具有分支吸熱結構的熱棒的製作方法
2023-06-12 21:35:36 1
專利名稱：具有分支吸熱結構的熱棒的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於高原路基保持凍土穩定的熱棒，尤其具有分支吸熱結構的熱棒。
在世界許多地方，穿過凍土地段的高原鐵路、公路或管線，都會或多或少受到凍土的不利影響。凍土在寒季就像冰一樣凍結，隨著溫度的降低體積發生膨脹，建在上面的路基、鋼軌、管道就會被「發胖」的凍土頂得凸起；到了夏季，融化的凍土體積縮小，路基、鋼軌又會隨之凹下去。凍土的凍結和融化反覆交替地出現，路基就會翻漿、冒泥，鋼軌出現波浪形高低起伏，對鐵路、公路運營安全造成威脅。從上世紀六十年代以來，包括美國、前蘇聯、加拿大等在內的不少國家已將熱棒技術廣泛應用於多年凍土地區的基礎工程建設，取得了明顯的效果。我國目前正在開展青藏公路、鐵路的熱棒使用試驗。
熱棒又叫無芯重力式熱管或熱虹吸管，由一根密封的鋼管組成，裡面充以液態氮或其它工質，鋼管的上部裝有散熱葉片，稱之為冷凝段，置於大氣中；鋼管的下部埋入地基多年凍土中，稱為蒸發段。當蒸發段存在溫差時，蒸發段的液態氮吸熱蒸發成氣體，在氣壓差作用下沿管內空隙上升至冷凝段，與較冷的管壁接觸放出汽化潛熱，冷凝成液體，並在重力作用下，沿管壁流下。如此往復循環，將地層中的熱量傳輸到大氣中，從而降低多年凍土的地溫，以防止多年凍土發生融化，從而達到穩定路基的目的。
但是，當前熱棒的使用存在這樣一個問題就是單根熱棒影響區域小，需要消耗大量的材料。美國在全長1284公裡的阿拉斯加輸油管線工程建設中，就使用了11萬多根的熱棒解決沿途的多年凍土問題。這個不足使得在單位公裡路段使用熱棒的成本較高，直接影響了熱棒的推廣應用。
中國專利CN 25899237號所公開的「保持凍土穩定的熱棒」專利(申請號02292154.0)，其外面包覆有防腐層的內有傳熱工質的熱管上部設有吊裝定位機構，該熱管的散熱段上設包覆有防腐層的散熱片。在熱棒的散熱段及蒸發段的分界處附近設有標記物。標記物下部的一段熱管防腐層內設有保溫層。散熱片複合防腐層的外層為減少吸收太陽輻射熱的材料層。在熱棒散熱段設有監控機構。散熱段熱管為與熱管本體相連通的各自帶有散熱片的並列支管。該專利與相關的國外技術介紹一樣，均未涉及和解決單根熱棒影響區域小、需要消耗大量材料的問題。
本發明的目的就是為了提供一種結構簡單、製造容易、使用方便的具有分支吸熱結構的熱棒。通過採用分支吸熱結構，增大單根熱棒的影響區域，降低材料消耗，減少單位公裡路段使用熱棒的成本。
為了達到上述目的，本發明是將現有熱棒的單根蒸發段改變為兩根或兩根以上的蒸發段，即具有分支吸熱結構的熱棒。本發明的一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段布置在同一圓周上；另一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段以交錯方式布置在不同的圓周上；第三種布置形式是前兩種形式的綜合。這些蒸發段的聯接可以是接頭聯接、焊聯接、環聯接或螺紋聯接等形式。根據兩根或兩根以上的蒸發段與冷凝段的位置關係，可以將它們區分為主蒸發段和支蒸發段，而主蒸發段和支蒸發段聯接形成一定的夾角。
為使本發明適合於應用，蒸發段可以採用不同的直徑尺寸；蒸發段的直徑可以不同於散熱段；同一根蒸發段也可以採用不同的直徑尺寸，如直徑由大到小；蒸發段的聯接可以同時採用不同的聯接形式。
為進一步使本發明適合於應用，蒸發段的數量為2個～50個；主蒸發段和支蒸發段聯接所形成的夾角為0°～90°。
本發明沒有改變現有熱棒的工作原理、基本功能和使用範圍。但分支結構的增加使得本發明具有顯著的優點1、單根熱棒的影響區域明顯擴大。本發明將現有熱棒的單根蒸發段改為兩根或兩根以上的蒸發段，使得單根熱棒的影響區域由一維變為三維立體區域，吸熱效率大大增強。
2、對路基的保護進一步加強。本發明提供的分支吸熱結構，使得蒸發段能夠以一定斜度支向路基下方凍土吸熱，更能維護凍土及路基穩定。
3、節約材料消耗。本發明提供的單根熱棒的影響區域明顯擴大，相當於3～8根現有熱棒的影響效力，從而節約材料消耗，減少維護成本。
本發明將結合附圖
作進一步的說明，請參看附圖附圖.表示本發明結構示意圖。
附圖所示的結構包括冷凝段(1)，路面(2)，凍土(3)，蒸發段(4)，夾角(5)。本發明是將現有熱棒的單根蒸發段改變為兩根或兩根以上的蒸發段(4)，成為具有分支吸熱結構的熱棒。本發明的一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段(4)布置在同一圓周上；另一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段(4)以交錯方式布置在不同的圓周上；第三種布置形式是前兩種形式的綜合。這些蒸發段(4)的聯接(6)可以是接頭聯接、焊聯接、環聯接或螺紋聯接等形式。根據兩根或兩根以上的蒸發段(4)與冷凝段(1)的位置關係，可以將它們區分為主蒸發段和支蒸發段，而主蒸發段和支蒸發段聯接(6)形成一定的夾角(5)。
本發明屬改進性質，其保護範圍涉及上面所述的所有變化形式。當然，主蒸發段的方向既可以保持與重力線一致，也可以有一定傾斜度；或支蒸發段既可支向路基外方向，也可支向路面下，還可支向與道路線平行的方向；冷凝段(1)也可以是分支結構。這些變化形式同樣也落在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種由蒸發段、冷凝段等部分組成的具有分支吸熱結構的熱棒，其特徵在於具有兩根或兩根以上的蒸發段(4)。
2.根據權利要求1所述的具有分支吸熱結構的熱棒，其特徵在於一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段(4)布置在同一圓周上；另一種布置形式是兩根或兩根以上的蒸發段(4)以交錯方式布置在不同的圓周上；第三種布置形式是前兩種形式的綜合。
3.根據權利要求1所述的具有分支吸熱結構的熱棒，其特徵在於蒸發段(4)的聯接(6)可以是接頭聯接、焊聯接、環聯接或螺紋聯接等形式。
4.根據權利要求1所述的具有分支吸熱結構的熱棒，其特徵在於主蒸發段和支蒸發段聯接(6)形成一定的夾角(5)。
5.根據權利要求1所述的具有分支吸熱結構的熱棒，其特徵在於蒸發段(4)的數量為2個～50個；主蒸發段和支蒸發段聯接所形成的夾角(5)為0°～90°。
全文摘要
本發明公開了一種具有分支吸熱結構的熱棒，將現有熱棒的單根蒸發段改變為兩根或兩根以上的蒸發段(4)。這種熱棒具有較大的影響區域，更能維持凍土及路基的穩定性，同時也能減少材料消耗。
文檔編號F28D15/02GK1563875SQ20041003671
公開日2005年1月12日 申請日期2004年4月20日 優先權日2004年4月20日
發明者曹宇 申請人:西南交通大學