本發(fā)明的實施例屬于管路加熱保溫，更具體地，涉及一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術：

1、北極地區(qū)具有極低的氣溫，艦艇在極地執(zhí)行任務浮出水面后，設備及系統(tǒng)管路會面臨巨大的溫差，從零上水溫直接暴露到-60℃甚至更低的溫度環(huán)境中。管路受冷收縮，導致管路連接部位的密封性能下降，導致不能保證正常的密封效果。系統(tǒng)管路溫度過低，可能導致內部介質結冰，系統(tǒng)無法正常工作。因此，提出一種應對極地大變溫環(huán)境下的管路防凍加熱保溫裝置具有重要意義。

2、為了解決上述技術問題，目前管路加熱保溫方式主要有電加熱、蒸汽加熱、熱水加熱。電加熱因高效節(jié)能、結構簡單被廣泛應用。此外，中國發(fā)明專利cn218410308u公開了一種用于氣體管路加熱保溫的裝置，包括特氣管路；所述特氣管路的外部裝配有水控恒溫箱，所述特氣管路的左側固定有進氣管，所述特氣管路的右側固定有出氣管。該用于氣體管路加熱保溫的裝置，設置的特氣管路，處于水控恒溫箱的內部，在使用時特氣管路被水控恒溫箱內部的水浸泡包裹，通過水導熱使得特氣管路中的氣體受熱均勻，并可通過控制水控恒溫箱的溫度精準控制對特氣管路的加熱溫度，這種方式與通過保溫錫紙和伴熱帶對特氣管路加熱的方式相比，可使氣體在通過出氣管參與反應前均勻受熱，避免了伴熱帶與特氣管路接觸位置熱量高，使得內部氣體受熱不均的問題，且有效減少因伴熱帶脫落導致特氣管路不加熱的風險；此外，中國發(fā)明專利cn217236066u，公開了一種管路加熱保溫裝置，包括拆分不銹鋼波紋管，所述拆分不銹鋼波紋管上安裝有加熱電阻絲，所述過度殼的內部安裝有溫度傳感器，所述拆分不銹鋼波紋管的外側壁固定安裝有保溫層，所述加熱電阻絲和溫度傳感器電連接有控制器，本發(fā)明在使用時，通過溫度調節(jié)按鍵調節(jié)加熱電阻絲的加熱溫度，使之營養(yǎng)液或藥液流經(jīng)加熱區(qū)間時對其加熱，加熱后的營養(yǎng)液或藥液流入保溫區(qū)間進行保溫，之后通過過度殼流出，注入病人體內，并且在流出過程中對其處于過度殼內的管壁進行測量溫度，使之醫(yī)護人員可明確的知曉流出營養(yǎng)液或藥液的溫度，從而實現(xiàn)了對其輸液管、營養(yǎng)管、鼻腸管或鼻胃管進行加熱保溫的功能。

3、上述專利技術均通過加熱與保溫結合的方式，一定程度上保證了管路及內部輸料安全，但仍存在如下技術問題或改進之處：(1)保溫環(huán)節(jié)的設計細節(jié)未進行詳細公開，無法保證優(yōu)異的保溫效果，因而應當進一步針對保溫組件進行優(yōu)化設計；(2)在實現(xiàn)管路溫控前提下，為保證艦艇在極地水環(huán)境下作業(yè)任務的安全執(zhí)行，應當同時考慮管路的防水性，而上述專利技術均為對此公開；(3)上述專利技術方案的應用領域均非極寒溫度驟降場景，因而需對保溫、防水功能設置多級處理方案，保障整體性能。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)及其使用方法。系統(tǒng)通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結構，不僅實現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應對極地溫度驟降的應用工況環(huán)境，也極大提高了管路對水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進入裝置內部；隨后，加熱組件通過對管壁溫度進行測控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導率的納米氣凝膠層對其內部熱量傳遞進行阻隔，極大提高內部熱量留存時常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率。

2、為了實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明第一方面，系統(tǒng)包括：

3、緊貼包覆于被加熱管路表面的加熱組件、包覆于所述加熱組件外表面用于阻隔內外熱量交換的內部隔熱組件、包覆于所述內部隔熱組件外表面用于阻隔外部水流進入的外部防水組件；

4、所述加熱組件，包括與所述被加熱管路緊密接觸的管溫傳感器、連接于所述管溫傳感器輸出端并溫度控制器、連接于所述溫度控制器輸出端用于產(chǎn)生熱量的加熱執(zhí)行器；所述加熱執(zhí)行器為電加熱絲；

5、所述內部隔熱組件，包括作為主體結構的納米氣凝膠層；

6、所述外部防水組件，包括作為主體結構的防水樹脂層。

7、優(yōu)選的，所述一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，還包括用于將電加熱絲均勻纏繞至管路表面的均勻繞絲單元；

8、所述均勻繞絲單元，包括驅動其整體沿管路表面行走的行走單元、設于所述行走單元前端用于沿管路表面繞行放線的周轉出線單元。

9、優(yōu)選的，所述行走單元，包括：

10、第一下部環(huán)形殼、第一上部環(huán)形殼、用于轉動開合連接所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼的第一轉動連接部和第一開合裝配端、設于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內側壁的行走驅動組件；管路處于第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼之間；

11、所述行走驅動組件，包括傳遞動能的行走傳動機構、用于自適應管徑大小的管徑適應機構；

12、所述行走傳動機構，包括保持徑向朝向設于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內表面的承載塊、設于所述承載塊前端的輪體槽、通過傳動軸轉動連接于所述輪體槽內的摩擦行走輪、與所述傳動軸同軸固定連接的第一傳動帶輪、通過傳動帶驅動所述第一傳動帶輪轉動的第二傳動帶輪與驅動電機。

13、優(yōu)選的，所述所述管徑適應機構，包括：

14、開設于所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼內表面并與所述承載塊滑動連接的徑向滑槽、設于所述承載塊底部與承載塊底面之間的第一頂推彈簧、開設于所述承載塊的限位卡槽、與所述第一下部環(huán)形殼與第一上部環(huán)形殼固定連接并與橫向插入限位卡槽的限位滑桿。

15、優(yōu)選的，所述周轉出線單元，包括：

16、第二下部環(huán)形殼、第二上部環(huán)形殼、用于轉動開合連接所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼的第二轉動連接部、開設于所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼內部的環(huán)形腔、沿所述第二下部環(huán)形殼與第二上部環(huán)形殼前側面對環(huán)形腔開窗的表面環(huán)形槽、設于所述環(huán)形腔側壁的等距交替布設的交替磁極、在環(huán)形腔內保持滑動連接并在交替磁極作用下定向受控轉動的轉動吐線組件；所述轉動吐線組件側面設有與交替磁極相互吸引的磁極。

17、優(yōu)選的，所述轉動吐線組件，包括：

18、滑動連接于所述環(huán)形腔內的環(huán)道穿梭基體、與所述環(huán)道穿梭基體外側面固定連接并穿出表面環(huán)形槽的中間連塊、固定連接于所述中間連塊伸出端的輪倉、轉動連接于所述輪倉內部并纏繞有加熱絲的轉動轂、靠近所述轉動轂轉動軸處設置的用于防止轉動轂慣性轉動的摩擦限速組件；所述輪倉前端設有出料頭；

19、所述摩擦限速組件，包括朝向轉動轂轉動軸方向開設于輪倉的滑槽、沿所述滑槽滑動連接的橡膠滑桿、設于所述橡膠滑桿后端并用于將橡膠滑桿緊密抵觸轉動轂轉動軸的第二頂推彈簧；

20、所述環(huán)道穿梭基體側面設有磁極。

21、優(yōu)選的，所述內部隔熱組件，還包括：

22、用于將加熱組件所生熱量反射、留存至被加熱管路的不銹鋼箔，所述不銹鋼箔貼附于加熱組件表面。

23、優(yōu)選的，所述外部防水組件，還包括：

24、用于二級防水的不銹鋼板，所述不銹鋼板貼附安裝于所述納米氣凝膠層表面。

25、優(yōu)選的，所述管溫傳感器，包括：用于感測溫度變化的熱敏電阻、用于將溫度信號轉化調理成電信號的信號調理電路；

26、所述管溫傳感器，包括貼附于所述被加熱管路表面用于將溫度變化轉化為形變量變化的溫變材料、設于所述溫變材料表面的柔性應變感應片、與所述柔性應變感應片輸出端連接的信號調理電路。

27、按照本發(fā)明的第二方面，一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：

28、s100：首先通過開合裝配端開啟下部環(huán)形殼與上部環(huán)形殼，將裝置夾安裝于管路表面，隨之將開合裝配端鎖合；

29、s200：啟動系統(tǒng)，在行走單元作用下，裝置整體會沿管路方向移動，與此同時，周轉出線單元內控制交替磁極交替產(chǎn)生反向磁場，從而吸引環(huán)道穿梭基體表面磁極，進而使得環(huán)道穿梭基體定向定速移動，進而帶動轉動吐線組件沿管路軸向轉動，并在加熱絲拖拽作用下，會從輪倉中抽出，從而均勻纏繞于管路表面；

30、s300：繞線完畢后，從管路中取下裝置整體，完成繞線操作。

31、總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：

32、(1)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結構，不僅實現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應對極地溫度驟降的應用工況環(huán)境，也極大提高了管路對水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進入裝置內部；隨后，加熱組件通過對管壁溫度進行測控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導率的納米氣凝膠層對其內部熱量傳遞進行阻隔，極大提高內部熱量留存時常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率；

33、(2)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，通過設置加熱絲繞線工具，輔助管路表面的加熱絲繞線，從而有效提高了繞線的均勻性與施工效率，將繞線工序推向了操作的標準化；使用過程，首先通過開合裝配端開啟下部環(huán)形殼與上部環(huán)形殼，將裝置夾安裝于管路表面，隨之將開合裝配端鎖合；緊接著，啟動系統(tǒng)，在行走單元作用下，裝置整體會沿管路方向移動，與此同時，周轉出線單元內控制交替磁極交替產(chǎn)生反向磁場，從而吸引環(huán)道穿梭基體表面磁極，進而使得環(huán)道穿梭基體定向定速移動，進而帶動轉動吐線組件沿管路軸向轉動，并在加熱絲拖拽作用下，會從輪倉中抽出，從而均勻纏繞于管路表面；

34、(3)本發(fā)明的一種極低溫環(huán)境下的管路加熱保溫系統(tǒng)，在隔熱方面，通過在加熱組件表面貼附有不銹鋼箔，可對加熱組件所生熱量進行反射，進一步減緩了熱量向外方向的擴散程度，從而起到了二級保溫作用；此外，防水方面而言，在納米氣凝膠層基礎上，另增設二級不銹鋼板防水部件，不僅極大程度上提高了防水效果，也提高了裝置的使用強度，總體上加強了系統(tǒng)安全性；

35、(4)在本發(fā)明實施例中，通過采用加熱、保溫與防水一體式集成結構，不僅實現(xiàn)了管溫的高效控制，能夠更加有效的應對極地溫度驟降的應用工況環(huán)境，也極大提高了管路對水環(huán)境的抵御能力；使用過程中，防水組件阻隔外部水環(huán)境進入裝置內部；隨后，加熱組件通過對管壁溫度進行測控產(chǎn)生熱量，維持管壁溫度處于安全范圍，隨后通過低熱導率的納米氣凝膠層對其內部熱量傳遞進行阻隔，極大提高內部熱量留存時常，從而提高加熱組件所生熱量的利用率。