[发明专利]一种用于季节性冻土的无源式路基防冻设备及其施工方法

权利要求书

1.一种用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，用于对路基(14)防冻，其特征在于，包括：

供电装置，所述供电装置包括温差发电机构、设置在所述温差发电机构冷端的散热机构、设置在所述温差发电机构热端的供电用重力热管(2)；

换热装置，所述换热装置包括换热用重力热管(3)、埋设在所述路基(14)内的保温管(7)、自补水机构、循环水管(11)；所述换热用重力热管(3)用于为所述循环水管(11)提供热量，所述循环水管(11)靠近出水口的一端绕设在所述自补水机构外，并且所述循环水管(11)的出水口伸入至所述自补水机构的进水端内，所述循环水管(11)的进水口与所述保温管(7)的一端固接，所述保温管(7)的另一端与所述自补水机构的出水端连通，所述自补水机构的出水端与所述保温管(7)连通，所述自补水机构用于自动补充和输送循环水；所述供电用重力热管(2)和所述换热用重力热管(3)均埋设在地下；

中央处理器(9)，所述中央处理器(9)与所述温差发电机构、所述自补水机构电性连接，所述供电用重力热管(2)内、所述换热用重力热管(3)内、所述路基(14)内均设有若干与所述中央处理器(9)无线传输的温度传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述供电用重力热管(2)的外侧壁中上部固接有保温棉(1)；

所述换热用重力热管(3)的外侧壁中上部、顶部均固接有所述保温棉(1)。

3.根据权利要求2所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述供电用重力热管(2)和所述换热用重力热管(3)均为密封钢管；

所述换热用重力热管(3)的内腔顶部固接有换热铜管，所述换热铜管的两端分别与所述循环水管(11)固接，所述换热用重力热管(3)通过所述换热铜管为所述循环水管(11)提供热量。

4.根据权利要求1所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述温差发电机构为温差发电片(4)，所述温差发电片(4)的冷端设有所述散热机构，所述温差发电片(4)的热端设有所述供电用重力热管(2)，所述温差发电片(4)与所述中央处理器(9)电性连接。

5.根据权利要求4所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述自补水机构包括设置在所述路基(14)一侧的自补水水泵(5)、安装在所述自补水水泵(5)进水端的托盘(12)，所述托盘(12)的顶部敞口，所述托盘(12)内侧壁上可拆卸连接有过滤网(13)；

所述循环水管(11)靠近出水口的一端绕设在所述自补水水泵(5)和所述托盘(12)外，所述循环水管(11)的出水口伸入至所述托盘(12)内，并且所述循环水管(11)的出水口位于所述过滤网(13)的顶部。

6.根据权利要求4所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述散热机构为翅片散热器(6)，所述翅片散热器(6)设置在所述温差发电片(4)的冷端。

7.根据权利要求1所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述保温管(7)埋设在所述路基(14)内部的两侧和中段，并且所述保温管(7)埋设在所述路基(14)内部两侧的密度大于埋设在所述路基(14)内部中段的密度。

8.根据权利要求1所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述供电装置还包括埋设在所述路基(14)内的压力发电机构，所述压力发电机构电性连接有所述中央处理器(9)。

9.根据权利要求5所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于：所述中央处理器(9)用于存储所述温差发电片(4)、所述压力发电机构产生的电能，所述中央处理器(9)还用于接收若干所述温度传感器(10)的监测数据并控制所述自补水水泵(5)的运行速度。

10.一种用于季节性冻土的无源式路基防冻设备的施工方法，基于权利要求1-9任一项所述的用于季节性冻土的无源式路基防冻设备，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、工程环境勘察：勘察地层中温度、地质条件及现场环境温度；

步骤二、结构设计：设计供电用重力热管(2)、换热用重力热管(3)的型号、尺寸和深度，设计温差发电机构、自补水机构的功率；

步骤三、路基保温管安装：挖路基(14)、埋设保温管(7)、路基(14)回填；

步骤四、供能装置安装：安装供电用重力热管(2)、温差发电机构、散热机构；

步骤五、保温装置安装：安装自补水机构、循环水管(11)、换热用重力热管(3)，将循环水管(11)靠近出水口的一端绕设在自补水机构外；

步骤六、辅助系统安装：安装温度传感器(10)；

步骤七、首次运行监测；

步骤八、长期运行反馈；

步骤九、后期维护：定期清除自补水机构中的垃圾，并进行润滑维护，当自补水机构缺水时进行补水。