CN221053716U - 季节冻土区隧道进出口段防冻系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种季节冻土区隧道进出口段防冻系统，涉及隧道工程领域，其包括热交换热管和连接件，热交换热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，绝热段的一端与蒸发段连接，绝热段的另一端通过连接件与冷凝段可拆卸的连接；蒸发段和绝热段预埋于隧道进出口外，冷凝段安装于隧道进出口内。该防冻系统运行时，整个热交换过程无需任何外部动能和人工操作，绿色低碳、智能高效、耐久可靠，能有效改善季节冻土区隧洞进出口段围岩防冻技术费时、费力、耗能且耐久性差的问题。

Description

季节冻土区隧道进出口段防冻系统

技术领域

本实用新型涉及隧道工程领域，具体而言，涉及一种季节冻土区隧道进出口段防冻系统。

背景技术

我国季节冻土区面积约占国土面积的一半，季节冻土区各类隧洞工程日益增多。受高寒天气影响，季节冻土区隧洞进出洞口段均面临不同程度的冻害问题，如衬砌开裂、挂冰，渗漏水，路面结冰等，直接影响隧洞工程安全服役。隧洞断面尺寸较小，常用的寒区隧洞防冻设施安装不便，施工比较困难，且大多需要外部提供动能，部分甚至需要人工操作，能耗较高，后期运营维护成本高，且防冻范围有限，效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种季节冻土区隧道进出口段防冻系统，以改善现有隧洞进出口段的防冻设施安装复杂、耗能低效、费工费时和耐久性低等问题。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型提供一种季节冻土区隧道进出口段防冻系统，包括：

热交换热管和连接件，所述热交换热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述绝热段的一端与所述蒸发段连接，所述绝热段的另一端通过所述连接件与所述冷凝段可拆卸的连接；所述蒸发段和所述绝热段均埋设于隧道进出口外，所述冷凝段安装于隧道进出口内。

在可选的实施方式中，所述冷凝段在其延伸方向上具有至少一个弯折部。

基于上述方案，通过将冷凝段设置为具有至少一个弯折部，在隧道内部的有限空间内，能够延长冷凝段的整体长度，从而使冷凝段与隧道内壁面的接触面积增大，冷凝段的覆盖面积大，从而提高换热效率，利于调节隧道进出口段的温度。并且，在安装时，由于弯折部的存在，能够越过一些障碍物，从而便于冷凝段的布设，适应不同的场景需求。

在可选的实施方式中，所述冷凝段在其延伸方向上呈折线形延伸，或者，所述冷凝段在其延伸方向上呈波浪形延伸。

基于上述方案，冷凝段的结构简单，便于布设，且通过折线形延伸或波浪形延伸，使得在隧道内部的有限空间内，延长冷凝段的整体长度，从而使冷凝段与隧道内壁面的接触面积增大，冷凝段的覆盖面积大，从而提高换热效率，利于调节隧道进出口段的温度。并且，在安装时，由于弯折部的存在，能够越过一些障碍物，从而便于冷凝段的布设，适应不同的场景需求。

在可选的实施方式中，所述连接件包括相互连通的第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述绝热段连接，所述第二端口与所述冷凝段连接，所述第三端口设置有阀门，所述第三端口用于抽真空或充注介质。

基于上述方案，绝热段和冷凝段分别与对应的端口对接，安装方便，且通过在连接件上设置第三端口，利于排空和换热介质的充注。

在可选的实施方式中，所述连接件包括流通主体和两个密封套，所述第一端口、第二端口和第三端口均设于所述流通主体上；所述流通主体的表面设置有两个环形限位凸台，所述两个密封套均套接于所述流通主体外且位于所述两个环形限位凸台之间；所述密封套与所述流通主体可转动地配合，所述环形限位凸台用于所述密封套抵接以防止所述密封套脱离所述流通主体；所述两个密封套中的一个与所述绝缘段螺接，所述两个密封套中的另一个与所述冷凝段螺接。

基于上述方案，在布设时，可以先将绝热段和蒸发段预埋在隧道进出口外的地底，且绝热段的一端露出地表。与此同时，可以同步将蒸发段安装在隧道内壁面，然后，再将两个密封套分别与绝热段和冷凝段连接，装配方便，且相互之间不易产生干涉，装配质量高。

在可选的实施方式中，所述密封套与所述环形限位凸台之间设置有密封垫圈。

基于上述方案，密封套和环形限位凸台相互靠近挤压密封垫圈，提高密封套和环形限位凸台之间的密封性，介质不易从密封套和环形限位凸台的接缝处泄漏。

在可选的实施方式中，所述季节冻土区隧道进出口段防冻系统还包括紧固装置，所述紧固装置与所述冷凝段连接，所述紧固装置用于固定于隧道内壁面。

基于上述方案，通过紧固装置将冷凝段与隧道连接，冷凝段与隧道的结合牢固，冷凝段相对于隧道不易产生移位和形变，能够更好的将热量传递至隧道，从而更好的调控隧道进出口处的温度。

在可选的实施方式中，所述紧固装置包括第一连接扣和第二连接扣，所述第一连接扣和所述第二连接扣均与所述冷凝段连接，所述第一连接扣和所述第二连接扣均用于固定于隧道内壁面；所述第一连接扣具有第一卡入口，所述第二连接扣具有第二卡入口，所述第一卡入口与所述第二卡入口的朝向相反。

基于上述方案，通过第一连接扣和第二连接扣的配合使用，能够先利用第一连接扣对冷凝段进行初定位，也就是说，可以先将第一连接扣固定于隧道内壁面，且使第一连接扣的第一卡入口背离隧道内壁面，当多个第一连接扣布设完成后，将冷凝段从第一卡入口卡入第一连接扣，实现冷凝段的第一次定位。而后，再将第二连接扣利用其第二卡入口卡在冷凝段上，第二卡入口朝向隧道内壁面，并且将第二连接扣固定在隧道内壁面上。如此，冷凝段既与隧道紧密结合，并且，冷凝段不会从隧道上脱出，使用安全可靠。

在可选的实施方式中，所述第一连接扣和所述第二连接扣上均配置有膨胀螺丝，所述膨胀螺丝用于固定于所述隧道内壁面。

基于上述方案，通过膨胀螺丝固定第一连接扣和第二连接扣，固定方式简单，操作方便，且固定效果好。

在可选的实施方式中，所述季节冻土区隧道进出口段防冻系统还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述冷凝段上，用于获取隧道内的温度信息。

基于上述方案，在隧道服役过程中，通过温度传感器实时监测隧道进出口处的温度，从而便于通过热交换热管对隧道进出口温度进行及时有效的调控。

本实用新型实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，在隧洞进出口防冻段设置热交换热管，热交换热管的冷凝段与带有绝热段的蒸发段分离，并将冷凝段固定在隧洞进出口防护段围岩壁面，蒸发段和绝热段置于隧洞外且预埋在地底。如此设计，在运输和安装时，热交换热管可以拆分为几个独立的部分，热交换热管运输便捷，施工快速高效。现场施工中，可避免在狭小隧洞空间内进行繁杂的施工过程，直接将冷凝段通过固定装置固定于隧洞壁面。冷季，热交换热管可根据隧洞围岩壁面温度和地底温度的天然差异实现自动启停，当隧洞围岩壁面温度低于蒸发段所处深部地温的温度，且温差超过热交换热管的启动温差后，蒸发段内液态工质相变传热，气态工质在管内压差作用下向上运动至冷凝段，在冷凝段受冷后液化，并释放潜热，从而可提升隧洞围岩壁面温度，防止隧洞围岩冻害。整个热交换过程无需任何外部动能和人工操作，绿色低碳、智能高效、耐久可靠，能有效改善季节冻土区隧洞进出口段围岩防冻技术费时、费力、耗能且耐久性差的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例的季节冻土区隧道进出口段防冻系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的连接件的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第一连接扣的结构示意图；

图4为本实用新型实施例的第二连接扣的结构示意图。

图标:

100-热交换热管；110-蒸发段；120-绝热段；130-冷凝段；200-连接件；210-流通主体；220-密封套；230-密封垫圈；240-环形限位凸台；300-紧固装置；310-第一连接扣；311-第一卡入口；320-第二连接扣；321-第二卡入口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请结合图1-图4，本实施例中，季节冻土区隧道进出口段防冻系统包括热交换热管100和连接件200，热交换热管100包括蒸发段110、绝热段120和冷凝段130，绝热段120的一端与蒸发段110连接，绝热段120的另一端通过连接件200与冷凝段130可拆卸的连接；蒸发段110和绝热段120预埋于隧道进出口外，冷凝段130安装于隧道进出口内。

承上述，本实施例提供的季节冻土区隧道进出口段防冻系统的工作原理如下：

在隧洞进出口防冻段设置热交换热管100，热交换热管100的冷凝段130与带有绝热段120的蒸发段110分离，并将冷凝段130固定在隧洞进出口防护段围岩壁面，蒸发段110和绝热段120置于隧洞外且预埋在地底。如此设计，在运输和安装时，热交换热管100可以拆分为几个独立的部分，热交换热管100运输便捷，施工快速高效。现场施工中，可避免在狭小隧洞空间内进行繁杂的施工过程，直接将冷凝段130通过固定装置固定于隧洞壁面。冷季，热交换热管100可根据隧洞围岩壁面温度和地底温度的天然差异实现自动启停，当隧洞围岩壁面温度低于蒸发段110所处深部地温的温度，且温差超过热交换热管100的启动温差后，蒸发段110内液态工质相变传热，气态工质在管内压差作用下向上运动至冷凝段130，在冷凝段130受冷后液化，并释放潜热，从而可提升隧洞围岩壁面温度，防止隧洞围岩冻害。整个热交换过程无需任何外部动能和人工操作，绿色低碳、智能高效、耐久可靠，能有效改善季节冻土区隧洞进出口段围岩防冻技术费时、费力、耗能且耐久性差的问题。

以下实施例对本申请提供的季节冻土区隧道进出口段防冻系统的细节结构以举例的方式进行展开说明。

本实施例中，可选的，季节冻土区隧道进出口段防冻系统包括热交换热管100、连接件200、紧固装置300和温度传感器。热交换热管100包括蒸发段110、绝热段120和冷凝段130，绝热段120的一端与蒸发段110连接，绝热段120的另一端通过连接件200与冷凝段130可拆卸的连接；蒸发段110和绝热段120预埋于隧道进出口外，冷凝段130安装于隧道进出口内，通过紧固装置300固定在隧道内壁面。温度传感器与冷凝段130连接，能够监测隧道内的温度。

可选的，冷凝段130在其延伸方向上具有至少一个弯折部。例如，本实施例中，冷凝段130在其延伸方向上呈折线形延伸，或者，冷凝段130在其延伸方向上呈波浪形延伸，或者，冷凝段130在其延伸方向上呈曲折形延伸等，本实施例中不进行一一列举。通过将冷凝段130设置为弯曲结构，在隧道内部的有限空间内，能够延长冷凝段130的整体长度，从而使冷凝段130与隧道内壁面的接触面积增大，冷凝段130的覆盖面积大，从而提高换热效率，利于调节隧道进出口段的温度。并且，在安装时，由于弯折部的存在，能够越过一些障碍物，从而便于冷凝段130的布设，适应不同的场景需求。

应当理解，装配时，冷凝段130可以与水平面具有夹角，利于介质流动。

本实施例中，可选的，连接件200包括相互连通的第一端口、第二端口和第三端口，第一端口与绝热段120连接，第二端口与冷凝段130连接，第三端口设置有阀门，第三端口用于抽真空或充注介质。进一步的，连接件200包括流通主体210、两个密封套220和两个密封垫圈230，第一端口、第二端口和第三端口均设于流通主体210上。流通主体210的表面设置有两个环形限位凸台240，两个密封套220均套接于流通主体210外且位于两个环形限位凸台240之间；密封套220与流通主体210可转动地配合，环形限位凸台240用于密封套220抵接以防止密封套220脱离流通主体210；两个密封垫圈230均套接在流通主体210外，且分别位于对应的密封套220和环形限位凸台240之间，以提高密封性。两个密封套220中的一个与绝缘段螺接，两个密封套220中的另一个与冷凝段130螺接。在布设时，可以先将绝热段120和蒸发段110预埋在隧道进出口外的地底，且绝热段120的一端露出地表。与此同时，可以同步将蒸发段110安装在隧道内壁面，然后，再将两个密封套220分别与绝热段120和冷凝段130连接，装配方便，且相互之间不易产生干涉，装配质量高。

应当理解，在将冷凝段130和绝热段120与连接件200对接时，在冷凝段130和绝热段120外可以套接密封圈，其中一个密封圈被夹持在冷凝段130和第一端口之间，另一个密封圈被夹持在绝热段120和第二端口之间，进一步提高密封性。

请结合图3和图4，本实施例中，可选的，紧固装置300包括第一连接扣310和第二连接扣320，第一连接扣310和第二连接扣320均与冷凝段130连接，第一连接扣310和第二连接扣320均用于固定于隧道内壁面；第一连接扣310具有第一卡入口311，第二连接扣320具有第二卡入口321，第一卡入口311与第二卡入口321的朝向相反。通过第一连接扣310和第二连接扣320的配合使用，能够先利用第一连接扣310对冷凝段130进行初定位，也就是说，可以先将第一连接扣310固定于隧道内壁面，且使第一连接扣310的第一卡入口311背离隧道内壁面，当多个第一连接扣310布设完成后，将冷凝段130从第一卡入口311卡入第一连接扣310，实现冷凝段130的第一次定位。而后，再将第二连接扣320利用其第二卡入口321卡在冷凝段130上，第二卡入口321朝向隧道内壁面，并且将第二连接扣320固定在隧道内壁面上。如此，冷凝段130既与隧道紧密结合，并且，冷凝段130不会从隧道上脱出，使用安全可靠。

需要说明的是，第一连接扣310和第二连接扣320上均配置有膨胀螺丝，膨胀螺丝用于固定于隧道内壁面，安装方便，紧固效果好。

应当理解，温度传感器可以通过支架固定在冷凝段130，冷凝段130起到支撑定位的作用。

本实施例提供的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，能够自动调节隧道进出口段温度，降低成本，节能环保。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于，包括：

热交换热管和连接件，所述热交换热管包括蒸发段、绝热段和冷凝段，所述绝热段的一端与所述蒸发段连接，所述绝热段的另一端通过所述连接件与所述冷凝段可拆卸的连接；所述蒸发段和所述绝热段均埋设于隧道进出口外，所述冷凝段安装于隧道进出口内。

2.根据权利要求1所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述冷凝段在其延伸方向上具有至少一个弯折部。

3.根据权利要求2所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述冷凝段在其延伸方向上呈折线形延伸，或者，所述冷凝段在其延伸方向上呈波浪形延伸。

4.根据权利要求1所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述连接件包括相互连通的第一端口、第二端口和第三端口，所述第一端口与所述绝热段连接，所述第二端口与所述冷凝段连接，所述第三端口设置有阀门，所述第三端口用于抽真空或充注介质。

5.根据权利要求4所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述连接件包括流通主体和两个密封套，所述第一端口、第二端口和第三端口均设于所述流通主体上；所述流通主体的表面设置有两个环形限位凸台，所述两个密封套均套接于所述流通主体外且位于所述两个环形限位凸台之间；所述密封套与所述流通主体可转动地配合，所述环形限位凸台用于所述密封套抵接以防止所述密封套脱离所述流通主体；所述两个密封套中的一个与所述绝热段螺接，所述两个密封套中的另一个与所述冷凝段螺接。

6.根据权利要求5所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述密封套与所述环形限位凸台之间设置有密封垫圈。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述季节冻土区隧道进出口段防冻系统还包括紧固装置，所述紧固装置与所述冷凝段连接，所述紧固装置用于固定于隧道内壁面。

8.根据权利要求7所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述紧固装置包括第一连接扣和第二连接扣，所述第一连接扣和所述第二连接扣均与所述冷凝段连接，所述第一连接扣和所述第二连接扣均用于固定于隧道内壁面；所述第一连接扣具有第一卡入口，所述第二连接扣具有第二卡入口，所述第一卡入口与所述第二卡入口的朝向相反。

9.根据权利要求8所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述第一连接扣和所述第二连接扣上均配置有膨胀螺丝，所述膨胀螺丝用于固定于所述隧道内壁面。

10.根据权利要求1所述的季节冻土区隧道进出口段防冻系统，其特征在于：

所述季节冻土区隧道进出口段防冻系统还包括温度传感器，所述温度传感器安装于所述冷凝段上，用于获取隧道内的温度信息。