具有分支吸热结构的热棒.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410036715.9

申请日:

2004.04.20

公开号:

CN1563875A

公开日:

2005.01.12

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日:2007.1.17|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

F28D15/02; E02D3/11

主分类号:

F28D15/02; E02D3/11

申请人:

西南交通大学;

发明人:

曹宇

地址:

610031四川省成都市二环路北一段111号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种具有分支吸热结构的热棒,将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段(4)。这种热棒具有较大的影响区域,更能维持冻土及路基的稳定性,同时也能减少材料消耗。

权利要求书

1、一种由蒸发段、冷凝段等部分组成的具有分支吸热结构的热棒,其特征在
于:具有两根或两根以上的蒸发段(4)。
2、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒,其特征在于:一种布置
形式是两根或两根以上的蒸发段(4)布置在同一圆周上;另一种布置形
式是两根或两根以上的蒸发段(4)以交错方式布置在不同的圆周上;第
三种布置形式是前两种形式的综合。
3、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒,其特征在于:蒸发段(4)
的联接(6)可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。
4、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒,其特征在于:主蒸发段
和支蒸发段联接(6)形成一定的夹角(5)。
5、根据权利要求1所述的具有分支吸热结构的热棒,其特征在于:蒸发段(4)
的数量为:2个~50个;主蒸发段和支蒸发段联接所形成的夹角(5)为:
0°~90°。

说明书

具有分支吸热结构的热棒

本发明涉及一种用于高原路基保持冻土稳定的热棒,尤其具有分支吸热结构
的热棒。

在世界许多地方,穿过冻土地段的高原铁路、公路或管线,都会或多或少受
到冻土的不利影响。冻土在寒季就像冰一样冻结,随着温度的降低体积发生膨胀,
建在上面的路基、钢轨、管道就会被“发胖”的冻土顶得凸起;到了夏季,融化
的冻土体积缩小,路基、钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出
现,路基就会翻浆、冒泥,钢轨出现波浪形高低起伏,对铁路、公路运营安全造
成威胁。从上世纪六十年代以来,包括美国、前苏联、加拿大等在内的不少国家
已将热棒技术广泛应用于多年冻土地区的基础工程建设,取得了明显的效果。我
国目前正在开展青藏公路、铁路的热棒使用试验。

热棒又叫无芯重力式热管或热虹吸管,由一根密封的钢管组成,里面充以液
态氮或其它工质,钢管的上部装有散热叶片,称之为冷凝段,置于大气中;钢管
的下部埋入地基多年冻土中,称为蒸发段。当蒸发段存在温差时,蒸发段的液态
氮吸热蒸发成气体,在气压差作用下沿管内空隙上升至冷凝段,与较冷的管壁接
触放出汽化潜热,冷凝成液体,并在重力作用下,沿管壁流下。如此往复循环,
将地层中的热量传输到大气中,从而降低多年冻土的地温,以防止多年冻土发生
融化,从而达到稳定路基的目的。

但是,当前热棒的使用存在这样一个问题:就是单根热棒影响区域小,需要
消耗大量的材料。美国在全长1284公里的阿拉斯加输油管线工程建设中,就使用
了11万多根的热棒解决沿途的多年冻土问题。这个不足使得在单位公里路段使用
热棒的成本较高,直接影响了热棒的推广应用。

中国专利CN 25899237号所公开的“保持冻土稳定的热棒”专利(申请号:
02292154.0),其外面包覆有防腐层的内有传热工质的热管上部设有吊装定位机
构,该热管的散热段上设包覆有防腐层的散热片。在热棒的散热段及蒸发段的分
界处附近设有标记物。标记物下部的一段热管防腐层内设有保温层。散热片复合
防腐层的外层为减少吸收太阳辐射热的材料层。在热棒散热段设有监控机构。散
热段热管为与热管本体相连通的各自带有散热片的并列支管。该专利与相关的国
外技术介绍一样,均未涉及和解决单根热棒影响区域小、需要消耗大量材料的问
题。

本发明的目的就是为了提供一种结构简单、制造容易、使用方便的具有分支
吸热结构的热棒。通过采用分支吸热结构,增大单根热棒的影响区域,降低材料
消耗,减少单位公里路段使用热棒的成本。

为了达到上述目的,本发明是将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以
上的蒸发段,即具有分支吸热结构的热棒。本发明的一种布置形式是两根或两根
以上的蒸发段布置在同一圆周上;另一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段以
交错方式布置在不同的圆周上;第三种布置形式是前两种形式的综合。这些蒸发
段的联接可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。根据两根或两根
以上的蒸发段与冷凝段的位置关系,可以将它们区分为主蒸发段和支蒸发段,而
主蒸发段和支蒸发段联接形成一定的夹角。

为使本发明适合于应用,蒸发段可以采用不同的直径尺寸;蒸发段的直径可
以不同于散热段;同一根蒸发段也可以采用不同的直径尺寸,如直径由大到小;
蒸发段的联接可以同时采用不同的联接形式。

为进一步使本发明适合于应用,蒸发段的数量为:2个~50个;主蒸发段和
支蒸发段联接所形成的夹角为:0°~90°。

本发明没有改变现有热棒的工作原理、基本功能和使用范围。但分支结构的
增加使得本发明具有显著的优点:

1、单根热棒的影响区域明显扩大。本发明将现有热棒的单根蒸发段改为两
根或两根以上的蒸发段,使得单根热棒的影响区域由一维变为三维立体区域,吸
热效率大大增强。

2、对路基的保护进一步加强。本发明提供的分支吸热结构,使得蒸发段能
够以一定斜度支向路基下方冻土吸热,更能维护冻土及路基稳定。

3、节约材料消耗。本发明提供的单根热棒的影响区域明显扩大,相当于3~8
根现有热棒的影响效力,从而节约材料消耗,减少维护成本。

本发明将结合附图作进一步的说明,请参看附图:

附图.表示本发明结构示意图。

附图所示的结构包括:冷凝段(1),路面(2),冻土(3),蒸发段(4),夹
角(5)。本发明是将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段(4),
成为具有分支吸热结构的热棒。本发明的一种布置形式是两根或两根以上的蒸发
段(4)布置在同一圆周上;另一种布置形式是两根或两根以上的蒸发段(4)以
交错方式布置在不同的圆周上;第三种布置形式是前两种形式的综合。这些蒸发
段(4)的联接(6)可以是接头联接、焊联接、环联接或螺纹联接等形式。根据
两根或两根以上的蒸发段(4)与冷凝段(1)的位置关系,可以将它们区分为主
蒸发段和支蒸发段,而主蒸发段和支蒸发段联接(6)形成一定的夹角(5)。

本发明属改进性质,其保护范围涉及上面所述的所有变化形式。当然,主蒸
发段的方向既可以保持与重力线一致,也可以有一定倾斜度;或支蒸发段既可支
向路基外方向,也可支向路面下,还可支向与道路线平行的方向;冷凝段(1)也
可以是分支结构。这些变化形式同样也落在本发明的保护范围之内。

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本发明公开了一种具有分支吸热结构的热棒,将现有热棒的单根蒸发段改变为两根或两根以上的蒸发段(4)。这种热棒具有较大的影响区域,更能维持冻土及路基的稳定性,同时也能减少材料消耗。 。

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