專利名稱：用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種控制凍土工程溫度場(chǎng)，尤其是用于保護(hù)多年凍土路基中通風(fēng)管的控制開關(guān)。
背景技術(shù)：
凍土是一種溫度低于0℃且含有冰的土巖，按凍土保持時(shí)間的長(zhǎng)短可分為短時(shí)凍土(數(shù)小時(shí)至半月)、季節(jié)凍土(半月至數(shù)月)、多年凍土(數(shù)年至數(shù)百萬年以上)，其分布區(qū)域稱為寒區(qū)。世界陸地面積的50％為寒區(qū)所覆蓋，在我國(guó)，寒區(qū)和多年凍土的面積分別占到國(guó)土面積的75％和21.5％。我國(guó)屬世界第三凍土大國(guó)，而高海拔多年凍土面積則位居世界之最。
凍土不僅由于冰的存在其性質(zhì)會(huì)較融土發(fā)生復(fù)雜和根本性的改變，而且在多年凍土區(qū)，通過長(zhǎng)期的演化、發(fā)展和變化，更會(huì)形成厚達(dá)幾米、幾十米、甚至上百米各具形態(tài)的厚層地下冰。在廣闊的多年凍土地區(qū)，蘊(yùn)藏著豐富的礦藏、森林和土地資源。由于資源開發(fā)，日益加劇的人類活動(dòng)極易誘發(fā)厚層地下冰的融化和凍土環(huán)境的變化，對(duì)人類工程建筑和自然環(huán)境帶來的負(fù)面影響，甚至災(zāi)害。隨著全球氣候的不斷轉(zhuǎn)暖，使得這一形勢(shì)變得更加嚴(yán)峻。
我國(guó)興建的青藏鐵路、青藏公路工程項(xiàng)目以及將要進(jìn)行的新藏公路、新藏鐵路、南水北調(diào)西線工程都面臨高溫(即溫度接近0℃的多年凍土)、高含冰量?jī)鐾?即體積含冰量基本超過30％的多年凍土)、氣候轉(zhuǎn)暖和多年凍土不斷退化等諸多難題。如何解決好路基和基礎(chǔ)與多年凍土的相互作用，保證路基和基礎(chǔ)長(zhǎng)期年穩(wěn)定、確保工程建筑安全運(yùn)營(yíng)也就成為亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問題。
我國(guó)寒區(qū)科學(xué)工作者立足國(guó)情，圍繞青藏鐵路國(guó)家重大工程項(xiàng)目，在以“冷卻路基”科學(xué)思想的指導(dǎo)下，為積極保護(hù)多年凍土，達(dá)到凍土工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定，緊密圍繞各種工程措施進(jìn)行了積極的探索和系統(tǒng)研究。俞祁浩在中國(guó)科學(xué)，2003，第33卷增刊中系統(tǒng)介紹了“自動(dòng)溫控通風(fēng)路基在青藏鐵路中的應(yīng)用研究”，并通過2003年6月～10月的野外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，這種新型工程措施結(jié)合利用冷能的思路，具有效能突出、降溫效果明顯、工程施工可行、造價(jià)相對(duì)低廉、應(yīng)用環(huán)境較寬等諸多優(yōu)點(diǎn)。該種措施的關(guān)鍵是在普通通風(fēng)路基通風(fēng)管上加裝了可以根據(jù)外界環(huán)境溫度變化自動(dòng)開啟和關(guān)閉的風(fēng)門，當(dāng)外界的環(huán)境溫度大于設(shè)定感應(yīng)溫度時(shí)風(fēng)門自動(dòng)關(guān)閉，小于感應(yīng)溫度時(shí)自動(dòng)開啟，使得外界的冷能得以富集于路堤的內(nèi)部，達(dá)到降溫的目的。
雖然上述控制系統(tǒng)可以較為有效的降低多年凍土的溫度，但通過2003年～2004年底的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，路堤溫度場(chǎng)出現(xiàn)了以通風(fēng)管為主較為快速的升溫過程，由此，較大程度的削弱了整體降溫效果。其主要原因在于其溫度感應(yīng)和控制系統(tǒng)主要由記憶合金組成，記憶合金的延遲效應(yīng)只能使控制系統(tǒng)在一個(gè)設(shè)定溫度區(qū)段內(nèi)完成規(guī)定動(dòng)作，加之青藏高原外界環(huán)境的巨大變化，使得風(fēng)門在暖季常處于開啟狀態(tài)，尤其是在夜間。因此，如何使自控通風(fēng)路基的控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確以設(shè)定的環(huán)境溫度作為控制指標(biāo)，完成開啟和關(guān)閉動(dòng)作；其次，設(shè)計(jì)較為合理的結(jié)構(gòu)控制風(fēng)門，必將最大程度發(fā)揮自控通風(fēng)路基的降溫效能，保證凍土工程處于長(zhǎng)期穩(wěn)定，避免全球氣候轉(zhuǎn)暖的影響，是凍土工程亟待需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述思路，本發(fā)明通過查閱青藏高原的氣溫資料得知，高于0℃的時(shí)間約為5～9月不到五個(gè)月的時(shí)間，結(jié)合室內(nèi)的初步分析計(jì)算，0℃是一個(gè)較為合理的控制溫度點(diǎn)，水或冰隨著溫度的變化，在0℃會(huì)發(fā)生凍結(jié)或融化時(shí)單位體積發(fā)生9％的變化。根據(jù)物態(tài)變化的性質(zhì)設(shè)計(jì)出一種控制溫度點(diǎn)為零度的控制開關(guān)，它的動(dòng)作可使整個(gè)路堤在全年的熱量收支上可以達(dá)到最佳狀態(tài)。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)一種路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)。它不僅可以充分滿足自控通風(fēng)路基的需要，而且在需要利用自然冷能或熱能的工程中得以應(yīng)用。該種開關(guān)簡(jiǎn)單、實(shí)施方便、造價(jià)低廉具有良好的應(yīng)用前景。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)是由控制桿、彈簧、充滿單元水體的密閉容器、金屬殼體構(gòu)成。殼體內(nèi)裝有彈簧和充滿2-4個(gè)單元水體的密閉容器，密閉容器材質(zhì)為金屬；控制桿的一端穿過殼體內(nèi)的彈簧與殼體內(nèi)的充滿單元水體的密閉容器連接；控制桿的另一端與路基中通風(fēng)管內(nèi)固結(jié)風(fēng)門的軸桿相連接。
密閉容器和殼體金屬材質(zhì)為鋁合金。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是
1、針對(duì)性強(qiáng)、具有充分的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明結(jié)合凍土工程的實(shí)際問題而提出，通過實(shí)施可以最大限度的發(fā)揮自控通風(fēng)路基的降溫效能，確保凍土工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定。同時(shí)，通過其突出的效能可以進(jìn)一步減少路堤高度，減少工程造價(jià)，拓寬其在各種不良凍土地區(qū)的應(yīng)用；2、造價(jià)低廉、簡(jiǎn)單實(shí)用。以前的溫度感應(yīng)和控制系統(tǒng)主要由昂貴的記憶合金組成，工程造價(jià)較高。而本發(fā)明主要由水和彈簧組成，成本極為低廉，由此大大降低工程造價(jià)。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)只要與被控制體簡(jiǎn)單相連即可，非常簡(jiǎn)單方便。


圖1通風(fēng)管在路基中埋設(shè)位置示意2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步的說明一種用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)1是由控制桿6、彈簧7、充滿單元水體的密閉容器8、金屬殼體9構(gòu)成。殼體9內(nèi)裝有彈簧7和充滿2-4個(gè)單元水體的密閉容器8，控制桿6的一端穿過殼體9內(nèi)的彈簧7與殼體9內(nèi)的充滿水的密閉容器8連接；控制桿6的另一端與路基3中通風(fēng)管2內(nèi)固結(jié)風(fēng)門4的軸桿5相連接。
密閉容器8和殼體9材質(zhì)為鋁合金。
隨著路基3外界晝夜環(huán)境溫度發(fā)生變化，由于殼體9內(nèi)單元水體體積較小，隨著外界氣溫的變化，極易發(fā)生物態(tài)變化，即水變冰或冰變水的相變過程。因此控制開關(guān)1可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定動(dòng)作；其次，由于受密閉容器8外側(cè)和外殼9的限制，當(dāng)單元水體凍結(jié)發(fā)生體積膨脹時(shí)只沿軸向發(fā)生膨脹位移，在單元水體發(fā)生融化時(shí)，在彈簧7的作用下發(fā)生收縮位移。由此帶動(dòng)控制桿6的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)軸桿5上的風(fēng)門4完成開啟或閉合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)管2的隔熱傳冷的目的，保證路基3的穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種用于路基中通風(fēng)管零溫度的控制開關(guān)(1)，是由控制桿(6)、彈簧(7)、充滿單元水體的密閉容器(8)、金屬殼體(9)構(gòu)成，其特征是殼體(9)內(nèi)裝有彈簧(7)和充滿單元水體的密閉容器(8)，密閉容器(8)材質(zhì)為金屬；控制桿(6)的一端穿過殼體(9)內(nèi)的彈簧(7)與殼體(9)內(nèi)的充滿單元水體的密閉容器(8)接觸；控制桿(6)的另一端與路基(3)中通風(fēng)管(2)內(nèi)固結(jié)風(fēng)門(4)的軸桿(5)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)，其特征是上述密閉容器(8)和殼體(9)金屬材質(zhì)為鋁合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)，其特征是殼體(9)內(nèi)充滿單元水體的密閉容器(8)為2-4個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于用于路基通風(fēng)管的零溫度控制開關(guān)。它是由控制桿、彈簧、充滿水的單元密閉容器、金屬殼體構(gòu)成。殼體內(nèi)裝有彈簧和2－4個(gè)充滿水的單元密閉容器，密閉容器材質(zhì)為金屬材料?？刂茥U的一端穿過殼體內(nèi)的彈簧與殼體內(nèi)的充滿水的單元密閉容器相接，控制桿的另一端與路基中通風(fēng)管內(nèi)固結(jié)風(fēng)門的軸桿相連接。本發(fā)明易加工，成本極為低廉，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，可以大大降低工程造價(jià)。在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)只要與軸桿相連即可，就可以實(shí)現(xiàn)自控通風(fēng)路基的降溫效能。
文檔編號(hào)F16K31/68GK1670408SQ20051006535
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月4日
發(fā)明者俞祁浩, 程國(guó)棟, 何乃武 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所