是连通排水区12和加热区的开孔。例如，包括圆形孔、椭圆形孔等。在一些实施例中，通孔121是过滤后的积水进入加热区13的开孔，阀体141随加热区的水位上升至通孔121处，阀体141与通孔121配合接触将通孔121堵住，使得加热区13被封闭起来，此时继续从过滤区11流入的过滤积水通过排水管121排出隧道。

在一些实施例中，通过在分隔板16设置通孔121，使通孔121与浮力阀装置14配合以封闭加热区13，使得加热区13中具有足够多的过滤积水来进行加热时，自动将加热区13封闭起来不再流入过滤积水；在加热区13的过滤积水缺少时，水位下降时阀体141会自动脱离通孔121，加热区13会与排水区12重新保持连通，过滤积水会流入加热区13，有效保证了加热区13内用来加热循环的水足够多。在一些实施例中，阀体141通过加热区13内水位的上升下降自动与通孔121配合或脱离，无需引用电源设备来控制，有效节省了能源。

图3A是根据本说明书一些实施例所示的柔性凸起的结构示意图；图3B是根据本说明书一些实施例所示的柔性凹槽的结构示意图。

在一些实施例中，如图1和图3A所示，阀体141上设有柔性凸起1411，分隔板16设有柔性凹槽12111，柔性凸起1411与柔性凹槽12111相匹配。在一些实施例中，分隔板16设有通孔121，因此分隔板16具有通孔边缘1211(如图3A所示)，柔性凹槽12111设置在通孔边缘1211上。

柔性凸起1411是设置在阀体141上使其与通孔121配合的凸起。例如，柔性凸起包括橡胶、塑料等。柔性凹槽12111是设置在通孔121上使其与阀体141配合的凹槽。在一些实施例中，阀体141随加热区的水位上升至通孔121处时，柔性凸起1411会嵌入柔性凹槽12111内紧密接触，使得通孔121被阀体141堵塞住，加热区13与排水区12不再连通。

在一些实施例中，通过在分隔板16的通孔1211上设置柔性凹槽12111，在阀体141上设置柔性凸起1411，使得阀体141能够与通孔1211紧密接触配合，增强了加热区13的封闭效果。

在一些实施例中，阀体141设有位置传感器(图中未示出)。

位置传感器是用于检测阀体141所处水位高度的传感器。例如，位置传感器包括超声波传感器、电容传感器等。

在一些实施例中，通过设置位置传感器可以确定阀体141的水位位置，使得当阀体141移动到加热区水位最高处将通孔1211堵住(即加热区13被封闭时)，能够及时开启加热装置对加热区13内的积水进行加热。在一些实施例中，阀体141未封闭加热区13时，不对加热区13内的积水进行加热，有效避免了能源的浪费。

图4是根据本说明书一些实施例所示的加热区进行加热的原理示意图。

在一些实施例中，如图4所示，阀体141连接有刚性杆17，刚性杆17穿设于加热区13的侧壁132，且刚性杆17能够绕其与侧壁132的接触位置转动，刚性杆17的一端与阀体141连接，刚性杆17的另一端设有导电件171，导电件171与加热装置19电连接，侧壁132设置有导电片18，导电片18与加热装置19电连接；导电件171与导电片18接触则加热装置的电连接接通，加热装置19对加热区13进行加热。

刚性杆17是用于连接阀体141和导电件的连接杆。例如，木杆、塑料杆等。在一些实施例中，刚性杆17的一端与阀体141固定连接或可拆卸连接。例如，螺纹连接、焊接等。在一些实施例中，加热区13的侧壁132处设有开孔，开孔处设置有活动连接装置(如铰接球)，刚性杆17与活动连接装置可活动连接并将其另一端穿设到加热区13内，使得刚性杆17能够绕其与侧壁132的接触位置转动。在一些实施例中，加热区13的侧壁132的开孔还设有弹性材料件(比如橡胶块)，弹性材料件将开孔封闭，刚性杆17通过弹性材料件将其另一端插进加热区13内，使得刚性杆17能够绕其与侧壁132的接触位置转动。在一些实施例中，刚性杆17的另一端设有导电件171，由于刚性杆17与铰接装置可活动连接，加热区13内水位上升时，刚性杆17一端连接的阀体141随之上升，而刚性杆17另一端设有的导电件171下降；加热区13内水位下降时，刚性杆17一端连接的阀体141随之下降，而刚性杆17另一端设有的导电件171上升。

导电件171和导电片18是用于启动或关闭加热装置19的导体。在一些实施例中，导电件171和导电片18的材质包括但不限于铜、铁、铝等，导电件171和导电片18的具体材质在此不做限制。在一些实施例中，导电件171的形状包括但不限于弹簧状、片状、条状等；导电片18的形状包括矩形片、圆形片等，导电件171和导电片18的具体形状在此不做限制。

加热装置19是将加热区13内积水进行加热的装置。例如，加热装置19包括电热丝、PTC(Positive Temperature Coefficient)热器或浸水加热棒等。

在一些实施例中，如图4所示，导电片18设置在位于导电件171下方的加热区侧壁132上。例如，导电片18通过螺钉固定、焊接、粘贴等方式设置在加热区侧壁132上。在一些实施例中，阀体141随着加热区13内水位的上升而上升时，会带动刚性杆17绕着其与侧壁132接触位置处转动，导电件171会逐渐下降；当阀体141上升至最高处将通孔1211堵住时，导电件171会下降至与导电片18接触。在一些实施例中，导电件171和导电片18可以通过导线分别与加热装置19的电源电连接，当导电件171与导电片18接触时，导电件171、导电片18和电源间形成闭合电路(即电连接接通)，此时电源会供应电流启动加热装置19对加热区13进行加热。在一些实施例中，导电件171和导电片18可以通过导线分别与加热装置19的控制系统电连接，当导电件171与导电片18接触时，导电件171、导电片18和控制系统间形成闭合电路(即电连接接通)，此时控制系统会发送信号启动加热装置19对加热区13进行加热。

在一些实施例中，加热区13内的水位下降时，阀体141会脱离通孔1211，此时导电件171与导电片18分离不再接触，加热装置19关闭不对加热区13进行加热。

在一些实施例中，通过刚性杆17的两端分别连接设置阀体141和导电件171，使得导电件171能够随水位变化与导电片18接触或分离，无需使用位置传感器既可实现加热装置19的自动开启或关闭，提高了使用防冻排水装置10的便利性。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种用于长隧道的防冻排水装置，其特征在于，包括依次连通的过滤区、排水区和加热区；所述加热区位于所述排水区下方，所述加热区设有加热装置，所述加热区与所述排水区之间设有浮力阀装置；所述过滤区连接抽水管，所述排水区连接排水管，所述加热区连接循环热水管。

2.如权利要求1所述的防冻排水装置，其特征在于，所述浮力阀装置包括阀体和至少三根限位杆，所述阀体能够始终漂浮于所述加热区内液体的液面上，至少三根所述限位杆环绕所述阀体设置，通过至少三根所述限位杆限定所述阀体无法做水平方向的移动。

3.如权利要求2所述的防冻排水装置，其特征在于，所述加热区与所述排水区之间通过设置分隔板分隔，所述分隔板设有通孔，所述通孔与所述浮力阀装置配合以封闭所述加热区。

4.如权利要求3所述的防冻排水装置，其特征在于，所述阀体上设有柔性凸起，所述分隔板设有柔性凹槽，所述柔性凸起与所述柔性凹槽相匹配。

5.如权利要求2所述的防冻排水装置，其特征在于，所述阀体设有位置传感器。

6.如权利要求2所述的防冻排水装置，其特征在于，所述阀体连接有刚性杆，所述刚性杆穿设于所述加热区的侧壁，且所述刚性杆能够绕其与所述侧壁的接触位置转动，所述刚性杆的一端与所述阀体连接，所述刚性杆的另一端设有导电件，所述导电件与所述加热装置电连接，所述侧壁设置有导电片，所述导电片与所述加热装置电连接；所述导电件与所述导电片接触则所述加热装置的电连接接通，所述加热装置对所述加热区进行加热。

7.如权利要求1所述的防冻排水装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述加热装置电连接。

8.如权利要求7所述的防冻排水装置，其特征在于，还包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电连接，所述温度传感器设置于所述加热区和/或所述循环热水管。

9.如权利要求7所述的防冻排水装置，其特征在于，还包括反转阀，所述反转阀与所述控制器电连接，所述反转阀设置于所述循环热水管。

10.如权利要求1所述的防冻排水装置，其特征在于，所述加热区连接有加水管，所述加水管设有加水阀。