盾构系统的外循环水冷却方法及其冷却装置与流程

本发明涉及循环水冷却技术领域，具体涉及一种盾构系统的外循环水冷却方法及其冷却装置。

背景技术：

城市轨道交通的施工过程中，为了确保盾构系统能够保持正常工作状态，需要利用冷却系统使得盾构系统时刻保持在预设的理想温度。尤其针对南方高热天气，盾构系统的冷却效果的好坏是盾构系统能否保持正常工作的关键。盾构系统的冷却机构主要包括内循环冷却装置和外循环冷却装置。通过内循环冷却装置将盾构机运转时产生的热量交换至内循环水上；再利用热交换器将热量置换到外循环冷却装置的外循环水上；最后将外循环水的热量置换到空气中并排出。传统的外循环水冷却装置的冷却效率较低，无法及时的将热量置换到空气中去。

技术实现要素：

基于此，提出了一种盾构系统的外循环水冷却方法及其冷却装置，冷却效率较高，能够及时的将热量置换到空气中去。

其技术方案如下：

一方面，提供了一种盾构系统的外循环水冷却方法，包括以下步骤：

利用外循环水管路将外循环水导入循环水池内；

对循环水池内的水温进行检测；

若检测到循环水池内的水温高于第一预设温度，则利用二次循环管路对循环水池内的水进行二次循环冷却。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，在所述利用外循环水管路将外循环水导入循环水池内的步骤中，包括：使所述外循环水依次通过外循环主管道及外循环副管道，通过所述外循环副管道将所述外循环水排入所述循环水池内，其中，所述外循环主管道的直径大于所述外循环副管道的直径。

在其中一个实施例中，通过所述外循环副管道的侧壁上的出液口将所述外循环水排入所述循环水池内。

在其中一个实施例中，在所述利用二次循环管路对循环水池内的水进行二次循环冷却的步骤中，包括：对所述外循环水管路内的水压进行检测，将循环水池内的水导入所述二次循环管路内并使所述二次循环管路内的水压大于或等于所述外循环水管路内的水压；将所述二次循环管路内的水二次循环冷却后导入所述循环水池内。

在其中一个实施例中，在所述对所述外循环水管路内的水压进行检测，将循环水池内的水导入所述二次循环管路内并使所述二次循环管路内的水压大于或等于所述外循环水管路内的水压的步骤中，包括：对所述二次循环管路内的水压进行检测，并使所述外循环水管路内的水压与所述二次循环管路内的水压的差值处于预设压差范围内。

在其中一个实施例中，在所述将所述二次循环管路内的水二次循环冷却后导入所述循环水池内的步骤中，包括：使所述循环水池内的水依次通过二次循环主管道及外循环副管道，通过所述外循环副管道将所述循环水池内的水重新导入所述循环水池内，其中，所述二次循环主管道的直径大于所述外循环副管道的直径。

在其中一个实施例中，在所述将所述二次循环管路内的水二次循环冷却后导入所述循环水池内的步骤后，包括：对循环水池内的水温再次进行检测；若检测到循环水池内的水温与所述第一预设温度的温差在第一预设温度范围内，则降低所述二次循环管路内的水压。

上述实施例的盾构系统的外循环水冷却方法，至少具有以下优点：(1)、能够高效的对外循环水进行冷却，及时的将外循环水的热量置换到空气中去；(2)、能够动态调节外循环水管路内的水压与所述二次循环管路内的水压的差值，避免出现外循环水倒灌的问题，也能保证能够正常的对循环水池内的水进行二次循环冷却；(3)、使得循环水池内的水温处于正常温度范围内，不会对外循环水的冷却造成影响。

另一方面，提供了一种盾构系统的外循环水冷却装置，包括：循环水池；外循环水管路，所述外循环水管路用于将外循环水导入所述循环水池内；第一温度检测元件，所述第一温度检测元件用于对循环水池内的水温进行检测；及二次循环管路，所述二次循环管路用于对循环水池内的水进行二次循环冷却。

上述盾构系统的外循环水冷却装置，使用时，内循环水将热量置换到外循环水后，通过外循环水管道将外循环水导入到循环水池内，从而使得外循环水能够将热量置换给空气，从而完成外循环水的冷却降温；随着外循环水持续的进入循环水池内，循环水池内的水温会上升，利用第一温度检测元件对循环水池内的水温进行实时检测，保证能够对循环水池内的水温做到动态监控，避免循环水池内的水温过高而影响外循环水的冷却效果；当检测到循环水池内的水温过高，利用二次循环管路对循环水池内的水进行二次循环冷却，从而对循环水池内的水进行降温处理，保证循环水池内的水温时刻处于正常范围内而不会对外循环水的冷却造成影响，保证外循环水能够高效的得到冷却。

在其中一个实施例中，所述外循环水管路包括外循环主管道及外循环副管道，所述二次循环管路包括二次循环主管道及所述外循环副管道，所述外循环副管道设置于所述外循环主管道与所述二次循环主管道之间，通过所述外循环副管道连通所述外循环主管道与所述二次循环主管道，且所述外循环副管道设有出液口，所述外循环主管道的直径及所述二次循环主管道的直径均大于所述外循环副管道的直径。

在其中一个实施例中，盾构系统的外循环水冷却装还包括第一水压检测元件和第一泵体，所述第一水压检测元件用于对所述外循环水管路内的水压进行检测，所述第一泵体用于将循环水池内的水导入所述二次循环管路内并使所述二次循环管路内的水压大于或等于所述外循环水管路内的水压。

附图说明

图1为一个实施例的盾构系统的外循环水冷却方法的流程图；

图2为另一个实施例的盾构系统的外循环水冷却方法的流程图；

图3为一个实施例的盾构系统的外循环水冷却装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、循环水池，200、外循环水管路，210、外循环主管道，300、二次循环管路，310、二次循环主管道，400、第一温度检测元件，500、外循环副管道，510、出液口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”、“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当元件被称为“固设于”另一个元件，或与另一个元件“固定连接”，它们之间可以是可拆卸固定方式也可以是不可拆卸的固定方式。当一个元件被认为是“连接”、“转动连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于约束本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明中所述“第一”、“第二”、“第三”等类似用语不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

如图1及图2所示，在一个实施例中，提供了一种盾构系统的外循环水冷却方法，包括以下步骤：

s100：利用外循环水管路200将外循环水导入循环水池100内。如此，内循环水将热量置换到外循环水后，通过外循环水管道将外循环水导入到循环水池100内，从而使得外循环水能够将热量置换给空气，从而完成外循环水的冷却降温。

如图3所示，具体到本实施例中，在利用外循环水管路200将外循环水导入循环水池100内的步骤中，包括：s110：使外循环水依次通过外循环主管道210及外循环副管道500，通过外循环副管道500将外循环水排入循环水池100内，其中，外循环主管道210的直径大于外循环副管道500的直径。如此，将外循环水依次通过外循环主管道210和外循环副管道500，由于外循环主管道210的直径大于外循环副管道500的直径，使得外循环水进入外循环副管道500内后流速加快，从而使得外循环水能够更快、更好的与外界进行热交换，提高了外循环水的冷却效率。

如图3所示，进一步地，通过外循环副管道500的侧壁上的出液口510将外循环水排入循环水池100内。如此，外循环水进入外循环副管道500内后流速加快，再通过外循环副管道500的侧壁上的出液口510将外循环水喷出而进入循环池内，使得外循环水喷出的距离变远，延长了外循环水与空气接触的时间，更有利于外循环水与空气进行热交换，提高了外循环水的冷却效率。其中，出液口510的形状可以设置为规则的圆形、多边形等形状，也可以设置为不规则的折线形等形状；优选为不规则的形状，如此，能够破坏外循环水喷出时的状态，使得外循环水更多的与空气接触而进行热量交换。

s200：对循环水池100内的水温进行检测。如此，随着外循环水持续的进入循环水池100内，循环水池100内的水温会上升，利用第一温度检测元件400对循环水池100内的水温进行实时检测，保证能够对循环水池100内的水温做到动态监控，避免循环水池100内的水温过高而影响外循环水的冷却效果。其中，第一温度检测元件400可以是设置于循环水池100内壁的温度传感器，或者是插入循环水池100内的测温探头，只需能够对循环水池100内的水温进行检测即可。

s300：若检测到循环水池100内的水温高于第一预设温度，则利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却。如此，检测到循环水池100内的水温过高，利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却，从而对循环水池100内的水进行降温处理，保证循环水池100内的水温时刻处于正常范围内而不会对外循环水的冷却造成影响，保证外循环水能够高效的得到冷却。其中，第一预设温度可以根据实际使用需求进行灵活的调整，例如可以是25℃、30℃或其他温度。

具体到本实施例中，在利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却的步骤中，包括：s310：对外循环水管路200内的水压进行检测，将循环水池100内的水导入二次循环管路300内并使二次循环管路300内的水压大于或等于外循环水管路200内的水压。如此，若检测到循环水池100内的水温高于第一预设温度，先利用第一水压检测元件对外循环水管路200的水压进行检测，再打开二次循环管路300的第一泵体而将循环水池100内的水导入二次循环管路300内，使得二次循环管路300内的水压上升至大于或等于外循环水管路200内的水压，从而使得循环水池100内的水能够顺畅的进入二次循环管路300内而进行二次循环冷却。s320：将二次循环管路300内的水二次循环冷却后导入循环水池100内。如此，将温度较高的循环水池100内的水经过二次循环管路300进行二次循环冷却后再次导入原循环水池100内，不需额外增设蓄水池，简化了布置结构，也节省了成本。第一泵体可以是液压泵、离心泵或其他能够抽取液体的泵体。

具体到本实施例中，在对外循环水管路200内的水压进行检测，将循环水池100内的水导入二次循环管路300内并使二次循环管路300内的水压大于或等于外循环水管路200内的水压的步骤中，包括：s311：对二次循环管路300内的水压进行检测，并使外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值处于预设压差范围内。如此，利用第一水压检测元件对外循环水管路200的水压进行检测，利用第二水压检测元件对二次循环管路300内的水压进行检测，能够动态调节外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值，避免因二次循环管路300内的水压过度的大于外循环水管路200内的水压而出现外循环水倒灌的问题，保证外循环水能够顺畅的排出而进行冷却。预设压差范围可以根据实际使用需要进行灵活的调节，只需满足不会出现外循环水倒灌的问题即可。

在一个实施例中，在将二次循环管路300内的水二次循环冷却后导入循环水池100内的步骤中，包括：s321：使循环水池100内的水依次通过二次循环主管道310及外循环副管道500，通过外循环副管道500将循环水池100内的水重新导入循环水池100内，其中，二次循环主管道310的直径大于外循环副管道500的直径。如此，将循环水池100内的水依次通过二次循环主管道310和外循环副管道500，由于二次循环主管道310的直径大于外循环副管道500的直径，使得循环水池100内的水进入外循环副管道500内后流速加快，从而使得循环水池100内的水能够更快、更好的与外界进行热交换，提高了循环水池100内的水的冷却效率。循环水池100内的水进入外循环副管道500内后流速加快，再通过外循环副管道500的侧壁上的出液口510将水喷出而再次进入循环池内，使得水喷出的距离变远，延长了水与空气接触的时间，更有利于水与空气进行热交换，提高了循环水池100内的水的冷却效率。

进一步地，在将二次循环管路300内的水二次循环冷却后导入循环水池100内的步骤后，包括：s322：对循环水池100内的水温再次进行检测。如此，利用第一温度检测元件400对循环水池100内的水温进行实时检测，便于根据循环水池100内的水温进行相应的操作。s323：若检测到循环水池100内的水温与第一预设温度的温差在第一预设温度范围内，则降低二次循环管路300内的水压。如此，利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却的过程中，循环水池100内的水温下降，当检测到循环水池100内的水温与第一预设温度的温差在允许范围内时，即可调整二次循环管路300内的水压而使得二次循环管路300内的水压缓慢下降，避免因二次循环管路300内的水压持续大于外循环水管路200内的水压而影响外循环水管路200将外循环水导入循环水池100内以对外循环水进行冷却，对二次循环管路300内的水压的降低可以持续到直至循环水池100内的水温等于或小于第一预设温度，从而可以停止第一泵体将循环水池100内的水送入二次循环管路300；具体地，调整二次循环管路300内的水压而使得二次循环管路300内的水压缓慢下降，避免由二次循环主管道310内进入外循环副管道500的水的水压持续大于或过度大于由外循环主管道210内进入外循环副管道500的外循环水的水压，防止出现外循环水倒灌的问题，保证外循环水能够持续得到冷却，也能使得外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值逐渐变小，逐步提升外循环水进入外循环副管道500的流量，保证外循环水的冷却效率。

需要进行说明的是，第一水压检测元件可以是设置于外循环水管路200内壁的压力传感器，也可以是伸入外循环水管路200内的测压探头，只需满足能够对外循环水管路200内的水压进行检测即可。第二水压检测元件可以是设置于二次循环管路300内壁的压力传感器，也可以是伸入二次循环管路300内的测压探头，只需满足能够对二次循环管路300内的水压进行检测即可。

当然，利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却的过程中，也可以单独设置相应的冷却管道，即不需如上述实施例的使得外循环水管路200与二次循环管路300共用外循环副管道500，只需满足能够对循环水池100内的水进行二次循环冷却即可。

上述实施例的盾构系统的外循环水冷却方法，至少具有以下优点：(1)、能够高效的对外循环水进行冷却，及时的将外循环水的热量置换到空气中去；(2)、能够动态调节外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值，避免出现外循环水倒灌的问题，也能保证能够正常的对循环水池100内的水进行二次循环冷却；(3)、使得循环水池100内的水温处于正常温度范围内，不会对外循环水的冷却造成影响。

如图3所示，在一个实施例中，还提供了一种盾构系统的外循环水冷却装置，包括：循环水池100；外循环水管路200，外循环水管路200用于将外循环水导入循环水池100内；第一温度检测元件400，第一温度检测元件400用于对循环水池100内的水温进行检测；及二次循环管路300，二次循环管路300用于对循环水池100内的水进行二次循环冷却。

上述实施例的盾构系统的外循环水冷却装置，使用时，内循环水将热量置换到外循环水后，通过外循环水管道将外循环水导入到循环水池100内，从而使得外循环水能够将热量置换给空气，从而完成外循环水的冷却降温；随着外循环水持续的进入循环水池100内，循环水池100内的水温会上升，利用第一温度检测元件400对循环水池100内的水温进行实时检测，保证能够对循环水池100内的水温做到动态监控，避免循环水池100内的水温过高而影响外循环水的冷却效果；当检测到循环水池100内的水温过高，利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却，从而对循环水池100内的水进行降温处理，保证循环水池100内的水温时刻处于正常范围内而不会对外循环水的冷却造成影响，保证外循环水能够高效的得到冷却。

如图3所示，在一个实施例中，外循环水管路200包括外循环主管道210及外循环副管道500，二次循环管路300包括二次循环主管道310及外循环副管道500，外循环副管道500设置于外循环主管道210与二次循环主管道310之间，通过外循环副管道500连通外循环主管道210与二次循环主管道310，且外循环副管道500设有出液口510，外循环主管道210的直径及二次循环主管道310的直径均大于外循环副管道500的直径。如此，外循环水进入外循环副管道500内后流速加快，再通过外循环副管道500的侧壁上的出液口510将外循环水喷出而进入循环池内，使得外循环水喷出的距离变远，延长了外循环水与空气接触的时间，更有利于外循环水与空气进行热交换，提高了外循环水的冷却效率；将循环水池100内的水依次通过二次循环主管道310和外循环副管道500，由于二次循环主管道310的直径大于外循环副管道500的直径，使得循环水池100内的水进入外循环副管道500内后流速加快，从而使得循环水池100内的水能够更快、更好的与外界进行热交换，提高了循环水池100内的水的冷却效率；同时，外循环水管路200与二次循环管路300共用外循环副管道500，也便于盾构系统的外循环水冷却装置的管道布置，使得盾构系统的外循环水冷却装置结构紧凑，节省空间。沿外循环主管道210的长度方向或二次循环主管道310的长度方向，可以设置至少两个外循环副管道500，通过至少两个外循环副管道500将外循环主管道210和二次循环主管道310连通，从而增加了水与空气的接触面积，增强了冷却效果。

进一步地，盾构系统的外循环水冷却装置还包括第一开关阀(未示出)，第一开关阀用于控制二次循环主管道310的导通与截止。如此，循环水池100内的水温小于第一预设温度时，第一开关阀使得二次循环主管道310截止，避免外循环水经过二次循环主管道310而直接进入循环水池100内，保证外循环水的冷却效果；当循环水池100内的水温大于第一预设温度而需要对循环水池100内的水进行二次循环冷却时，第一开关阀使得二次循环主管道310导通，即可使得循环水池100内的水顺畅的进入二次循环主管道310内而进行二次循环冷却。第一开关阀可以设置为气压阀、液压阀或其他能够控制二次循环主管道310的导通与截止的元件。

更进一步地，盾构系统的外循环水冷却装置还包括第一单向阀(未示出)，第一单向阀设置于外循环主管道210内，第一单向阀用于限制水从外循环副管道500流入外循环主管道210内。如此，利用第一单向阀限制水的流通方向，即第一单向阀允许外循环水从外循环主管道210流入到外循环副管道500内，而限制水从外循环副管道500流入外循环主管道210内，能够限制水的倒灌，保证外循环水能够顺畅的排出而进行冷却。第一单向阀可以是弹簧式或重力式，只需满足能够对液体的流向进行选择即可。第一单向阀可以靠近外循环主管道210的出液端设置，阻隔效果好。

在一个实施例中，盾构系统的外循环水冷却装置还包括第一水压检测元件(未示出)和第一泵体(未示出)，第一水压检测元件用于对外循环水管路200内的水压进行检测，第一泵体用于将循环水池100内的水导入二次循环管路300内并使二次循环管路300内的水压大于或等于外循环水管路200内的水压。如此，若检测到循环水池100内的水温高于第一预设温度，先利用第一水压检测元件对外循环水管路200的水压进行检测，再打开二次循环管路300的第一泵体而将循环水池100内的水导入二次循环管路300内，使得二次循环管路300内的水压上升至大于或等于外循环水管路200内的水压，从而使得循环水池100内的水能够顺畅的进入二次循环管路300内而进行二次循环冷却。

进一步地，盾构系统的外循环水冷却装置还包括第二水压检测元件(未示出)，第二水压检测元件用于对二次循环管路300内的水压进行检测。如此，利用第一水压检测元件对外循环水管路200的水压进行检测，利用第二水压检测元件对二次循环管路300内的水压进行检测，能够动态调节外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值，使外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值处于预设压差范围内，避免因二次循环管路300内的水压过度的大于外循环水管路200内的水压而出现外循环水倒灌的问题，保证外循环水能够顺畅的排出而进行冷却。

在一个实施例中，盾构系统的外循环水冷却装置还包括卸压元件(未示出)，卸压元件用于降低二次循环管路300内的水压。利用二次循环管路300对循环水池100内的水进行二次循环冷却的过程中，循环水池100内的水温下降，当检测到循环水池100内的水温与第一预设温度的温差在允许范围内时，即可调整二次循环管路300内的水压而使得二次循环管路300内的水压缓慢下降，避免因二次循环管路300内的水压持续大于外循环水管路200内的水压而影响外循环水管路200将外循环水导入循环水池100内以对外循环水进行冷却，对二次循环管路300内的水压的降低可以持续到直至循环水池100内的水温等于或小于第一预设温度，从而可以停止第一泵体将循环水池100内的水送入二次循环管路300；具体地，调整二次循环管路300内的水压而使得二次循环管路300内的水压缓慢下降，避免由二次循环主管道310内进入外循环副管道500的水的水压持续大于或过度大于由外循环主管道210内进入外循环副管道500的外循环水的水压，防止出现外循环水倒灌的问题，保证外循环水能够持续得到冷却，也能使得外循环水管路200内的水压与二次循环管路300内的水压的差值逐渐变小，逐步提升外循环水进入外循环副管道500的流量，保证外循环水的冷却效率。卸压元件可以为卸压阀或其他能够对水压进行卸载的元件，卸压阀可以靠近二次循环管路300的进液端设置。

在上述任一实施例的基础上，外循环副管道500设置为螺旋形或直线形。外循环副管道500设置为直线形时，便于加工，生产成本低；外循环副管道500设置为螺旋形时，出液口510沿螺旋形的轨迹方向分布，能够进一步增大水与空气的接触面积，延长水与空气的接触时间，对外循环水的冷却效果好，二次循环冷却的效果也好。

在上述任一实施例的基础上，盾构系统的外循环水冷却装置还包括反冲洗管路(未示出)，反冲洗管路与外循环水管路200及二次循环管路300均连通。如此，利用反冲洗管路将冲洗水供入外循环水管路200和二次循环管路300中以对其进行冲洗，避免使用时间过长后造成堵塞。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的约束。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。