一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置製造方法

2023-10-22 23:10:47 2

一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置，包括單正極，第一負極，第二負極，絕緣結構柱，導熱層，道面信息感知單元和加熱保護單元；單正極、第一負極和第二負極由上至下依次平行的設置於機場道面的內部，單正極與第一負極、第一負極與第二負極之間通過絕緣結構柱支撐固定，絕緣結構柱分別與單正極與第一負極、第一負極與第二負極垂直，導熱層填充於所述單正極、第一負極、第二負極之間，道面信息感知單元設置於所述機場道面的上表面，並與加熱保護單元電連接。本實用新型實現自動融化機場道面上冰雪，採用第一負極大幅提高融雪速率，適合快速融雪；採用第二負極則增大碳纖維加熱結構體的發熱能量，適合融化暴雪或積雪。
【專利說明】一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種融雪除冰裝置，特別涉及一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置。
【背景技術】
[0002]機場道面自動融雪除冰技術是目前國際公認最具發展前景的機場融雪除冰技術，能夠在暴雪冰凍等極端氣候條件下，快速自動融化機場道面上冰雪，使機場道面始終自動保持無積雪與無積冰狀態，滿足機場道面安全運行的要求，大幅度降低極端天氣對機場安全運營造成的巨大影響，保障民用機場全天候使用效率與航班出港要求以及惡劣雨雪冰凍氣候環境下飛行器的起降安全。因此機場道面自動融雪除冰關鍵技術的研究，具有十分重要的現實意義與應用價值。
[0003]目前世界範圍內，在機場道面自動融雪除冰領域，主要採用的技術手段是流體加熱法、紅外加熱法以及電纜加熱以及碳纖維混凝土加熱方法。在國際上，道路融雪化冰流體加熱技術主要以美國、日本、北歐等國家為代表，在該領域開展了許多的研究和應用示範工作，已有一批典型的實驗示範工程。流體加熱法是地熱管法是利用管道中循環熱水加熱機場道面，該技術的缺點是施工難度大和成本較高，且液體易於在管道中結冰，熱效率偏低，影響道面正常加熱，紅外加熱機場道面升溫遲緩且受外部氣候影響嚴重。
[0004]碳纖維混凝土加熱方法的優點在於運營成本極低，是流體加熱法、紅外加熱法以及電纜加熱等方法運營成本的1/4，因此碳纖維混凝土加熱方法是一種技術經濟性較好的機場融雪除冰方法，依靠正負電極通電後，碳纖維混凝土材料產生熱量，但其正負電極通常是水平布置，存在以下不足:
[0005]1、電極布置受限
[0006]目前，國際上碳纖維混凝土加熱方法的電極布置採用水平平面布置，即正負極布置只能在一個板面的水平面內，如一個長方形板面，正極布置在長邊一側，負極布置在長邊的另一側，正負電極距離不能超過1.5米。導致平面布置很多正負電極，才能完成大面積的加熱，嚴重影響施工與道面質量，不適合機場道面。
[0007]2、融雪化冰板面單元尺寸受限，機場道面板的一邊不能超過1.5米
[0008]因碳纖維混凝土加熱方法，正負極之間的距離不能大於1.5米，因此機場道面板的一邊不能超過1.5米，否則通電後，無法碳纖維混凝土的加熱效果。但通常單塊機場道面板的尺寸是5米*5米，遠遠大於1.5米，因此機場道面板單元的尺寸收到很大限制。
[0009]3、施工難度極大
[0010]因為電極布置的受限以及機場道面板的尺寸受限，導致不得不將超大面積的機場道面分割成很多塊面積很小的道面單元，導致施工難度極大，十分不利於規模化施工且幾乎無法實現。
[0011]4、供電難度較大
[0012]因尺寸受限，每塊小板單元尺寸很小，且均需布置一組水平的正負電極，整個機場大約需要幾百萬個小班單元組成，供電難度十分巨大。
[0013]5、機場道面開裂對水平布置正負電極的碳纖維混凝土加熱影響極大
[0014]機場道面開裂是機場常見的現象，但機場道面開裂產生的裂縫，將直接阻斷了道面板正負電極之間的導電通路，對碳纖維混凝土通電加熱融化冰雪影響極大，甚至導致斷路。
[0015]因此碳纖維混凝土加熱方法目前遇到了以上5個技術難點，導致碳纖維混凝土加熱方法至今仍無法在機場道面開展大規模融雪除冰。
實用新型內容
[0016]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種設置單正極、第一負極和第二負極實現機場道面規模化、高效率化融雪除冰的採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置。
[0017]本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下:一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置，包括位於機場道面內部的單正極，第一負極，第二負極，絕緣結構柱，導熱層，道面信息感知單元和位於機場道面外部的加熱保護單元；
[0018]所述單正極、第一負極和第二負極由上至下依次平行的設置於機場道面的內部，所述單正極與第一負極、第一負極與第二負極之間分別通過絕緣結構柱支撐固定，所述絕緣結構柱分別與所述單正極與第一負極、第一負極與第二負極垂直，所述導熱層填充於所述單正極與第二負極之間，所述道面信息感知單元設置於所述機場道面的上表面，並與所述加熱保護單元電連接。
[0019]本實用新型的有益效果是:能夠在暴雪冰凍等極端氣候條件下，實現在暴雪或冰凍的惡劣氣候條件下的自動融化機場道面上冰雪，使機場道面始終自動保持無積雪與無積冰狀態，滿足機場道面安全運行的要求，保障惡劣雨雪冰凍氣候環境下飛行器的起降安全，具有十分重要的現實意義與應用價值；上下電極的布置，徹底杜絕了機場道面開裂產生的裂縫對碳纖維加熱混凝土造成的影響，即使道面產生開裂，對上下電極布置的碳纖維加熱結構體來講，是沒有任何影響的；採用上下分布式電極，可以根據融雪需求，對融雪速率進行調節，採用上面的第一負極則大幅提高融雪速率，採用下面的第二負極則利用碳纖維結構體的蓄能，節省大量的融雪除冰能源。
[0020]在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。
[0021]進一步，所述機場道面自動融雪除冰裝置還包括機場道面的上表面處設置有道面保護層，所述道面信息感知單元設置於所述道面保護層內部。
[0022]進一步，所述道面信息感知單元設置於道面保護層上表面的下方Icm處。
[0023]進一步，所述導熱層為碳纖維導電混凝土材料。
[0024]進一步，所述單正極設置於距機場道面的上表面3cm至8cm處。
[0025]進一步，所述道面保護層的厚度為3cm至8cm。
[0026]進一步,所述第一負極設置於距機場道面的上表面7cm至15cm處。
[0027]進一步，所述第二負極設置於距機場道面的上表面12cm至30cm處。
[0028]進一步,所述加熱保護單元包括三個連接閥單元,三個溫度保護單元,智能控制單元，電流保護單元，道面供電單元，負極控制單元，無線傳輸與接收單元，控制終端，終端供電單元；
[0029]所述單正極、第一負極和第二負極均是分別經過一個連接閥單元與一個溫度保護單元連接，與所述單正極連接的溫度保護單元與所述智能控制單元連接，所述道面信息感知單元與所述智能控制單元連接，與所述第一負極和第二負極連接的溫度保護單元與同一個所述負極控制單元連接，所述負極控制單元與道面供電單元連接，所述道面供電單元與所述電流保護單元連接，所述電流保護單元與所述智能控制單元連接，所述智能控制單元還分別與無線傳輸與接收單元和終端供電單元連接，所述無線傳輸與接收單元與控制終端連接。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型裝置整體結構示意圖。
[0031]附圖中，各標號所代表的部件列表如下:
[0032]1、單正極，2、第一負極，3、第二負極，4、絕緣結構柱，5、導熱層，6、道面信息感知單元，7、加熱保護單元，8、機場道面，9、道面保護層，10、連接閥單元，11、溫度保護單元，12、智能控制單元，13、電流保護單元，14、道面供電單元，15、負極控制單元，16、無線傳輸與接收單元,17、控制終端，18、終端供電單元。
【具體實施方式】
[0033]以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。
[0034]如圖1所示，為本實用新型整體結構示意圖。
[0035]實施例1
[0036]一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置，包括位於機場道面8內部的單正極I，第一負極2，第二負極3，絕緣結構柱4，導熱層5，道面信息感知單元6和位於機場道面8外部的加熱保護單元7 ；
[0037]所述單正極1、第一負極2和第二負極3由上至下依次平行的設置於機場道面8的內部，所述單正極I與第一負極2、第一負極2與第二負極3之間分別通過絕緣結構柱4支撐固定，所述絕緣結構柱4分別與所述單正極I與第一負極2、第一負極2與第二負極3垂直，所述導熱層5填充於所述單正極I與第二負極3之間，所述道面信息感知單元6設置於所述機場道面8的上表面，並與所述加熱保護單元7電連接。
[0038]所述機場道面自動融雪除冰裝置還包括機場道面的上表面處設置有道面保護層9，所述道面信息感知單元6設置於所述道面保護層6內部。
[0039]所述道面信息感知單元6設置於道面保護層6上表面的下方Icm處。所述導熱層5為碳纖維導電混凝土材料。
[0040]所述碳纖維導電混凝土材料具體由碳纖維、鋼纖維、纖維素纖維，化學纖維，鋼渣，粉煤灰，礦渣，矽粉，火山灰，膠粉，聚羧酸減水劑，水泥，粗骨料，細骨料，鐵粉，鋁粉，石蠟等材料按照一定比例構成。
[0041 ] 其比例是碳纖維(按每立方米混凝土中水泥質量的0.5%?4%，以下均按每立方米混凝土中水泥質量的質量百分比)、鋼纖維(0.8%?3%)、纖維素纖維(0.8%?2%)，化學纖維(0.5%~2.5%),鋼渣(5%~30%),粉煤灰(0%~40%),礦渣(0%~30%),矽粉(0%~30%),火山灰(0%~20%)，膠粉(0.02%~1%)，聚羧酸減水劑(0.3%~2.5%)，，鐵粉(0.5%~10%),鋁粉(0.5%~9%)，石蠟(0%~10%);水泥(每立方米混凝土 200千克~800千克)，粗骨料(每立方米混凝土 200千克~2000千克)，細骨料(每立方米混凝土 200千克~2000千克)。
[0042]所述單正極I設置於距機場道面8的上表面3cm至8cm處。所述道面保護層9的厚度為3cm至8cm。所述第一負極2設置於距機場道面8的上表面7cm至15cm處。所述第二負極3設置於距機場道面8的上表面12cm至30cm處。
[0043]所述加熱保護單元7包括三個連接閥單元10,三個溫度保護單元11,智能控制單元12，電流保護單元13，道面供電單元14，負極控制單元15，無線傳輸與接收單元16，控制終立而17，終〗而供電單TC 18 ；
[0044]所述單正極1、第一負極2和第二負極3均是分別經過一個連接閥單元10與一個溫度保護單元連接11，與所述單正極I連接的溫度保護單元11與所述智能控制單元12連接，所述道面信息感知單元6與所述智能控制單元12連接，與所述第一負極2和第二負極3連接的溫度保護單元與同一個所述負極控制單元15連接，所述負極控制單元15與道面供電單元14連接,所述道面供電單元14與所述電流保護單元13連接,所述電流保護單元13與所述智能控制單元12連接，所述智能控制單元12還分別與無線傳輸與接收單元16和終端供電單元18連接，所述無線傳輸與接收單元16與控制終端17連接。
[0045]系統工作時，首先 根據在暴雪或冰凍等惡劣氣候條件下，道面信息感知單元6啟動，並獲得的實時道面溫度數據信息，直接傳遞給智能控制單元12，智能控制單元12根據機場融雪除冰控制標準對實時道面溫度數據信息進行判斷，如果滿足機場融雪除冰控制標準則，首先將判斷結果傳遞通過無線傳輸方式傳送到融雪除冰控制終端17，融雪除冰控制終端17若下達融雪除冰指令和融雪等級，則通過無線方式直接發送到智能控制單元12，智能控制單元12則開啟融雪除冰系統，並根據融雪等級，通過負極控制單元15，打開第一負極2或第二負極3，並接通整個控制迴路。
[0046]融雪除冰原理是通過將導熱層連接單正極1、第一負極2和第二負極3進行通電，通過導熱層5內的碳纖維、鋼纖維、化學纖維、鋼渣等導電相進行導電，使得導熱層5導電發熱，熱量傳導到機場道面8表面，直接融化機場道面8上的積雪或開展實時化雪。
[0047]當融雪等級為I級時，要求50分鐘內，融化機場板面的積雪，則直接接通第一負極2與單正極I迴路，此時功率為300-800W，能夠在50分鐘內，將機場板面的積雪全部融化，熱量損失率為20-30% ;融雪等級為2級時，要求120分鐘內，融化機場板面的積雪，則直接接通第二負極3與單正極I迴路，此時功率為100-500W，能夠在120分鐘內，將機場板面的積雪全部融化，散熱率為5-15%以內.[0048]上下分布式電極包括單正極、第一負極和第二負極，上下分布式電極的設計原理是，選擇第一負極2與單正極迴路，可以獲得較高融雪功率，融雪速度快，但因為雙負極中的第一負極2位置在機場道面表面以下7cm-15cm，導熱層5距離機場道面表面較近，所述導熱層5即碳纖維導電加熱結構體，熱量損失大，且導熱層較薄，只有5cm-10cm，熱量保持率很低，需耗費較多電量，該模式適合快速融化機場道面積雪；選擇第二負極3與單正極I迴路，雖然融雪功率較小，融雪速度慢，但雙負極中的第二負極3位置在機場道面表面以下12cm-30cm，導熱層距離機場道面表面較遠，熱量損失小，且碳纖維導電加熱結構體較厚，有10cm-20cm，熱量保持率很高，熱量損失小，需耗費電量較小，該模式適合預警融雪，實時化雪。
[0049]上下分布式電極中的單正極I分別與連接閥10，溫度保護單元11連接，第一負極
2、第二負極3分別與連接閥10、溫度保護單元11連接。其中連接閥10的作用是將片狀或網狀電極(正負)與線型供電線路直接連接；溫度保護單元11的作用是實時監測線路溫度，當溫度高於160-200度時，自動將迴路切斷。負極控制單元15的作用是根據控制終端17的融雪等級選擇第一負極2或第二負極2。上下分布式電極構成的通電迴路由道面供電單元14進行電量供應。智能控制單元12由獨立的終端供電單元18進行供電，防止因供電中斷造成對機場道面融雪除冰的判斷錯誤。
[0050]絕緣結構柱4採用陶瓷、矽膠或PVC塑料等材料構成，其作用是將單正極I網片與第一負極2網片、第二負極3網片，這三個網片組成一個上下分布式電極整體，便於整體埋
置與施工。
[0051]道面保護層9，可以由素混凝土材料，浙青混凝土材料或環氧材料等材料組成，具有保護碳纖維導電加熱結構體不受外界侵蝕與破壞，阻斷碳纖維導電加熱結構體與外界的接觸的作用。
[0052]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種採用上下分布式電極的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:包括位於機場道面(8)內部的單正極(1)，第一負極(2)，第二負極(3)，絕緣結構柱(4)，導熱層(5)，道面信息感知單元(6)和位於機場道面(8)外部的加熱保護單元(7); 所述單正極(I)、第一負極(2)和第二負極(3)由上至下依次平行的設置於機場道面(8)的內部，所述單正極(I)與第一負極(2)、第一負極(2)與第二負極(3)之間分別通過絕緣結構柱(4)支撐固定，所述絕緣結構柱(4)分別與所述單正極(I)與第一負極(2)、第一負極(2)與第二負極(3)垂直，所述導熱層(5)填充於所述單正極(I)與第二負極(3)之間，所述道面信息感知單元(6)設置於所述機場道面(8)的上表面，並與所述加熱保護單元(7)電連接。
2.根據權利要求1所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述機場道面自動融雪除冰裝置還包括機場道面的上表面處設置有道面保護層(9)，所述道面信息感知單元(6)設置於所述道面保護層(6)內部。
3.根據權利要求2所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述道面信息感知單元(6)設置於道面保護層(6)上表面的下方Icm處。
4.根據權利要求3所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述導熱層(5)為碳纖維導電混凝土材料。
5.根據權利要求1至4任一所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述單正極(I)設置於距機場道面(8)的上表面3cm至8cm處。
6.根據權利要求1至4任一所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述道面保護層(9)的厚度為3cm至8cm。
7.根據權利要求1至4任一所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述第一負極(2)設置於距機場道面(8)的上表面7cm至15cm處。
8.根據權利要求1至4任一所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述第二負極(3)設置於距機場道面(8)的上表面12cm至30cm處。
9.根據權利要求1至4任一所述的機場道面自動融雪除冰裝置，其特徵在於:所述加熱保護單元(7)包括三個連接閥單元(10)，三個溫度保護單元(11)，智能控制單元(12)，電流保護單元(13)，道面供電單元(14)，負極控制單元(15)，無線傳輸與接收單元(16)，控制終立而(17 )，終糹而供電單兀(18 )； 所述單正極(I)、第一負極(2)和第二負極(3)均是分別經過一個連接閥單元(10)與一個溫度保護單元連接(11)，與所述單正極(I)連接的溫度保護單元(11)與所述智能控制單元(12)連接，所述道面信息感知單元(6)與所述智能控制單元(12)連接，與所述第一負極(2)和第二負極(3)連接的溫度保護單元與同一個所述負極控制單元(15)連接，所述負極控制單元(15)與道面供電單元(14)連接，所述道面供電單元(14)與所述電流保護單元(13)連接，所述電流保護單元(13)與所述智能控制單元(12)連接，所述智能控制單元(12)還分別與無線傳輸與接收單元(16)和終端供電單元(18)連接，所述無線傳輸與接收單元(16)與控制終端(17)連接。
【文檔編號】E01C11/26GK203411878SQ201320500090
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】劉巖 申請人:北京中企卓創科技發展有限公司