隧道电热排水板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及隧道电热排水板。该排水板包括：构造在其第一表面上的多个间隔开的凸壳，各个相邻的凸壳之间的间隔形成了水流通道，设置在排水板内部的发热体，发热体能向水流通道内散发热量，以使水以液态形式流过水流通道。在将本实用新型的排水板贴合设置在隧道的缝隙处后，其不但可以引导水流，而且排水板内的发热体可防止水流发生冻结。
【专利说明】
隧道电热排水板
技术领域
[0001]本实用新型涉及岩土工程领域，特别涉及一种用于隧道渗漏水挂冰整治的电热排水板。
【背景技术】
[0002]目前，我国公路、水工、城市地铁以及铁路隧道的发展非常迅速，我国已成为世界上隧道工程数量最多、建设规模最大、技术条件最复杂、发展速度最快的隧道大国。数量巨大的隧道是一笔宝贵的社会财富，但是，由于水文地质条件、地形条件、气候条件、自然灾害以及设计、施工、运营管理等诸多环节中各种不利因素的影响，隧道在投入使用后会出现渗漏水病害，在冬季隧道上部衬砌渗漏水会结冰，隧道衬砌挂冰严重威胁到隧道内行车和行人的安全，每年工务部门需投入大量人力物力进行打冰作业，提高了隧道养护维修成本。目前常用整治隧道渗漏水挂冰的方法为在混凝土衬砌上凿槽引排，由于运营隧道天窗时间短、操作空间有限、施工环境恶劣等限制，凿槽引排工序复杂，需耗费大量天窗时间进行施工，且其整治效果有限。因此，研发一种施工工艺简单，整治效果明显的隧道渗漏水挂冰整治产品，具有十分重要的意义。
【实用新型内容】
[0003]针对上述问题，本实用新型提出了一种隧道电热排水板。在本实用新型的排水板的内部设置有发热体。排水板贴合设置在隧道的缝隙处以引导水流，排水板内的发热体可防止水流发生冻结。
[0004]根据本实用新型的隧道电热排水板包括:构造在其第一表面上的多个间隔开的凸壳，各个相邻的凸壳之间的间隔形成了水流通道，设置在排水板上的发热体。发热体能向水流通道内散发热量，以使水以液态形式流过水流通道。
[0005]在本实用新型的排水板的使用状态中，排水板以其第一表面贴合安装在隧道壁上并且封住隧道壁上的缝隙。这样，隧道壁和排水板的水流通道就形成了封闭的水流路径，由此该水流路径(或水流通道)可引导从缝隙内渗出的水沿隧道壁流走，而不是在隧道内任意滴落。此外，当隧道内的温度小于等于零摄氏度时，排水板内的发热体会发热而防止水流通道内的水结冰或将冰融化。由此，当隧道内的温度小于等于零摄氏度时，使用本实用新型的排水板仍然能够正常地将从缝隙内渗出的水引流走，而不是在隧道内形成危险的冰锥。
[0006]在一个实施例中，发热体设置在排水板的内部。这样，可以保护发热体。
[0007]在一个实施例中，在排水板的内部，与发热体间隔开地设置有温度传感器。温度传感器检测水流通道内的温度，当温度小于等于预定温度时，发热体开始发热；当温度高于预定温度时，发热体停止发热。该预定温度高于零摄氏度。通过设置温度传感器，可以仅在隧道内的温度很低时，发热体才开始发热。在水流通道内的较高时，停止加热。这样不但能确保水始终以液态方式流过水流通道，而且能够节省发热体发热所需要的电能。也可以避免水流通道内温度过高而损坏排水板或隧道内的其他设备。还应注意的是，在本实用新型中，预定温度高于零摄氏度。也就是说，水流通道内的水还未结冰之前，就开始对水进行加热，这样在水结冰之前，就开始对水进行加热，从而能更有效地避免水结冰。这在隧道内的气温以较快的速度降低时是非常有用的，这是由于随着外界温度快速降低，水往往会以更快的速度结冰。
[0008]考虑的隧道内部的实际情况，在一个优选的实施例中，预定温度为大于等于2°C到小于等于3 °C中的任意一个值。例如，预定温度可以为2 °C、2.3 °C、2.5 °C、2.8 °C或3 °C。
[0009]在一个实施例中，在排水板的内部，与发热体和温度传感器间隔开地设置有压力传感器。当温度小于等于预定温度时，压力传感器检测水流通道内的压力，当压力小于等于预定压力时，发热体以第一功率来发热；当压力大于预定压力时，发热体以第二功率来发热，第二功率大于所述第一功率。通过设置压力传感器，可更加准确地判断水流通道内的水是否结冰，这是由于水冻结结冰时，体积会膨胀而导致排水板与隧道壁之间的压力增大。由此，当水流通道内的水未结冰时，发热体仅以较小的第一功率来发热，以避免水结冰。而当水流通道内的水已经未结冰时，发热体则以较大的第二功率来发热，以将冰快速熔化掉。这样，通过设置压力传感器，能够更加精确地控制发热体的功率，不但达到节约能量的目的，而且在水快速结冰的情况下，能够更快速地将冰快速熔化掉。
[0010]在一个实施例中，预定压力高于I大气压。例如，预定压力为1.5大气压。
[0011 ]在一个实施例中，多个的凸壳沿排水板的纵向方向排列成多列，水流通道包括处于相邻列的凸壳之间主通道和处于同列相邻的凸壳之间支通道。在将这种排水板安装在隧道壁上后，主通道沿隧道的周向而延伸，支通道的延伸方向则偏离了隧道的周向，例如沿隧道的长度方向而延伸。由此，主通道可以引导水尽量以最短的路径流走，从而起到快速排水的作用。此外，水还可以以较小的流量在支通道内流动。这实际上相当于增加了主通道的表面积，并且因此使得主通道和支通道内的水量都变得较小，有助于将水快速加热或将冰快速熔化。
[0012]在一个实施例中，发热体设置为对应于主通道，温度传感器设置为对应于支通道。在这种情况下，发热体的延伸方向与主通道的延伸方向相同，从而有助于快速加热水流通道内的水。温度传感器设置为偏离发热体，有助于简化排水板的生产工艺。
[0013]在一个实施例中，主通道包括相间分布的第一类主通道和第二类主通道，发热体设置为对应于第一类主通道和第二类主通道中的一类，温度传感器设置为对应于支通道和/或所述第一类主通道和第二类主通道中的另一类。在这种情况下，发热体的延伸方向与第一类主通道和第二类主通道的延伸方向相同，同样有助于快速加热水流通道内的水。此夕卜，在这种情况下，仅有一半的主通道内的水由加热体直接加热，而其余的主通道内的水通过热传递而间接加热，这样就省去了很多加热体，有助于降低生产成本。考虑到排水板的实际宽度较小，这种加热方式足以能够实现将水快速加热或将冰快速熔化。温度传感器设置为偏离发热体，也有助于简化排水板的生产工艺。
[0014]在一个实施例中，在排水板的第二表面上设置有保温材料层。保温材料层可以尽量减小水流通道内的热量向外散发，这有助于节约能量并提高加热效率。
[0015]在一个实施例中，在排水板的两条纵向边缘上构造有凸起的封装条带，封装条带上设有封装胶和贯穿孔。由于封装条带的面积较小，因此仅使用很少量的胶粘和钉子就能非常快地将排水板固定在隧道壁上，这对于天窗时间非常短的铁路隧道来说是非常重要的。
[0016]在一个实施例中，排水板由柔性材料制成。这样，排水板可顺应隧道壁的变化而变化，由此实现排水板紧密地贴合在隧道壁上。这对于维修既有线路的隧道来说是很有必要的。
[0017]在一个实施例中，安装条带上设有封装胶和贯穿孔。
[0018]在一个实施例中，安装条带内表面与所述凸壳顶部平齐。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的隧道电热排水板的优点在于:(I)在将排水板贴合安装在隧道壁上并且封住隧道壁上的缝隙后，在隧道壁和排水板之间就形成了封闭的水流路径，由此该水流路径(或水流通道)可引导从缝隙内渗出的水沿隧道壁流走，而不是在隧道内任意滴落。(2)当隧道内的温度小于等于零摄氏度时，排水板内的发热体会发热而防止水流通道内的水结冰或将冰融化，进而将水引流走，而不是在隧道内形成危险的冰锥。
【附图说明】
[0020]在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中:
[0021]图1是根据本实用新型的第一实施例的隧道电热排水板的结构示意图；
[0022]图2是图1所示的排水板的侧视图；
[0023]图3是根据本实用新型的第二实施例的隧道电热排水板的结构示意图；
[0024]图4是根据本实用新型的第三实施例的隧道电热排水板的结构示意图；
[0025]图5是根据本实用新型的第四实施例的隧道电热排水板的结构示意图。
[0026]在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0028]图1示意性地显示了第一实施例的隧道电热排水板10(以下简称为排水板10)的结构。如图1所示，排水板1大体呈长方形。以图1中的坐标系为基准，y轴方向为纵向，X轴方向为横向，因此排水板10的纵向方向的长度大于横向方向的长度。在将排水板10贴合安装在隧道壁I上后，排水板1的纵向与隧道的环向方向相同，排水板1的横向则大体与隧道的环向方向垂直(即，为隧道的延伸方向)。排水板10优选以柔性材料制成，以使得排水板10能顺应隧道壁I的变化，从而实现良好地封住隧道壁I上的缝隙2。柔性材料例如可以为具有柔性的ABS塑料。当然，任何其他适当的材料也可以使用。
[0029]下面来详细描述排水板10的具体结构。如图1所示，在排水板10的第一表面11上构造有多个间隔开的凸壳12。各个相邻的凸壳12之间的间隔形成了水流通道13(如图1中两条虚线所限定的范围)。在图1所示的实施例中，凸壳12沿排水板10的纵向方向成排列成多列。这样，水流通道13可包括处于相邻列的凸壳12之间主通道131和处于同列相邻的凸壳12之间支通道132。
[0030]在排水板10的两条纵向边缘上构造有凸起的封装条带14。在封装条带14上设有封装胶和贯穿孔15。贯穿孔15用于将排水板10安装在隧道壁I上，例如通过钉子(未示出)。封装胶同样用于安装排水板10，此外其还可以将排水板10的边缘与隧道壁I之间密封，以防止水流通道13(8卩，主通道131和支通道132)内的水流到排水板10之外。这样，从缝隙2内渗出的水就可以沿着排水板10与隧道壁I之间的路径(S卩，水流通道13)流走。
[0031 ] 在排水板1的安装状态中，主通道131是纵向的，S卩沿着隧道的周向延伸；而支通道132则偏离隧道的周向延伸，甚至是沿横向的。这导致主通道131内的水量大于支通道132内的水量。
[0032]在隧道内的温度降低时，为了防止水流通道13内的水结冰，在排水板10内设置了发热体16。发热体16在通电后向水流通道13内散发热量，以使水以液态形式流过水流通道13 ο发热体16例如可以为由绝缘材料包裹的电阻丝。在图1所示的实施例中，发热体16设置在主通道131内。例如，在主通道131内设置有容纳发热体16的凸起300。这是由于主通道131是水流的主要通道，从而有助于快速加热水流通道13内的水。考虑到支通道132较短并且与主通道131距离很近，而且支通道132内的水流较小，可以不在对应于支通道132的区域内设置发热体，而借助于热传递间接加热。当然，如有必要，也可以在对应于支通道132的区域内设置发热体。
[0033]为了避免热量耗散，在排水板10的第二表面20上设置有保温材料层200。保温材料可选用聚氨酯、岩棉等材料。
[0034 ]为了精确地控制发热体16的工作，可以在排水板1的内部，与发热体16间隔开地设置温度传感器17。在图1所示的实施例中，温度传感器17设置在支通道132内。此外，在排水板10之外还设置有一个外接的控制器18，在控制器18内设有预定温度。控制器18接收来自温度传感器17的温度信号并基于预定温度和温度信号来控制发热体16的电源101的接通与断开，从而控制发热体16是否发热。例如，控制器18内的预定温度为3°C ο当来自温度传感器17的温度信号指示支通道132内的温度小于等于:TC时，发热体16开始发热。当来自温度传感器17的温度信号指示支通道132内的温度高于3°C时，发热体16停止发热。由于支通道132内的水是间接加热的，因此如果支通道132内的温度高于3 °C，则主通道131内的水必然已经为3°C 了，或者高于:TC。由此，在支通道132内设置温度传感器17，能够确保将水流通道13内所有的水都被加热成液态。此外，温度传感器17还可以节省电能和避免水流通道内温度过高而损坏排水板10或隧道内的其他设备。
[0035]图3显示了第二实施例的隧道电热排水板10’ (以下简称为排水板10 ’)的结构。排水板10’的结构与排水板10的结构大体相同，这里仅描述不同之处。
[0036]在排水板10’中，主通道131包括两类主通道，即第一类主通道1311和第二类主通道1312。第一类主通道1311和第二类主通道1312相间分布。发热体16仅设置为对应于第一类主通道1311或第二类主通道1312。温度传感器17设置为对应于支通道132或第二类主通道1312或第一类主通道1311。例如，在图3所示的实施例中，发热体16仅设置在对用于第一类主通道1311的区域内，温度传感器17设置在对用于支通道13的区域内。温度传感器17还可以设置在对用于第二类主通道1312的区域内。考虑到排水板10’的宽度较小，例如一般为50cm?lm，排水板10’的加热方式足以能够实现将水快速加热或将冰快速熔化。
[0037]为了更精确地控制发热体16的工作，可以在在排水板1的内部，与发热体16和温度传感器17间隔开地设置压力传感器19。在图4所示的第三实施例中，温度传感器17设置在一部分的支通道132内，压力传感器19设置在另一部分的支通道132内。控制器18内不但设有预定温度，还设有预定压力。这样，控制器18接收来自温度传感器17的温度信号和来自压力传感器19的压力信号，并基于预定温度和温度信号，以及预定压力和压力信号来控制发热体16的工作。例如，控制器18内的预定温度为:TC，预定压力为1.5大气压。当来自温度传感器17的温度信号指示支通道132内的温度高于3°C时，发热体16不发热。当来自温度传感器17的温度信号指示支通道132内的温度小于等于:TC，并且来自压力传感器19的压力信号小于等于1.5大气压时，发热体16发热。由于此时支通道132内的压力较小，说明仅有少量的水结冰而使得排水板10和隧道壁I之间产生了较小的压力。这时，发热体16以较小的第一功率来发热，以熔化所产生的少量的冰。当来自压力传感器19的压力信号大于1.5大气压时，说明有大量的水结冰而使得排水板10和隧道壁I之间产生了较大的压力。这时，发热体16以较大的第二功率来发热，以快速熔化所产生的大量的冰。本领域的技术人员可根据隧道的实际情况来设置第一功率和第二功率的具体值。
[0038]图5显示了第四实施例的排水板10与图4所示的排水板10的结构大体相同，这里仅描述不同之处。
[0039]在图5所示的排水板10中，主通道131包括两类主通道，即第一类主通道1311和第二类主通道1312。第一类主通道1311和第二类主通道1312相间分布。发热体16仅设置为对应于第一类主通道1311或第二类主通道1312。温度传感器17和压力传感器19设置为对应于支通道132或第二类主通道1312或第一类主通道1311。例如，如图5所示，发热体16仅设置在对用于第一类主通道1311的区域内，温度传感器17设置在对用于支通道13的区域内，压力传感器19设置在对用于第二类主通道1312的区域内。考虑到排水板10’的宽度较小，例如一般为50cm?lm，排水板10’的加热方式足以能够实现将水快速加热或将冰快速熔化。
[0040]虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【主权项】
1.一种隧道电热排水板，其特征在于，包括: 构造在其第一表面上的多个间隔开的凸壳，各个相邻的凸壳之间的间隔形成了水流通道， 设置在所述排水板上的发热体，所述发热体能向所述水流通道内散发热量，以使水以液态形式流过所述水流通道。2.根据权利要求1所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述发热体设置在所述排水板的内部。3.根据权利要求2所述的隧道电热排水板，其特征在于，在所述排水板的内部，与所述发热体间隔开地设置有温度传感器。4.根据权利要求3所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述多个的凸壳沿所述排水板的纵向方向排列成多列， 所述水流通道包括处于相邻列的凸壳之间主通道和处于同列相邻的凸壳之间支通道。5.根据权利要求4所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述主通道包括相间分布的第一类主通道和第二类主通道，所述发热体设置为对应于所述第一类主通道和第二类主通道中的一类，所述温度传感器设置为对应于所述支通道和/或所述第一类主通道和第二类主通道中的另一类。6.根据权利要求4所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述发热体设置为对应于所述主通道，所述温度传感器设置为对应于所述支通道。7.根据权利要求1到6中任一项所述的隧道电热排水板，其特征在于，在所述排水板的第二表面上设置有保温材料层。8.根据权利要求1到6中任一项所述的隧道电热排水板，其特征在于，在所述排水板的两条纵向边缘上构造有凸起的安装条带。9.根据权利要求8所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述安装条带上设有封装胶和贯穿孔。10.根据权利要求8所述的隧道电热排水板，其特征在于，所述安装条带内表面与所述凸壳顶部平齐。
【文档编号】E21F16/02GK205638544SQ201620293505
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】马伟斌, 郭小雄, 付兵先, 马超锋, 杜晓燕, 柳墩利, 张伟, 王志伟, 安哲立, 邹文浩, 牛亚彬, 李尧
【申请人】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所, 中国铁道科学研究院