一端的冷凝液灌注孔3相通；第七管内空腔25、第八管内空腔26和第九管内空腔27互不相通。
[0024]如图5所不，本发明多段式热粧第三种实施例，包括筒状的壳体1，壳体1 一端的外壁上设有散热冷凝段翅片2，壳体1的两端分别设有冷凝液灌注孔3和保护帽4 ;沿远离散热冷凝段翅片2的方向、壳体1内依次设有第一个第三隔离器16、第一个支撑架17、第二个第三隔离器16和第二个支撑架17 ;支撑架17的结构如图6所示，支撑架17包括伞形的支撑架本体18，支撑架本体18的伞面上设有多个支撑架通孔19，支撑架17的开口端与壳体1内壁固接，支撑架17的尖端朝向壳体1设有散热冷凝段翅片2的一端；第三隔离器16包括圆台桶形的第三隔离器本体，第三隔离器本体直径较大端朝向散热冷凝段翅片2，并与壳体1内壁固接，第三隔离器本体直径较小端为封口端，该封口端端面上设有两个通孔；第一个第三隔离器16封口端端面上设有U形的第三冷凝芯管10，第三冷凝芯管10的两个管口分别与该第一个第三隔离器16上的两个通孔连通，第三冷凝芯管10端部与第一个支撑架17的尖端相接触；第二个第三隔离器16封口端端面上设有U形的第四冷凝芯管11，第四冷凝芯管11的两个管口分别与该第二个第三隔离器16上的两个通孔连通，第四冷凝芯管11端部与第二个支撑架17的尖端相接触；第一个隔离器16、第三冷凝芯管10和壳体1围成第十管内空腔28，第十管内空腔28与壳体1 一端的冷凝液灌注孔3相通；两个第三隔离器16、第三冷凝芯管10、第四冷凝芯管11和壳体1围成第^^一管内空腔29，第^^一管内空腔29与壳体1侧壁上的冷凝液灌注孔3相通，该冷凝液灌注孔3位于保护帽4内；该第二个第三隔离器16、该第二个支撑架17和壳体1围成第十二管内空腔30，第十二管内空腔30与位于壳体1另一端的冷凝液灌注孔3相通；第十管内空腔28、第十一管内空腔29和第十二管内空腔30互不相通。
[0025]如图7所示，本发明多段式热粧第五种实施例，该第五种实施例的结构与第一种实施例的结构基本相同，两者之间的区别在于:该第五种实施例中固接有第一冷凝芯管5的第一隔离器7直径较大端朝向散热冷凝段翅片2，第一冷凝芯管5的封口端背离散热冷凝段翅片2，第一冷凝芯管5的与引流支架13直径较小端固接，引流支架13直径较大端与壳体1内壁固接；第一冷凝芯管5、固接有第一冷凝芯管5的第一隔离器7和壳体1围成第十三管内空腔31，第十三管内空腔31与位于壳体1 一端的冷凝液灌注孔3相通；第一冷凝芯管5、第二冷凝芯管8、两个第一隔离器7和壳体1围成第十四管内空腔32，第十四管内空腔32与位于壳体1侧壁上的冷凝液灌注孔3相通；第十三管内空腔31、第十四管内空腔32和第三管内空腔21互不相通。
[0026]如图8所示，本发明多段式热粧第六种实施例，该第六种实施例的结构与第二种实施例的结构基本相同，两者之间的区别在于:第六种实施例中第三冷凝芯管10的两个管口朝向散热冷凝段翅片2，没有与第三冷凝芯管10固接的第一隔离器7，第三冷凝芯管10的两个管口分别与第三隔离器16直径较小端端面上的两个通孔连通，壳体1内还安装有支撑架17，支撑架17的尖端朝向第三冷凝芯管10，并与第三冷凝芯管10相接触；第三冷凝芯管10、第三隔离器16和壳体1围成第十五管内空腔33，第十五管内空腔33与位于壳体1一端的冷凝液灌注孔3相通；第三冷凝芯管10、第三隔离器16、第四冷凝芯管11、第二隔离器12和壳体1围成第十六管内空腔34，第十六管内空腔34与壳体1侧壁上的冷凝液灌注孔3相通；第十五管内空腔33、第十六管内空腔34和第六管内空腔24互不相通。
[0027]第一冷凝芯管5、第二冷凝芯管8、第三冷凝芯管10和第四冷凝芯管11均可以并排设置多个，以进一步增大换热面积。
[0028]使用本发明多段式热粧前需通过不同的冷凝液灌注孔3向各个管内空腔9内注入冷媒6。工作时:依据热粧使用地区粧侧土体温度在一年中随气温变化的不同，每一段的工作原理与现有的单根热粧相同，段与段之间的热交换通过冷凝芯管完成。
[0029]夏季空气温度较高时，现有的热粧由于冷凝段温度高于蒸发段而停止工作。本发明多段式热粧最上段粧侧为季节冻土，土体温度较高，一旦夜间气温低于粧侧土体温度，热粧的这一段立即启动工作，将土体中的热量导出。以此类推，以下各个热粧分段启动工作的条件便是相应蒸发段位置粧侧土体温度比上部冷凝芯管管壁温度要高。
[0030]冬季空气温度很低时，各个分段的热粧从上到下相继启动，将粧侧相应位置土体的热量导出。在这个阶段，多段式热粧各个分段的冷凝液起到冷量转存的作用，使得上部热粧季节冻土段最先快速冷冻，由于冻土导热速率大于融土，在冬季有利于大气自然冷冻效果的提尚。
[0031]本发明多段式热粧使得季节冻土段率先快速冻结，而冻土的导热速率为1.3，融土的导热速率是0.8，这就意味着多段式热粧会使得其周围土壤在冬季得到更为彻底的冷冻效果。此外，多段式热粧的制冷启动顺序是自上而下，因此在冬季热粧上段周围融土降温速度要大于下部，大大缩短了季节冻土段的冬季冻结时间。
[0032]本发明多段式热粧将现有的单根单腔热棒改为具有相对独立的多段多腔热棒，SP在壳体1中形成了多个蒸发段和冷凝段，增大了冷凝芯管的表面积，实现相邻空腔之间的充分的热交换，大大增加了热粧液体工质与周围土体的导热面积，为冬季冷量的大功率持续输入提供了条件，通过各段之间的串联关系，多段式热粧自上而下相继启动工作，使得多段式热粧在各个分段因粧周土壤温度不同而启动工作的温度不同，最上段的蒸发段处在季节冻土层中，夏季热粧通过吸收和储藏低温天气以及昼夜温差下的冷量并导入到周围土体中，保证了粧周季节冻土温度比同比平均气温低，从而大大提高了粧周影响范围内活动层的顶面标高。最下段在冬季开始启动工作，因此多段式热棒一年四季均可以启动工作。各个分段均充装有冷凝液，其与管壁土壤之间的热交换总面积将远大于传统热棒，因此多段式热棒的冬季工作功率远大于传统普通热棒。
[0033]另外，热粧的低温运行特征以及季节冻土的存在，使得热粧影响范围的季节冻土在每年六月推迟进入融冻期，九月份会提前进入冻结期，从而大大提高了单根热粧的年平均运行功率，更有效地保持多年冻土的长期稳定。
[0034]本发明多段式热粧大大提高了单根热粧的工作时间(一年四季均启动工作)。同时由于冻土的导热系数大于融土，土体在整个冬季比正常条件下吸收更多的冷量，从而保证了冻土层的长期稳定。
【主权项】
1.一种多段式热粧，包括壳体(1 )，壳体(1)一端的外壁上设有散热冷凝段翅片(2)，其特征在于，壳体(1)内设有至少一个隔离体，该至少一个隔离体将壳体(1)内部分成至少两个互不相通的管内空腔(9)，管内空腔(9)通过冷凝液灌注孔(3)与外界相通，每个管内空腔(9)内均灌注有冷媒(6)。2.根据权利要求1所述的多段式热粧，其特征在于，所述的隔离体上安装有至少一根冷凝芯管，当冷凝芯管为至少两根时，冷凝芯管并排设置。3.根据权利要求1或2所述的多段式热粧，其特征在于，所述的隔离体采用第一隔离器(7)、第二隔离器(12)或第三隔离器(16)。4.根据权利要求3所述的多段式热粧，其特征在于，所述的第一隔离器(7)为圆台筒形，第一隔离器(7)上安装有桶形的冷凝芯管，第一隔离器(7)直径较大端与壳体(1)内壁固接，第一隔离器(7)直径较小端与冷凝芯管的开口端固接。5.根据权利要求3所述的多段式热粧，其特征在于，所述的第二隔离器(12)为圆台桶形，第二隔离器(12)直径较大端与壳体(1)内壁固接，第二隔离器(12)直径较小端为封口端，该封口端设有U形的冷凝芯管，该冷凝芯管的开口端与第二隔离器(12)封口端固接。6.根据权利要求3所述的多段式热粧，其特征在于，所述的第三隔离器(16)为圆台桶形，第三隔离器(16)直径较大端与壳体(1)内壁固接，第三隔离器(16)直径较小端为封口端，该封口端端面上设有数量为偶数的通孔；第三隔离器(16)封口端端面上设有U形的冷凝芯管，冷凝芯管的两个管口分别与第三隔离器(16)上的两个通孔连通。7.根据权利要求1所述的多段式热粧，其特征在于，壳体(1)内安装有引流支架(13)或支撑架(17)； 所述的引流支架(13)包括圆台筒形的引流支架本体(14)，引流支架本体(14)直径较大端与壳体(1)内壁固接，引流支架本体(14)直径较小端朝向壳体(1)设有散热冷凝段翅片(2)的一端，引流支架本体(14)的侧壁上设有多个支架通孔(15); 所述的支撑架(17)包括伞形的支撑架本体(18)，支撑架本体(18)的伞面上设有多个支撑架通孔(19)，支撑架(17)的开口端与壳体(1)内壁固接，支撑架(17)的尖端朝向壳体(1)设有散热冷凝段翅片(2)的一端。
【专利摘要】一种多段式热桩，包括壳体，壳体一端的外壁上设有散热冷凝段翅片，壳体内设有至少一个隔离体，该至少一个隔离体将壳体内部分成至少两个互不相通的管内空腔，管内空腔通过冷凝液灌注孔与外界相通，每个管内空腔内均灌注有冷媒。该多段式热桩壳体内部分成多个独立的互不相通的空腔，加大了液体工质和桩周土体的接触面积，从而增大了单根热桩与周围土体之间的导热功率。热桩在桩身范围内针对不同桩周土体温度和大气温差分段启动工作，利用春、夏、秋三个季节的昼夜较差将季节冻土的热量导出大气层，实现热桩能够在一年四季都启动工作。
【IPC分类】F28D15/02, F24J3/08
【公开号】CN105352350
【申请号】CN201510934371
【发明人】熊治文, 牛伟民, 米维军
【申请人】中铁西北科学研究院有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月15日