[發明專利]一種用于季節性凍土的無源式路基防凍設備及其施工方法

在審

• 申請號: 202111549145.3
• 申請日: 2021-12-17
• 公開（公告）號: CN114134772A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 黃獻文;姚直書;程樺;蔡海兵;李凱奇;王彬
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: E01C3/06
• 分類號: E01C3/06
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 李瑞雨

1.一種用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，用于對路基(14)防凍，其特征在于，包括：

供電裝置，所述供電裝置包括溫差發電機構、設置在所述溫差發電機構冷端的散熱機構、設置在所述溫差發電機構熱端的供電用重力熱管(2)；

換熱裝置，所述換熱裝置包括換熱用重力熱管(3)、埋設在所述路基(14)內的保溫管(7)、自補水機構、循環水管(11)；所述換熱用重力熱管(3)用于為所述循環水管(11)提供熱量，所述循環水管(11)靠近出水口的一端繞設在所述自補水機構外，并且所述循環水管(11)的出水口伸入至所述自補水機構的進水端內，所述循環水管(11)的進水口與所述保溫管(7)的一端固接，所述保溫管(7)的另一端與所述自補水機構的出水端連通，所述自補水機構的出水端與所述保溫管(7)連通，所述自補水機構用于自動補充和輸送循環水；所述供電用重力熱管(2)和所述換熱用重力熱管(3)均埋設在地下；

中央處理器(9)，所述中央處理器(9)與所述溫差發電機構、所述自補水機構電性連接，所述供電用重力熱管(2)內、所述換熱用重力熱管(3)內、所述路基(14)內均設有若干與所述中央處理器(9)無線傳輸的溫度傳感器(10)。

2.根據權利要求1所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述供電用重力熱管(2)的外側壁中上部固接有保溫棉(1)；

所述換熱用重力熱管(3)的外側壁中上部、頂部均固接有所述保溫棉(1)。

3.根據權利要求2所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述供電用重力熱管(2)和所述換熱用重力熱管(3)均為密封鋼管；

所述換熱用重力熱管(3)的內腔頂部固接有換熱銅管，所述換熱銅管的兩端分別與所述循環水管(11)固接，所述換熱用重力熱管(3)通過所述換熱銅管為所述循環水管(11)提供熱量。

4.根據權利要求1所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述溫差發電機構為溫差發電片(4)，所述溫差發電片(4)的冷端設有所述散熱機構，所述溫差發電片(4)的熱端設有所述供電用重力熱管(2)，所述溫差發電片(4)與所述中央處理器(9)電性連接。

5.根據權利要求4所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述自補水機構包括設置在所述路基(14)一側的自補水水泵(5)、安裝在所述自補水水泵(5)進水端的托盤(12)，所述托盤(12)的頂部敞口，所述托盤(12)內側壁上可拆卸連接有過濾網(13)；

所述循環水管(11)靠近出水口的一端繞設在所述自補水水泵(5)和所述托盤(12)外，所述循環水管(11)的出水口伸入至所述托盤(12)內，并且所述循環水管(11)的出水口位于所述過濾網(13)的頂部。

6.根據權利要求4所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述散熱機構為翅片散熱器(6)，所述翅片散熱器(6)設置在所述溫差發電片(4)的冷端。

7.根據權利要求1所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述保溫管(7)埋設在所述路基(14)內部的兩側和中段，并且所述保溫管(7)埋設在所述路基(14)內部兩側的密度大于埋設在所述路基(14)內部中段的密度。

8.根據權利要求1所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述供電裝置還包括埋設在所述路基(14)內的壓力發電機構，所述壓力發電機構電性連接有所述中央處理器(9)。

9.根據權利要求5所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于：所述中央處理器(9)用于存儲所述溫差發電片(4)、所述壓力發電機構產生的電能，所述中央處理器(9)還用于接收若干所述溫度傳感器(10)的監測數據并控制所述自補水水泵(5)的運行速度。

10.一種用于季節性凍土的無源式路基防凍設備的施工方法，基于權利要求1-9任一項所述的用于季節性凍土的無源式路基防凍設備，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、工程環境勘察：勘察地層中溫度、地質條件及現場環境溫度；

步驟二、結構設計：設計供電用重力熱管(2)、換熱用重力熱管(3)的型號、尺寸和深度，設計溫差發電機構、自補水機構的功率；

步驟三、路基保溫管安裝：挖路基(14)、埋設保溫管(7)、路基(14)回填；

步驟四、供能裝置安裝：安裝供電用重力熱管(2)、溫差發電機構、散熱機構；

步驟五、保溫裝置安裝：安裝自補水機構、循環水管(11)、換熱用重力熱管(3)，將循環水管(11)靠近出水口的一端繞設在自補水機構外；

步驟六、輔助系統安裝：安裝溫度傳感器(10)；

步驟七、首次運行監測；

步驟八、長期運行反饋；

步驟九、后期維護：定期清除自補水機構中的垃圾，并進行潤滑維護，當自補水機構缺水時進行補水。