电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板的制作方法
【专利摘要】本发明提出的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板包含有电伴热带、传热板、支承柱和接线端子；电伴热带具有两根伴热带芯线，伴热带芯线的端部与接线端子的连接部位压紧后施焊固定；传热板包含上传热板和下传热板，上传热板和下传热板之间装有支承柱；以下传热板或上传热板为敷设面，围绕支承柱敷设电伴热带，用导热胶将电伴热带之间的空间涂覆填满，铆钉穿过支承柱，将上传热板和下传热板固定成一体；上传热板和下传热板上对应设置有安装孔；传热板敷设在需要加热保温防冻的隧道二次衬砌表面和隔热保温层之间；使用提出的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板时，加热温度场分布均匀，局部散热损失小，加热效率高，有利于降低使用成本。
【专利说明】
电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板
技术领域
[0001]本发明属于隧道保温防冻技术领域，涉及一种电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板。
【背景技术】
[0002]寒区隧道常见的冻害表现为二次衬砌漏水、挂冰、隧底冒水、积冰、冻胀、开裂、酥碎、剥落等状况，其一方面不仅会给行车安全带来危险，另一方面还可能对隧道结构造成破坏，如衬砌混凝土表面风化、拱顶开裂、侧壁挤出等。当二次衬砌背后温度低于零度时，将导致围岩渗水冻结或排水不畅，使围岩冻融循环加速对隧道二次衬砌的破坏。
[0003]目前，为防止隧道出现上述冻害，隧道保温防冻的方法主要有:供热法、防寒门法、隔热保温法和电加热保温法。其中，供热法、电加热属于主动式保温防冻方法，隔热保温法则属于被动式保温防冻措施。上述方法存在的主要问题是，隧道供热法所需的能量消耗大，防寒门法对车辆运行有干扰;近年来普遍采用的隔热保温法，即在衬砌混凝土表面直接敷设隔热保温层，其敷设隔热保温层的厚度一般是由隧道所处地域的年平均气温条件来确定，所以不能保证极端低温条件下的保温防冻效果。另外，还提出一种电加热保温法，即将电伴热带以迂回往复的方式直接敷设在二次衬砌表面与隔热保温层之间；但是，采用这种方法所铺设的电伴热带面积较大时，电伴热带的长度也随之增加，加热保温所需的电功率将增大;而且这样敷设电伴热带存在着线状热源加热，仅依靠二次衬砌的热传导效率低；同时，由于电伴热带的线状热源温度相对较高，局部散热损失较大，导致能量利用率不高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种用于隧道保温防冻的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板。
[0005]本发明采用的技术方案是:所述的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板，包含有电伴热带、传热板、支承柱和接线端子；电伴热带具有两根伴热带芯线，伴热带芯线的端部与接线端子的连接部位压紧后施焊固定;传热板包含上传热板和下传热板，上传热板和下传热板之间装有支承柱；以下传热板或上传热板为敷设面，围绕支承柱敷设电伴热带，用导热胶将电伴热带之间的空间涂覆填满，铆钉穿过支承柱，将上传热板和下传热板固定成一体;上传热板和下传热板上对应设置有安装孔;传热板敷设在需要加热保温防冻的隧道二次衬砌表面和隔热保温层之间；电伴热带的供电可采用普通民用供电系统、太阳能电池或风电供电系统。
[0006]本发明采用的技术方案工作原理是:所述的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板的加热控温过程是:利用传热板具有较高传热性能的特点，将电伴热带形成的“线状”式发热源变成“面状”式热源加热，即通过传热板的迅速传热，使电伴热带电缆周围形成的线状热源相对较高的温度场，在传热板面积范围内变成相对均匀的温度场;另外，采用自控温式电伴热带，利用电伴热带具有正温度系数特性，即材料电阻率与温升成正比例增大，可随着加热温度的变化自动调节加热功率，具有自适应控制加热温度的主动式隧道保温防冻加热系统特性。
[0007]本发明提出的技术方案的有益效果是:第一，所述技术方案相对于隧道保温防冻所采取的供热法，可以大幅度节省能源消耗并根据隧道环境温度的变化自主控制加热保温程度;第二，所述技术方案相对于隧道保温防冻所采取的防寒门法，其对车辆通过隧道时的运行过程无干扰，且使用过程的管理简单方便;第三，所述技术方案相对于隧道保温防冻所采取的隔热保温法，其保温防冻的效果在一定温度范围内可以自主控制调节，与隔热保温法结合使用时可以提升保温防冻能力；第四，所述技术方案相对于隧道保温防冻所采取的在二次衬砌表面与隔热保温层下直接敷设电伴热带的电加热保温法，具有加热温度场分布均匀，局部散热损失小，加热效率高，有利于降低使用成本;第五，所述技术方案不仅可以应用于新建隧道在任意需要加强保温防冻的区域，而且也可以用于已建隧道的保温防冻系统升级改造。
【附图说明】
[0008]下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
[0009]图1是本发明所述的单端单引线电伴热带均热板的正视剖面结构图；
[0010]图2是本发明所述的单端单引线电伴热带均热板的左视剖面结构图；
[0011]图3是本发明所述的单端单引线电伴热带均热板的俯视结构图；
[0012]图4是本发明所述的单端双引线电伴热带均热板布线图；
[0013]图5是本发明所述的双端单引线电伴热带均热板布线图；
[0014]图6是本发明所述的双端双引线电伴热带均热板布线图；
[0015]图7是本发明所述的单端单引线电伴热带均热板的并联接线图；
[0016]图8是本发明所述的双端单引线电伴热带均热板的串并联接线图；
[0017]图9是本发明所述的电伴热带均热板沿隧道横断面在部分高度敷设示意图；
[0018]图10是本发明所述的电伴热带均热板在隧道壁面上的安装固定方式示意图。
[0019]图中，I为接线端子，2为伴热带芯线，3为热塑管，4为电伴热带，5为铆钉，6为支承柱，7为上传热板，8为下传热板，9为导热胶，10为安装孔，11为加热控制器，12为电线，13为接线盒，14为二次衬砌，15为隔热保温层，16为隧道路面，17隧道仰拱，18为膨胀塞，19为自攻钉，I为单端单引线均热板，π为单端双引线均热板，m为双端单引线均热板，IV为双端双引线均热板。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
[0021]如图1、图2、图3所示，本发明所述的单端单引线均热板包含有接线端子1、电伴热带4、传热板和支承柱;电伴热带4具有两根伴热带芯线2，其中的一根伴热带芯线2单独从电伴热带4的两端分别引出，伴热带芯线2的端部与接线端子I的连接部位压紧后施焊固定;在接线端子I根部和电伴热带4端部包覆热塑管3，伴热带芯线2的引出部分同样也包覆热塑管3，热塑管3具有绝缘作用；电伴热带4的敷设圈数、敷设长度和敷设间距，根据均热板的设计功率和均热板的面积确定;传热板包含上传热板7和下传热板8，上传热板7和下传热板8之间装有支承柱6，一方面起到支承隔离上传热板7和下传热板8，另一方面也具有固定限制电伴热带4纵向敷设长度的作用；以下传热板8或上传热板7为敷设面，围绕支承柱6敷设电伴热带4;在电伴热带4敷设完后，用导热胶9将电伴热带4之间的空间涂覆填满，具有增加导热性并使整个单端单引线均热板I的温度场分布趋于均匀化的作用;铆钉5穿过支承柱6，将上传热板7和下传热板8固定成一体;上传热板7和下传热板8上对应设置有安装孔10，传热板敷设在需要加热保温防冻的隧道二次衬砌14表面和隔热保温层15之间。
[0022]如图4所示，本发明所述的单端双引线均热板Π的组成结构，其与单端单引线均热板I的组成结构相同，但电伴热带4的两根伴热带芯线2的引出方式不同，即对于单端双引线均热板Π的伴热带芯线2的引出是在其中一端，电伴热带4的两根伴热带芯线2在同一端引出，另一端用热塑管包覆封闭绝缘。
[0023]如图5所示，本发明所述的双端单引线均热板m的组成结构，其与单端单引线均热板I的组成结构相同，但电伴热带4的两根伴热带芯线2的引出方式不同，即对于双端单引线均热板m的伴热带芯线2的引出是在两端，电伴热带4的两根伴热带芯线2分别在两端单独引出。
[0024]如图6所示，本发明所述的双端双引线均热板IV的组成结构，其与单端单引线均热板I的组成结构相同，但电伴热带4的两根伴热带芯线2的引出方式不同，即对于双端双引线均热板IV的伴热带芯线2的引出是在两端，电伴热带4的两根伴热带芯线2同时在两端各自引出。
[0025]如图5所示，是本发明所述的单端单引线均热板I的一种供电连接方式，接线盒13通过两根电线12将单端单引线均热板I的两根伴热带芯线2与加热控制器11以并联方式接线，其特点是每个单端单引线均热板I的加热过程不受其他均热板的温度状态影响，其加热过程具有独立性，单端单引线均热板I的并联个数需要根据设计确定。
[0026]如图6所示，是本发明所述的双端单引线均热板Π的一种供电连接方式，用接线盒13通过两个双端单引线均热板Π各自一端的接线端子I先将其串联在一起;然后再将两个双端单引线均热板Π各自另外一端的接线端子I用接线盒13与两根电线12以并联方式接线;两根电线12再与加热控制器11通过接线盒13连接;其特点是双端单引线均热板Π先串联后再并联，可降低加热功率，减少能量消耗。
[0027]如图7所示，是本发明所述的单端单引线均热板I沿隧道壁面在高度方向(横断面)敷设的一种方式，单端单引线均热板I被安装固定在二次衬砌14和隔热保温层15之间，其敷设高度由设计确定，而且其他类型引线的双端单引线均热板Π、双端单引线均热板m和双端双引线均热板IV等也同样敷设。
[0028]如图8所示，是本发明所述的单端单引线均热板I在隧道壁面上的安装固定的一种方式，首先在二次衬砌14表面按敷设位置设计要求钻孔，将膨胀塞18打入孔内；其次将单端单引线均热板I放置在安装孔10与膨胀塞18对准的位置处，拧入自攻钉19将单端单引线均热板I固定在二次衬砌14的表面上;最后，当应敷设的所有单端单引线均热板I都固定完成，且供电线路连接完成及试验检查后再敷设隔热保温层15。
[0029]尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述【具体实施方式】，上述【具体实施方式】仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板，包含有电伴热带(4)、传热板、支承柱(6)和接线端子(I)，其特征在于所述电伴热带(4)具有两根伴热带芯线(2)，所述伴热带芯线(2)的端部与所述接线端子(I)的连接部位压紧后施焊固定;所述传热板包含上传热板(7)和下传热板(8)，所述上传热板(7)和所述下传热板(8)之间装有所述支承柱(6);以所述下传热板(7)或所述上传热板(8)为敷设面，围绕所述支承柱(6)敷设所述电伴热带(4)，用导热胶(9)将所述电伴热带(4)之间的空间涂覆填满;铆钉(5)穿过所述支承柱(6)，将所述上传热板(7)和下传热板(8)固定成一体。2.根据权利要求1所述的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板，其特征在于所述上传热板(7)和所述下传热板(8)上对应设置有于隧道表面安装时的安装孔(10)。3.根据权利要求1所述的电伴热带均化传热式隧道保温防冻均热板，其特征在于所述传热板敷设在需要加热保温防冻的隧道二次衬砌(14)表面和隔热保温层(15)之间。
【文档编号】H05B3/34GK106050278SQ201610614933
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月31日
【发明人】储江伟, 苗广营, 李建成, 王文祖, 白璐, 陈胜利, 李洪亮
【申请人】东北林业大学, 青海省公路建设管理局, 中国公路工程咨询集团有限公司