隧道防冻害系统的制作方法

1.本公开涉及隧道防冻技术领域，尤其涉及一种隧道防冻害系统。


背景技术：

2.高海拔地区温度较低，冻害是隧道常见问题之一。而且部分隧道洞顶、侧墙常年挂冰，水沟受冻后流水不畅，这些问题不仅会破坏衬砌结构，而且还可能危及行车安全。
3.现有防冻保温技术主要分为被动防寒措施和主动供暖措施：
4.被动防寒措施一般如沿衬砌设置保温层、普通水沟改为保温水沟、将隧道内排水引至泄水洞或中心深埋水沟等，但衬砌保温层在洞口段作用效果往往不明显、设置单独的排水通道又需要增加额外的工程及费用。
5.主动供暖措施一般常见为人工加热方法，此法作用时间有限，不能长期有效的防止冻害，且人工加热方法需要增加额外的人力成本。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种隧道防冻害系统。
7.本公开提供了一种隧道防冻害系统，包括多个风机装置，多个风机装置均设置在隧道的内壁，并且风机装置朝向隧道入口，风机装置在隧道风的作用下转动；
8.还包括多个水轮装置，多个水轮装置均设置在隧道深处未发生冻害的水沟中，隧道水沟中的水流带动水轮装置转动；
9.每个风机装置和每个水轮装置的一侧均连接有能量转换装置，能量转换装置包括发电组件和蓄电池，发电组件和蓄电池电连接，发电组件通过风机装置的转动和水轮装置的转动产生电流，电流存储在蓄电池中；
10.隧道内壁上沿拱墙设置有导电线和环向盲管，环向盲管用于收集隧道拱顶出现的渗漏水，导电线与环向盲管贴合设置，并且导电线与蓄电池电连接，环向盲管中设有多个电热丝，导电线还与电热丝电连接，电热丝用于为环向盲管供热。
11.可选的，环向盲管内还安装有多个散热器，并且散热器与电热丝连接，散热器用于扩散电热丝产生的热量。
12.可选的，风机装置设有多个尺寸。
13.可选的，隧道水沟的冻害段设置多个加热丝，导电线连接加热丝，以加热冻害段。
14.可选的，隧道的中心水沟和侧水沟的一侧设置有多个电热丝，电热丝与导电线连接，电热丝用于为中心水沟和侧水沟供热。
15.可选的，中心水沟和侧水沟中还安装有多个散热器，散热器与电热丝连接，散热器用于扩散热量。
16.可选的，部分环向盲管表面包裹有保温层。
17.可选的，保温层为玻璃棉保温材料。
18.本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
19.本公开提供了一种隧道防冻害系统，包括多个风机装置，风机装置在隧道风的作用下转动。还包括多个水轮装置，水轮装置均设置在隧道深处未发生冻害的水沟中，隧道水沟中的水流带动水轮装置转动。风能装置和水轮装置的设置，能够充分利用隧道内部的风能和水能，使其转换为机械能。每个风机装置和每个水轮装置的一侧均连接有能量转换装置，能量转换装置包括发电组件和蓄电池，能量转换装置用于将机械能转换为电能。隧道内壁上沿拱墙设置有导电线和环向盲管，环向盲管中设有多个电热丝，导电线与环向盲管贴合设置，并且导电线与蓄电池电连接，导电线还与电热丝电连接，通过电热丝将电能转换为热能，电热丝用于为环向盲管供热。通过电热丝的供热，能够防止隧道内冻害产生流水不畅，进而达到避免破坏衬砌结构的目的。此外本公开能够充分利用隧道内自有资源，无需后期费用投入，能够节约成本。
附图说明
20.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
21.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本公开实施例所述风机装置整体结构图；
23.图2为图1中水轮装置放大图；
24.图3为本公开实施例所述导电线和环向盲管连接示意图；
25.图4为本公开实施例所述风机装置和能量转换装置连接示意图。
26.其中，1、风机装置；2、水轮装置；3、能量转换装置；4、导电线；5、环向盲管；6、电热丝；7、散热器；8、中心水沟；9、侧水沟。
具体实施方式
27.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
29.本公开提供了一种隧道防冻害系统，如图1所示，包括多个风机装置1，多个风机装置1均设置在隧道的内壁，并且风机装置1朝向隧道入口，风机装置1在隧道风的作用下转动。风机装置1的使用是为了利用隧道风能，隧道中会形成常年自然风，还会在列车行驶时产生活塞风，带来一定的风力机械能，这些风力机械能可以被利用，最终达到防冻害的效果。
30.具体地，根据隧道内侧的空间布设有多个尺寸的风机装置1。在隧道中，通常会有车辆限界和疏散通道等多个空间，使得风机装置1可以被安装的空间有限。为了充分利用隧道内不同位置内的各种间隙，所以风机需要多个尺寸，在每个可以安装的位置使用最大尺
寸的风机装置1，使其对风能达到最佳的利用效果。
31.如图1所示，多个风机装置1呈沿隧道内壁拱形排列。拱形排列的风机能够排布在隧道的同一截面，充分利用隧道入口处的风能。
32.在本实施例中，还包括多个水轮装置2，多个水轮装置2均设置在隧道洞内未发生冻害地段的水沟中，隧道水沟的冻害段设置多个加热丝，导电线4连接加热丝，以加热冻害段。隧道水沟中的水流带动水轮装置2转动。在隧道中会有水流流动，这些水能也能够被利用，带动水轮装置2产生机械能，最终产生热能，达到防冻害的效果。
33.为了将风能和水能转换为热能，首先需要转换为电能。在本实施例中，如图2和图4所示，每个风机装置1和每个水轮装置2的一侧均连接有能量转换装置3，能量转换装置3包括发电组件和蓄电池，发电组件和蓄电池电连接，发电组件通过风机装置1的转动和水轮装置2的转动的机械能产生电流，即利用风能和水能产生电能，并且产生的电流最终存储在蓄电池中。
34.如图3所示，隧道内壁上沿拱墙设置有导电线4和环向盲管5，环向盲管5用于收集隧道拱顶出现的渗漏水，在气温低的时候，经常出现冻害，影响水流流动。因此在环向盲管5的一侧设置导电线4，导电线4与环向盲管5贴合设置，并且导电线4与蓄电池电连接，环向盲管5中设有多个电热丝6，导电线4还与电热丝6电连接，蓄电池中的电能通过导电线4为电热丝6供电，使得电热丝6发热，电热丝6用于为环向盲管5供热。
35.为了提高热量扩散的效率，环向盲管5内还安装有多个散热器7，并且散热器7与电热丝6连接，散热器7用于扩散电热丝6产生的热量。电热丝6产生的热量到达散热器7，散热器7将热量进行扩散。
36.在本实施例中，隧道的中心水沟8和侧水沟9的一侧设置有多个电热丝6，电热丝6与导电线4连接，电热丝6用于为中心水沟8和侧水沟9供热。除了环向盲管5中的水流容易遭受冻害，隧道水沟中的水流也容易遭受冻害。因此，还在中心水沟8和侧水沟9中安装电热丝6，风机装置1和水轮装置2产生的机械能转化成的电能通过导电线4到达电热丝6，使电热丝6工作，保证中心水沟8和侧水沟9中的水流可以正常流动，然后通过隧道水沟中的水流再产生电能，达到良性循环。
37.同样为了提高热量循环的效率，中心水沟8和侧水沟9中还安装有多个散热器7，散热器7与电热丝6连接，散热器7用于扩散热量。电热丝6产生的热量到达散热器7，散热器7将热量进行扩散。
38.在本实施例中，部分环向盲管5表面包裹有保温层。具体地，是在设有电热丝6的部分包裹保温层，防止热量散失。
39.具体的，保温层为玻璃棉保温材料。玻璃棉保温材料的优点是热稳定性好、阻燃性好、疏水性强、无毒、耐腐蚀、重量轻，非常适合在环向盲管5中使用。
40.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除
在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
41.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。