异径管液氮冻结器的制作方法

本实用新型涉及隧道冻结施工技术领域，具体涉及一种异径管液氮冻结器。

背景技术：

冻结施工法在隧道施工中较为常见，隧道施工采用冻结法能够确保施工的安全度的同时，还能提高施工效率。

冻结施工法的具体步骤中，将冻结管导入需要冻结的区域中，从而实现对特定区域的土壤或者岩层的冻结，起到封堵代开挖周边的水并增强周边土体的强度，在冻土帷幕的保护下进行开挖施工。现有技术中的冻结施工法中包括利用外界的换热单元向冻结管内通入换热后的盐水，从而实现对冻结区域的岩层进行冻结，还存在利用低温的液氮通入冻结管内，从而实现对冻结区域的岩层的冻结，现有技术中的液氮冻结器包括冻结管，冻结管内通入有液氮输入管，液氮输入管的下管端靠近冻结管的下管端，向液氮输送管内导入液氮，从而实施对冻结管下管端所在的岩层进行冻结，上述的液氮冻结器在实际冻结操作中，还未完全吸收岩层热量的液氮沿着冻结管的管腔向上流动，把不需要冻结的岩层也进行的冻结，且环形空间较大造成液氮的使用量上的不必要的浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种异径管液氮冻结器，在确保冻结效果的同时，减少液氮的使用量，减少施工成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

异径管液氮冻结器，包括导入地面下的第一冻结管，第一冻结管内导入有第一液氮供料管，所述第一液氮供料管的下端邻近第一冻结管的下管端位置处，邻近第一液氮供料管的下管端管径大于第一液氮供料管的上管端管径且与第一冻结管的下管端管径吻合，所述第一冻结管内还设置有第一出料管，所述第一液氮供料管设置在第一出料管内，第一出料管的下管端邻近第一液氮供料管的管径变化位置处。

本实用新型还存在以下特征：

所述第一出料管的上管端与第二液氮供料管的上管端连通，邻近第二液氮供料管的下管端管径大于第二液氮供料管的上管端管径，第二液氮供料管的外壁设置有第二出料管，第二出料管的下管端邻近第二液氮供料管的管径变化位置处，第二出料管的外壁设置有第二冻结管且导入地面下，所述第二液氮供料管的下管端管径与第二冻结管的下管端内径吻合。

所述第一液氮供料管与第二液氮供料管之间通过金属不锈钢软管连接。

所述第一液氮供料管的下管端内壁设置有第一紊流板，所述第一紊流板呈角钢板状结构且一端焊接固定在第一液氮供料管的下管端内壁处，第一紊流板沿着第一液氮供料管的下管端内壁的周向及长度方向间隔设置多个。

所述第二液氮供料管的下管端内壁设置有第二紊流板，所述第二紊流板呈角钢板状结构且一端焊接固定在第二液氮供料管的下管端内壁处，第二紊流板沿着第二液氮供料管的下管端内壁的周向及长度方向间隔设置多个。

所述第二出料管的上管端设置有排气管，所述排气管的管端与大气连通。

与现有技术相比，本实用新型具备的技术效果为：向待冻结的区域导入第一冻结管，向冻结管内导入第一液氮供料管，第一液氮供料管的下管端管径变大并且与第一冻结管的下管端内径吻合，从而有效减少冻结管的下管端的管腔体积，使得第一冻结管的下端端内存料较多的冻结用液氮，从而提高冻结效率，确保冻结效果，由于第一出料管的下管端邻近第一液氮供料管的管径变化位置处。该冻结器有效减少冻结管的下管端的管腔体积，因空气是热的不良导体，该异径管冻液氮冻结器能够确保下部需冻结部位的有效冻结；实现上部无需冻结部位无冻土，能显著减少液氮的使用量，减少液氮冻结施工的成本。

附图说明

图1是异径管液氮冻结器的结构示意图；

图2是异径管液氮冻结器中的第一或第二液氮供料管的下管端结构示意图。

具体实施方式

结合图1和图2，对本实用新型作进一步地说明：

异径管液氮冻结器，包括导入地面下的第一冻结管10，第一冻结管10内导入有第一液氮供料管20，所述第一液氮供料管20的下端邻近第一冻结管10的下管端位置处，邻近第一液氮供料管20的下管端管径大于第一液氮供料管20的上管端管径且与第一冻结管10的下管端管径吻合，所述第一冻结管10内还设置有第一出料管30，所述第一液氮供料管20设置在第一出料管30内，第一出料管30的下管端邻近第一液氮供料管20的管径变化位置处。

结合图1所示，向待冻结的区域导入第一冻结管10，向冻结管内导入第一液氮供料管20，第一液氮供料管20的下管端管径变大并且与第一冻结管10的下管端内径吻合，从而有效减少第一冻结管10的下管端的管腔体积，使得第一冻结管10的下端端内存料较多的冻结用液氮，从而提高冻结效率，确保冻结效果，由于第一出料管30的下管端邻近第一液氮供料管20的管径变化位置处，吸收过热量的液氮从第一出料管30排出，该异径管冻液氮冻结器不仅能够确保冻结效果，而且还能显著减少液氮的使用量，减少液氮冻结施工的成本。

结合图1所示，作为本实用新型的优选方案，所述第一出料管30的上管端与第二液氮供料管40的上管端连通，邻近第二液氮供料管40的下管端管径大于第二液氮供料管40的上管端管径，第二液氮供料管40的外壁设置有第二出料管50，第二出料管50的下管端邻近第二液氮供料管40的管径变化位置处，第二出料管50的外壁设置有第二冻结管60且导入地面下，所述第二液氮供料管40的下管端管径与第二冻结管60的下管端内径吻合；

上述的第一出料管30导出的液氮进入第二冻结管60内，从而实施对第二冻结管60下端的冻结区域的岩层的冻结，该液氮通过二次使用过后，其本身的吸热特性明显下降，氮气及第一、第二冻结管10、60内的空气均通过第二出料管50排除，也就是说本实用新型采用两个导入地面的冻结器串联在一起，组成的异径管液氮冻结器能够显著提高冻结效率，降低液氮的使用量。

进一步地，所述第一液氮供料管20与第二液氮供料管40之间通过金属不锈钢软管70连接，每一组异径管液氮冻结器暴露在外界的管路通过金属不锈钢软管70，方能确保液氮的正常导通。

为提高液氮对第一冻结管10下管端所在的岩壁的吸热效果，结合图2所示，所述第一液氮供料管20的下管端内壁设置有第一紊流板21，所述第一紊流板21呈角钢板状结构且一端焊接固定在第一液氮供料管20的下管端内壁处，上述的第一紊流板21可以是废旧弯折焊条等，可以减少成本的投入，而且还可废物利用，第一紊流板21沿着第一液氮供料管20的下管端内壁的周向及长度方向间隔设置多个。

同理，所述第二液氮供料管40的下管端内壁设置有第二紊流板41，所述第二紊流板41呈角钢板状结构,上述的第二紊流板41可以是废旧弯折焊条等，可以减少成本的投入，而且还可废物利用，且一端焊接固定在第二液氮供料管40的下管端内壁处，第二紊流板41沿着第二液氮供料管40的下管端内壁的周向及长度方向间隔设置多个。

所述第二出料管50的上管端设置有排气管80，所述排气管80的管端与大气连通。

本实用新型的异径管液氮冻结器在实际安装时，每一组的异径管液氮冻结器内下放Ф32的不锈钢液氮供料管，不锈钢液氮供料管与冻结管深度一致，每二个冻结管用不锈钢金属软管连接，即一个A排冻结管出液管串联一个B排冻结管内的，A排冻结管内供液管连接分配器。通过分配器把液氮从罐车分配给每一组冻结管。

采用液氮管两孔串接，保证各液氮管均匀向外扩散冷量。管路用不锈钢软管连接，管路用低温液氮阀门控制，所有暴露冻结管路用保温泡沫板或棉花保温。当没车液氮用至一半时联系下一车到达现场，过程中控制好时间，以防液氮供应出现中断。

液氮冻结的关键环节为温度控制，液氮储罐出口的温度控制在–150℃～–170℃，压力控制在0.1MPa～0.15MPa为宜；冻结管出口温度控制在–50℃～–60℃，压力控制在0.05MPa～0.1MPa为宜，压力调节可使用液氮储罐上的散热板，温度调节使用每组回路中截止阀。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。