[發(fā)明專利]一種基于碳纖維-玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的融雪、化冰方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810229274.2
• 申請(qǐng)日: 2008-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101413240A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋世德;徐世烺;王曉娜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E01C11/26
• 分類(lèi)號(hào): E01C11/26
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通運(yùn)輸和災(zāi)害防治領(lǐng)域，是一種消除積雪和結(jié)冰給交通運(yùn)輸帶來(lái)災(zāi)害的解決方法，涉及到一種基于碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的融雪、化冰方法。

背景技術(shù)

冬天路面的積雪和結(jié)冰對(duì)人民出行造成諸多不變的影響：對(duì)于城市道路，由于路滑車(chē)輛行速緩慢，交通擁堵，事故頻發(fā)；對(duì)于高速公路，由于路況差而限速，當(dāng)積雪、結(jié)冰嚴(yán)重時(shí)，為了安全起見(jiàn)，就會(huì)部分或者全部封閉高速公路；對(duì)于機(jī)場(chǎng)，積雪、結(jié)冰給飛機(jī)的起降帶來(lái)安全隱患，導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法正常起降，造成航班延誤，機(jī)場(chǎng)臨時(shí)關(guān)閉的嚴(yán)重后果。因此積雪和結(jié)冰不僅給交通運(yùn)輸帶來(lái)安全隱患，更多的是對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民生活的影響，必須采取有效的方法及時(shí)清除上述關(guān)鍵設(shè)施的積雪和結(jié)冰，保障交通運(yùn)輸順暢。采用融雪劑的除雪、化冰方法在耗費(fèi)大量人力、物力的同時(shí)，對(duì)路面和環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生破壞作用；采用大型機(jī)械除雪和人工鏟雪相結(jié)合的方法同樣在清理和運(yùn)輸過(guò)程中耗費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，清除速度慢，效率低下，并且人工和機(jī)械除雪方式對(duì)路面也有一定程度的機(jī)械損傷，因此對(duì)于積雪和結(jié)冰面積大，時(shí)間要求緊迫的情況下，上述方法存在一定的不足。

將加熱電纜埋設(shè)在路面下，通電后產(chǎn)生熱量可以消除路面的積雪和化冰，但加熱用的金屬加熱體耐腐蝕性差，在反復(fù)、沖擊荷載下耐久性問(wèn)題也需要深入的研究，另外，該方法耗費(fèi)了大量的金屬資源，同時(shí)由于質(zhì)量較大安裝不便。采用碳纖維導(dǎo)電混凝土和石墨導(dǎo)電混凝土等技術(shù)進(jìn)行融雪、化冰的研究也較多，取得了一定的科研成果，但是導(dǎo)電混凝土的導(dǎo)電率和加熱功率容易受到路面基體的溫度、密實(shí)度和含水率的影響，如果導(dǎo)電混凝土開(kāi)裂，則會(huì)導(dǎo)致加熱功率的大幅度波動(dòng)，因此該方法加熱功率的穩(wěn)定性和可靠性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、城市主干道路和橋梁等關(guān)鍵設(shè)施的電加熱融雪、化冰系統(tǒng)，能夠?qū)Υ訜狍w表面提供均勻加熱，在保證低能耗的情況下得到最佳的融雪化冰效果，并能通過(guò)纖維編織網(wǎng)對(duì)待加熱體起到阻裂、加固作用，延長(zhǎng)使用壽命。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

本系統(tǒng)主要由碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)、電絕緣層、導(dǎo)熱層、隔熱層、數(shù)字PID溫度控制系統(tǒng)、具有過(guò)流過(guò)壓保護(hù)的加熱電源等部分組成，其中導(dǎo)熱層可以由待加熱體的建筑材料構(gòu)成。碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)由經(jīng)向排列的碳纖維束和緯向排列的玻璃纖維束交叉編織而成，其中碳纖維束是本發(fā)明中的加熱體。

在待加熱體的基礎(chǔ)層上設(shè)置隔熱層，然后鋪設(shè)導(dǎo)熱層；將經(jīng)過(guò)電絕緣和粘沙處理的碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)平整攤鋪，復(fù)合編織網(wǎng)中的經(jīng)向碳纖維束加熱體與待加熱體的短邊平行，在復(fù)合編織網(wǎng)上鋪設(shè)導(dǎo)熱層，在其表層埋設(shè)多個(gè)測(cè)溫元件；通過(guò)導(dǎo)電銀膠和導(dǎo)線將碳纖維束加熱體兩端的電接點(diǎn)串聯(lián)和并聯(lián)在一起，并將引出導(dǎo)線連接到具有過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱保護(hù)功能的可控電源上。

測(cè)溫元件實(shí)時(shí)測(cè)量待加熱體表層的溫度，并與待加熱體表面的風(fēng)速、待加熱體表面的積雪和結(jié)冰厚度、待加熱體表面的空氣溫度和對(duì)待加熱體表面融雪化冰的期望時(shí)間，作為控制參量自動(dòng)或手動(dòng)輸入數(shù)字PID溫度控制系統(tǒng)，數(shù)字PID溫度控制系統(tǒng)根據(jù)上述相關(guān)信息優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)的控制參數(shù)，調(diào)節(jié)可控電源工作電流，控制碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的發(fā)熱功率。

本發(fā)明的效果和益處是，采用本發(fā)明提出的基于碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)融雪、化冰方法，與采用加熱電纜的技術(shù)相比，具有重量輕、抗拉強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)、耐腐蝕、耐疲勞、成本低等優(yōu)點(diǎn)；與加熱電纜的鋪設(shè)工藝相比，能夠有效降低現(xiàn)場(chǎng)施工的難度，加快施工進(jìn)度，并能保證加熱體的等間距，實(shí)現(xiàn)加熱均勻；與采用碳纖維導(dǎo)電混凝土技術(shù)相比，導(dǎo)電率和加熱功率基本不受路面基體的溫度、密實(shí)度、含水率以及混凝土開(kāi)裂的影響，加熱功率穩(wěn)定，可靠性高。經(jīng)粘沙處理的碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)能夠通過(guò)經(jīng)向和緯向分布的纖維束對(duì)待加熱體起到阻裂、加固作用，延長(zhǎng)待加熱體的使用壽命。因此，本發(fā)明提出的基于碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的融雪、化冰方法具有重量輕、施工快捷、加熱均勻迅速、性能穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)、成本低和低能耗等優(yōu)點(diǎn)，并能起阻裂、加固作用，是用于機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、城市主干道和橋梁等設(shè)施的理想融雪、化冰技術(shù)。

附圖說(shuō)明

附圖1是基于碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的電加熱融雪、化冰自動(dòng)控制系統(tǒng)。

附圖2是碳纖維—玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的示意圖。

附圖3是經(jīng)電絕緣、粘沙處理的碳纖維-玻璃纖維復(fù)合編織網(wǎng)的截面示意圖。