冻结法施工用冷冻装置的制作方法

本实用新型涉及冻结施工技术领域，尤其涉及一种冻结法施工用冷冻装置。

背景技术：

自冻结法施工技术诞生以来，因其有极强的抗渗透性、冻结土体强度高、环保无污染等突出优点，被广泛应用地铁、深基坑、矿井等工程建设中。

目前，供水时往往将多根冷冻管串联，由于冷冻管长度较长，冷冻水自进入第一根冷冻管后，沿流程不断升温，导致吸热量慢慢减少，冷冻速度不断减慢；为保证沿程阻力损失较小，伸入冷冻管的管道管径较冷冻管管径小很多，很难保持在居中位置，当伸入管道（伸入冷冻管的管道）靠向冷冻管的某一侧，该侧冷冻水流量相对另一侧小很多，加剧了冷冻管径向平面内冷冻速度的不均匀；测量冻结情况的测温仪设置在冻结岩土表层， 其测量结果不能完全客观反映深层冻结岩土的冻结情况，其测量数据很可能误导施工人员做出错误判断，增加了出现安全质量事故的风险。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、冷冻速度快、冷冻均匀及能准确测温的冻结法施工用冷冻装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种冻结法施工用冷冻装置，包括冷冻器、供水管、回水管及埋设在土体中的多个冷冻管，前后相邻的冷冻管之间均连接有串联管以形成串联管路，所述供水管一端连接于所述冷冻器，其另一端伸入所述串联管路首端冷冻管的底部，所述回水管一端连接于冷冻器，其另一端与所述串联管路尾端冷冻管的顶部相连通，所述串联管的一端均连通于前一冷冻管的顶部，其另一端均伸入后一冷冻管的底部，所述供水管的伸入端和所述串联管的伸入端上均开设有多个调节孔。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述供水管上和所述串联管上的调节孔均沿管道的伸入方向分布逐渐稀疏。

所述供水管上和所述串联管上的调节孔的孔径均沿管道的伸入方向逐渐变小。

所述供水管的伸入端和各所述串联管的伸入端均设有用于保持其同轴于相应冷冻管的对中组件。

所述对中组件包括对称设置的两个半球体或对称设置的两个半圆片，两个半球体或两个半圆片均固定于供水管的伸入端或所述串联管的伸入端，其弧顶均接触于相应的冷冻管。

所述供水管的伸入端上和各所述串联管的伸入端上至少上下间隔设置两个对中组件。

还包括埋设在土体中的测温仪。

所述测温仪靠近所述串联管路尾端的冷冻管设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型冻结法施工用冷冻装置具有调节孔，调节孔能够调节冷冻管内不同深度的冷冻盐水流量，冷冻器中的冷冻盐水通过供水管进入冷冻管，其中大部分冷冻盐水沿供水管进入冷冻管，然后再沿着冷冻管和供水管之间的空间由冷冻管的底部向冷冻管的顶部流动，沿程吸收热量，温度不断升高；其中小部分冷冻盐水通过伸入管道的调节孔直接流入冷冻管和伸入管道之间的空间，与吸收了土体热量的大部分冷冻盐水混合，保持了冷冻盐水温度的恒定，保证了冷冻管沿程冷却速度的均匀性且提高了冷却速度；

2、本实用新型冻结法施工用冷冻装置的调节孔的分布密度和孔径由冷冻管的底部向顶部逐步变大，即在由冷冻管的底部向顶部方向，从调节孔中流入冷冻管和伸入管道之间的空间的冷冻盐水逐渐变大，保证了同一冷冻管冻结速度的均匀性且进一步加快了冷却速度；

3、本实用新型冻结法施工用冷冻装置具有对中组件，对中组件保持供水管的伸入端和串联管的伸入端同轴于冷冻管，即位于冷冻管正中心位置，使得了冷冻盐水在冷冻管径向平面流量保持均匀，保证了冷冻管径向平面冷却速度的均匀性；

4、本实用新型冻结法施工用冷冻装置具有测温仪，特别是测温仪靠近串联管路尾端的冷冻管设置，能够测量出冷冻土体中的最高温度，更好的体现整体冷冻效果。

附图说明

图1是本实用新型冻结法施工用冷冻装置的结构示意图。

图中各标号表示：

1、冷冻器；2、供水管；3、回水管；4、冷冻管；5、串联管；6、土体；7、调节孔；8、对中组件；9、测温仪。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1示出了本实施例的冻结法施工用冷冻装置，包括冷冻器1、供水管2、回水管3及埋设在土体6中的多个冷冻管4，前后相邻的冷冻管4之间均连接有串联管5以形成串联管路，供水管2一端连接于冷冻器1，其另一端伸入串联管路首端冷冻管4的底部，回水管3一端连接于冷冻器1，其另一端与串联管路尾端冷冻管4的顶部相连通，串联管5的一端均连通于前一冷冻管4的顶部，其另一端均伸入后一冷冻管4的底部，供水管2的伸入端和串联管5的伸入端上均开设有多个调节孔7。该结构中，冻结法施工用冷冻装置包括冷冻器1、供水管2、回水管3及多个冷冻管4（根据实际需要布设），冷冻管4两端封闭，所有冷冻管4间隔埋设在土体6中，前后相邻的冷冻管4通过串联管5连通以形成串联管路，供水管2、回水管3及串联管5的管径均小于冷冻管4，串联管5的一端均连通于前一冷冻管4的顶部，其另一端均由后一冷冻管4的顶端伸入至后一冷冻管4的底部，冷冻器1的出水端和回水端通过供水管2和回水管3分别连通于串联管路首端的冷冻管4和串联管路尾端的冷冻管4，供水管2由串联管路首端冷冻管4的顶端伸入至串联管路首端冷冻管4的底部，回水管3连接于串联管路尾端冷冻管4的顶部，供水管2的伸入端和串联管5的伸入端上（伸入管道上）均开设有多个调节孔7（调节孔7的数量与伸入管道管径的大小和/伸入长度相适应，管径越大和/或伸入长度越长，调节孔7的数量可设置越多），供水管2的伸入端上的调节孔7沿着供水管2的伸入端的周向和轴向分布，串联管5的伸入端上的调节孔7沿串联管5的伸入端的周向和轴向分布，调节孔7能调节冷冻管4内不同深度的冷冻盐水流量，冷冻器1中的冷冻盐水通过供水管2进入冷冻管4，其中大部分冷冻盐水沿供水管2进入冷冻管4，然后再沿着冷冻管4和供水管2之间的空间由冷冻管4的底部向冷冻管4的顶部流动，沿程吸收热量，温度不断升高；其中小部分冷冻盐水由伸入管道的调节孔7直接流入冷冻管4和伸入管道之间的空间，与吸收了土体6热量的大部分冷冻盐水混合，保持了冷冻盐水温度的恒定，保证了冷冻管4沿程冷却速度的均匀性且提高了冷却速度。

本实施例中，供水管2上和串联管5上的调节孔7均沿管道的伸入方向分布逐渐稀疏。该结构中，供水管2的伸入端上和串联管5的伸入端上的调节孔7均沿管道的伸入方向分布逐渐稀疏，即调节孔7的分布密度由冷冻管4的底部向顶部逐步变大，也就是说在由冷冻管4的底部向顶部方向，从调节孔7中流入冷冻管4和伸入管道之间的空间的冷冻盐水逐渐变大，由于大部分的冷冻盐水沿供水管2进入冷冻管4，然后再沿着冷冻管4和伸入管道之间的空间由冷冻管4的底部向冷冻管4的顶部流动，沿程吸收热量，温度不断升高，即由冷冻管4的底部向顶部，冷冻管4和伸入管道之间的大部分冷冻盐水的温度逐渐变高，在由冷冻管4的底部向冷冻管4的顶部逐步变大的小部分冷冻盐水中和作用下，保证了同一冷冻管4冻结速度的均匀性且进一步加快了冷却速度。

本实施例中，供水管2上和串联管5上的调节孔7的孔径均沿管道的伸入方向逐渐变小。该结构中，供水管2的伸入端上和串联管5的伸入端上的调节孔7的孔径均沿管道的伸入方向逐渐变小，即调节孔7的孔径由冷冻管4的底部向顶部逐步变大，也就是说在由冷冻管4的底部向顶部方向，从调节孔7中流入冷冻管4和伸入管道之间的空间的冷冻盐水逐渐变大，由于大部分的冷冻盐水沿供水管2进入冷冻管4，然后再沿着冷冻管4和伸入管道之间的空间由冷冻管4的底部向冷冻管4的顶部流动，沿程吸收热量，温度不断升高，即由冷冻管4的底部向顶部，冷冻管4和伸入管道之间的大部分冷冻盐水的温度逐渐变高，在由冷冻管4的底部向冷冻管4的顶部逐步变大的小部分冷冻盐水中和作用下，进一步保证了同一冷冻管4冻结速度的均匀性且更进一步加快了冷却速度。

本实施例中，供水管2的伸入端和各串联管5的伸入端均设有用于保持其同轴于相应冷冻管4的对中组件8。该结构中，供水管2的伸入端和各串联管5的伸入端与相应的冷冻管4之间均设有对中组件8，对中组件8用于保持伸入管道同轴于相应冷冻管4，对中组件8保持供水管2的伸入端和串联管5的伸入端同轴于冷冻管4，即位于冷冻管4正中心位置，使得了冷冻盐水在冷冻管4径向平面流量保持均匀，保证了冷冻管4径向平面冷却速度的均匀性。

本实施例中，对中组件8包括对称设置的两个半球体或对称设置的两个半圆片，两个半球体或两个半圆片均固定于供水管2的伸入端或串联管5的伸入端，其弧顶均接触于相应的冷冻管4。该结构中，对中组件8主要由对称设置的两个半球体组成，两个半球体均固定于供水管2的伸入端的周壁上或串联管5的伸入端的周壁上，并均与伸入管道的轴线同面，且其球面弧顶均接触于相应的冷冻管4的内壁，对中组件8或者主要由对称设置的两个半圆片组成，两个半圆片均固定于供水管2的伸入端的周壁上或串联管5的伸入端的周壁上，并均与伸入管道的轴线同面，且其弧顶均接触于相应的冷冻管4的内壁，此弧形结构的对中组件8，不仅能够保证伸入管道的对中性，同时，也能让伸入管道顺利伸入冷冻管4。

本实施例中，供水管2的伸入端上和各串联管5的伸入端上至少上下间隔设置两个对中组件8。该结构中，供水管2的伸入端上和各串联管5的伸入端上设置两个对中组件8，且两个对中组件8沿伸入管道上下间隔分布，两个对中组件8能够保证伸入管道对中稳定。

本实施例中，还包括埋设在土体6中的测温仪9。该结构中，测温仪9埋设在土体6中，特别是埋设在土体6中于冷冻管4的同等深度，更能体现土体6的真实性，也可在土体6中不同方位及不同深度均埋设测温仪9，全方位的测量土体6的温度。

本实施例中，测温仪9靠近串联管路尾端的冷冻管4设置。该结构中，测温仪9靠近串联管路尾端的冷冻管4设置，由于靠近串联管路尾端的冷冻管4的冷冻效果相对较差，相应位置的土体6的温度应该相对较高，在此位置测量，能够测量出冷冻土体6中的最高温度，以此体现整体冷冻效果。

在本实施例中，上述伸入管道指代的是供水管2的伸入端管道和/或串联管5的伸入端管道。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。