[發明專利]埋地熱力管道多年凍土基礎制冷結構

有效

• 申請號: 201410061496.3
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN104863117A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 喻文兵;陳琳;劉偉博;易鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院寒區旱區環境與工程研究所
• 主分類號: E02D3/115
• 分類號: E02D3/115;E02D27/35
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及一種埋地熱力管道多年凍土基礎制冷結構，以維持高溫熱力管道多年凍土基礎的穩定。

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背景技術

多年凍土在我國廣泛分布，約占國土陸地面積的22.3%。多年凍土區管道在修建、運營過程中，凍土基礎溫度升高，從而造成凍土融化，基礎下沉，管道安全受到威脅。現有的措施是由美國阿拉斯加最早使用的熱樁技術，施工不便且成本較高。我國有兩條位于多年凍土區的石油管道受到基礎融化的威脅。擬新建的格-拉輸油管道面臨同樣的問題。因此，研發一種經濟、實用，施工方便且易于維護的管道基礎制冷結構具有重要現實意義。

發明內容

基于上述，本發明的目的在于提供一種埋地熱力管道多年凍土基礎制冷結構。制冷結構為U型通風管，利用U型通風管對管道下方基礎進行制冷，同時利用風門開啟和關閉來加強制冷效果，另外利用隔熱持力層削弱管道和凍土基礎間的相互熱交換，以實現熱力管道下部多年凍土基礎穩定和減少管道內溫降的目的。

本發明的目的是通過以下措施來達到：

一種埋地熱力管道多年凍土基礎制冷結構，是由自動風門、填土、喇叭型連接管、天然地表、管道、U型通風管和持力隔熱層組成。在凍土上限上，設置U型通風管，喇叭型連接管連通U型通風管，U型通風管管口安放自動風門，U型通風管內置有熱力管道，在U型通風管和熱力管道間設置持力隔熱層，喇叭型連接管底部墊有填土；風門由彈簧，磁性材料，風門傾角，防銹合頁，門板，密封墊圈構成，U型通風管管口與橢圓形門板之間用防銹合頁連接，門板上置有磁性材料與彈簧，彈簧居于U型通風管管口與門板之間，門板周邊裝有密封墊圈。

本發明的優點和產生的有益效果是：

1、U型通風管圍繞管道，可對管道作用范圍內的凍土基礎進行降溫，維持基礎穩定；

2、喇叭型進風口和自動關閉風門可以強化冬季制冷效果；

3、持力隔熱層起到支撐管道的作用；同時可減少管道內熱量向下傳遞，對維持凍土基礎穩定有利；

4、持力隔熱層可減少通風管內的熱量對熱力管道的影響，對熱力管道安全運營有利。

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附圖說明

圖1?為埋地管道多年凍土基礎U型制冷結構橫斷面圖。

圖2?為自動風門橫斷面圖。

圖3?為自動風門門板平面圖。

圖4?為無制冷結構地管道埋多年凍土基礎下運行1年后、5年后和30年后溫度曲線。

圖5?為使用U型制冷結構后埋地管道多年凍土基礎下運行1年后、5年后和30年后地溫曲線。

具體實施方式

為更好地理解本發明，根據中俄原油管道所經大興安嶺地區氣候特征及約90cm的原油管道直徑和實際高溫輸油的情況，通過以下實例予以進一步說明：

如圖1所示，一種埋地熱力管道多年凍土基礎制冷結構，是由自動風門1、填土2、喇叭型連接管3、天然地表4、管道5、U型通風管6和持力隔熱層8組成。在凍土上限7上設置U型通風管6，喇叭型連接管3連通U型通風管6，U型通風管管口安放自動風門1，U型通風管6內置有熱力管道5，在U型通風管6和熱力管道5間設置持力隔熱層8，持力隔熱層8為stp保溫板。喇叭型連接管3底部墊有填土2，自動風門1由彈簧9，磁性材料10，防銹合頁12，門板13，密封墊圈14構成。U型通風管管口與橢圓形門板13之間用防銹合頁12連接，門板13上置有磁性材料10與彈簧9，磁性材料10為磁條，彈簧9居于U型通風管管口與門板13之間，門板13周邊裝有密封墊圈14。

為了避免冬季積雪封堵風門，在施工中，填土2將管口風門1抬高30cm。連接管喇叭型管口直徑為50cm，U型通風管6直徑為30cm。管道5底部距離U型通風管6頂部30cm。在縱向方向，U型通風管6間的間距為90cm。埋深1.8m。

為減少風門門板13自重，采用硬質聚氨酯板，其密度為35kg/m³，導熱系數為0.018W/m.k，同時在門板長軸15方向貼磁條作為磁性材料10產生磁性時提供吸力介質。門板的重力距為0.69N·m。

自動風門設計滿足如下力學條件：

彈簧拉力距M_o（F）、門板重力力矩M_o（G）、磁力矩M_o（W）

M_o（W）>M_o（F）>M_o（G）???????????????……1