CN103132492A - 一种闸门槽碳纤维变功率融冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种闸门槽碳纤维变功率融冰装置。所述融冰装置包括温度控制器、加热装置和加热装置支撑架，加热装置由多组碳纤维加热丝、设置在每组碳纤维加热丝上的温度传感器和金属网架组成，多组碳纤维加热丝铺设在金属网架内，在每组碳纤维加热丝之间的空隙内设有加热丝填充层，在金属网架外设有加热丝防水保护层；每组碳纤维加热丝上的温度传感器分别通过温度控制线与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端分别通过金属导线与每组碳纤维加热丝的加热端连接。本发明结构新颖、传热速度快、传热均匀，无热损失，能耗低、环保性好、维护检修方便，可保证水利工程闸门槽埋件与止水橡皮在冬季结冰期不发生冻结。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程闸门止水橡皮防护技术，具体是一种可防止闸门止水橡皮与闸门槽埋件冻结而损坏止水橡皮的闸门槽碳纤维变功率融冰装置。
背景技术
在水利工程冬季输水中，钢闸门是保证整个工程正常、安全运行的重要设备。而在寒冷的冬天，特别是严寒的北方地区，闸门止水橡皮与闸门槽之间和闸门门体与冰块之间冻结是经常发生的，由于止水橡皮在低温状态会变得出现又脆又硬，当闸门止水橡皮与闸门槽之间冻结时，操作闸门很容易使闸门止水橡皮撕裂，导致止水橡皮破坏不能止水。
目前，防止闸门止水橡皮与闸门槽之间出现冻结的方式有很多种，典型的有导热油间接加热法和电热缆直接加热法。前者是在门槽内注入液压油，通过设置的液压泵站及电控设施，将加热的液压油采用对流的方式传导至门槽埋件上，可使闸门与埋件之间的冰融化，由于导热油的低温传热性不好、油的污染严重、热损失大等诸多因素，目前水利工程防冰冻规范不推荐使用；而后者采用电热缆(发热电阻丝)直接铺设在闸门槽内壁上，再灌浇混凝土，电热缆只有一根发热导线，一旦断根，无法修复，具有维修困难导致实际使用不理想。除此之外，现有的闸门槽融冰装置都是一个整体，并不能根据水位的变化来操作，而一般水库、江河等蓄水池中的水位都是不一定的，会随时根据雨季和旱季或是人工使用而发生一些变化，一般情况下有水的地方才会结冰，部分没有接触水的闸门槽并不需要融冰，如果对整个闸门槽进行融冰，不仅浪费能源，也比较麻烦。
发明内容
本发明的目的是提供一种传热速度快、传热均匀、能耗低的闸门槽碳纤维变功率融冰装置。
所述一种闸门槽碳纤维变功率融冰装置包括温度控制器和加热装置，其特征是：所述融冰装置还包括将加热装置固定在闸门槽内的支撑架，加热装置由多组碳纤维加热丝、设置在每组碳纤维加热丝上的温度传感器和金属网架组成，多组碳纤维加热丝铺设在金属网架内，并与金属网架固定连接，在每组碳纤维加热丝之间的空隙内设有加热丝填充层，在金属网架外设有加热丝防水保护层；每组碳纤维加热丝上的温度传感器分别通过温度控制线与温度控制器的信号输入端连接，温度控制器的信号输出端分别通过金属导线与每组碳纤维加热丝的加热端连接，且金属导线与碳纤维加热丝连接处采用碳纤维连接接头连接。
每组碳纤维加热丝呈蛇形或曲线盘绕形或U形。
所述支撑架是由支撑面板、竖向支撑杆和多个折叠式连接杆组成的撑开后俯视面为T形或工字形、侧视面为平行四边形的金属撑架，多个连接杆的两端分别与支撑面板和竖向支撑杆铰链连接。
所述碳纤维连接接头包括碳纤维内卡套和导线外卡套，碳纤维加热丝与金属导线连接端分别露出碳纤维绝缘层和导线绝缘层，露出导线绝缘层的金属导线插接在碳纤维加热丝的丝束内，碳纤维内卡套将部分露出碳纤维绝缘层并插接有金属导线的碳纤维加热丝束与覆有碳纤维绝缘层的碳纤维加热丝束压接，露出碳纤维内卡套的碳纤维加热丝束散开外翻将碳纤维内卡套包覆，导线外卡套压接在包覆碳纤维内卡套的碳纤维加热丝束及导线绝缘层外，并与碳纤维内卡套锡焊连接，在导线外卡套与碳纤维内卡套外套设有绝缘热缩套管。
所述金属网架为宽度与闸门槽槽体宽度相等方形框体，多组碳纤维加热丝等距平行排列在方形框体内，每组碳纤维加热丝在方形框体内形成一个高度区域层，每组碳纤维加热丝上的温度传感器固定在金属网架上。
所述加热丝填充层为耐高温填充材料。
所述加热丝保护层为传热性能好的金属层或耐高温性能好的非金属保护层。
本发明的有益效果：1.本发明采用碳纤维丝作为加热丝，由于碳纤维加热丝由几千根加热丝组成，而电热缆只有一根加热丝，两者相比较，碳纤维加热丝的安全可靠性大大提高，同时因增加了连杆支承，使得安装极其容易，维护非常简单，检修更加方便。
2.采用多组碳纤维加热丝与多个温度传感器配套使用，根据水位变化和结冰层厚度由温度控制器控制多组碳纤维加热丝组合加热、分别加热或同时加热形成变功率，具有传热速度快，传热均匀，无热损失，因此该技术节能，环保。
3.本发明中碳纤维加热丝与金属导线连接处采用采用内、外壳体进行多次压接，使其连接更加可靠、牢固，而且接头发热量小，长时间使用也不易烧坏，经久耐用。
本发明应用碳纤维通电发热通过金属网架将热量直接传递给闸门槽使附着在闸门槽冰融化，保护闸门止水橡皮不被冰冻破坏，使闸门可以正常操作。其结构新颖，设计合理，传热速度快、传热均匀、无热损失，能耗低、环保性好，适用于水利工程闸门槽在冬季结冰期正常加热。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，
图2是本发明安装到闸门槽内的侧视图，
图3是本发明安装到闸门槽内的俯视图，
图4是本发明中碳纤维连接接头的结构示意图。
图中：1-温度控制器，2-金属导线，2-1-导线绝缘层，3-碳纤维连接接头，4-碳纤维加热丝，4-1-碳纤维绝缘层，5-温度传感器，6-温度控制线，7-金属网架，8-加热丝保护层，9-加热丝填充层，10-支撑架，10-1-支撑面板，10-2-竖向支撑杆，10-3-连接杆，11-闸门止水橡皮，12-闸门槽，13-闸门槽盖板，14-导线外卡套，15-碳纤维内卡套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。图1、2、3中，所述一种闸门槽碳纤维变功率融冰装置包括温度控制器1和加热装置，其特征是：所述融冰装置还包括将加热装置固定在闸门槽内的支撑架10，加热装置由多组碳纤维加热丝4、设置在每组碳纤维加热丝上的温度传感器5和金属网架7组成，多组碳纤维加热丝4铺设在金属网架7内，并与金属网架固定连接，在每组碳纤维加热丝4之间的空隙内设有加热丝填充层9，在金属网架7外设有加热丝防水保护层8；每组碳纤维加热丝上的温度传感器5分别通过温度控制线6与温度控制器1的信号输入端连接，温度控制器1的信号输出端分别通过金属导线2与每组碳纤维加热丝4的加热端连接，且金属导线2与碳纤维加热丝4连接处采用碳纤维连接接头3连接。
每组碳纤维加热丝4呈蛇形或曲线盘绕形或U形，使其可以均匀的铺设在金属网架7内，可以均匀发热。
所述支撑架10是由支撑面板10-1、竖向支撑杆10-2和多个折叠式连接杆10-3组成的撑开后俯视面为T形或工字形、侧视面为平行四边形的金属撑架，多个连接杆10-3的两端分别与支撑面板10-1和竖向支撑杆10-2铰链连接。可以通过折叠式连接杆10-3将支撑架10折叠收放，金属网架7与支撑架10固定连为一体，使用时，将金属网架7连通支撑架10一并放入闸门槽12内，然后手握竖向支撑杆10-2下压将连接杆10-3撑开，竖向支撑杆10-2支撑在与金属网架7相对的闸门槽内壁，使金属网架7紧贴闸门槽内壁；需要检修取出时，只要上提竖向支撑杆10-2，折叠连接杆10-3，使支撑面板10-1和竖向支撑杆10-2离开各自支承面即可。由于闸门槽比较深，为了使其收放方便，连接杆10-3与支撑面板10-1和竖向支撑杆10-2连接后形成的侧面为平行四边形。
图4中，碳纤维加热丝4与金属导线2连接端分别露出碳纤维绝缘层4-1和导线绝缘层2-1，由于碳纤维加热丝束是由多根碳纤维加热丝组成的，露出导线绝缘层的金属导线2插入多根碳纤维加热丝中，然后在其外部设有碳纤维内卡套15对其进行第一次压接，碳纤维内卡套15将部分刚好压住部分有碳纤维绝缘层4-1的碳纤维加热丝束和部分插接有金属导线的加热丝束，可将碳纤维加热丝4与金属导线2压接，然后将露出碳纤维内卡套15的碳纤维加热丝4散开，然后外翻将部分碳纤维内卡套15包覆，然后在其外部设有导线外卡套14进行第二次压接，外卡套刚好将包覆在内卡套外的碳纤维加热丝压住，同时压住部分覆有导线绝缘层2-1的金属导线丝，导线外卡套14与碳纤维内卡套15连接部位通过锡焊连接，使其压接更加牢固，最后在导线外卡套14与碳纤维内卡套15外包一层绝缘热缩套管16热缩，起到整体绝缘的作用，使其安全性能更加完善。
所述金属网架7为宽度与闸门槽12槽体宽度相等方形框体，其厚度较薄，多组碳纤维加热丝4等距平行排列在方形框体内，每组碳纤维加热丝在方形框体内形成一个高度区域层，每组碳纤维加热丝4上的温度传感器5固定在金属网架7上。多组碳纤维加热丝与多个温度传感器配套使用，根据水位变化和结冰层厚度由温度控制器控制多组碳纤维加热丝组合加热、分别加热或同时加热形成变功率。
所述加热丝填充层9为耐高温填充材料，如：聚氨酯、石英石粉末等。
所述加热丝防水保护层8为传热性能好的金属板层或保温性能好的非金属防水隔热层，可以起到保护加热丝的作用，还可以起到较好的防水效果。
本发明的工作过程：将本发明安装在闸门槽12内，其金属网架7放置在闸门槽12与闸门止水橡皮11接触面的内壁侧，并通过支撑架10撑开使加热金属网架7紧贴在闸门槽的内壁，当冰冻季节来临时，根据水位变化和结冰层厚度决定开启多组碳纤维加热丝中一组或多组，由温度控制器1进行控制并调节温度传感器输出值，碳纤维加热丝4通电后快速升温传递给金属网架7，金属网架7吸热后将热量快速、均匀地通过加热丝保护层8传递给闸门槽12来融化附着在闸门止水橡皮11与闸门槽12之间的冰层。其中通过温度传感器5来检测碳纤维加热丝4温度是否合适，如果检测到温度过低或过高时，则将信号输送给温度传感器1，由温度控制器1进行控制并调节温度，保证闸门可正常操作。
Claims (7)
1.一种闸门槽碳纤维变功率融冰装置，包括温度控制器(1)和加热装置，其特征是：所述融冰装置还包括将加热装置固定在闸门槽内的支撑架(10)，加热装置由多组碳纤维加热丝(4)、设置在每组碳纤维加热丝上的温度传感器(5)和金属网架(7)组成，多组碳纤维加热丝(4)铺设在金属网架(7)内，并与金属网架固定连接，在每组碳纤维加热丝(4)之间的空隙内设有加热丝填充层(9)，在金属网架(7)外设有加热丝防水保护层(8)；每组碳纤维加热丝上的温度传感器(5)分别通过温度控制线(6)与温度控制器(1)的信号输入端连接，温度控制器(1)的信号输出端分别通过金属导线(2)与每组碳纤维加热丝(4)的加热端连接，且金属导线(2)与碳纤维加热丝(4)连接处采用碳纤维连接接头(3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种闸门槽碳纤维变功率防冰冻装置，其特征是：每组碳纤维加热丝(4)呈蛇形或曲线盘绕形或U形。
3.根据权利要求1所述的一种闸门槽碳纤维变功率防冰冻装置，其特征是：所述支撑架(10)是由支撑面板(10-1)、竖向支撑杆(10-2)和多个折叠式连接杆(10-3)组成的撑开后俯视面为T形或工字形、侧视面为平行四边形的金属撑架，多个连接杆(10-3)的两端分别与支撑面板(10-1)和竖向支撑杆(10-2)铰链连接。
4.根据权利要求1所述的一种闸门槽碳纤维变功率防冰冻装置，其特征是，所述碳纤维连接接头(3)包括碳纤维内卡套(15)和导线外卡套(14)，碳纤维加热丝(4)与金属导线(2)连接端分别露出碳纤维绝缘层(4-1)和导线绝缘层(2-1)，露出导线绝缘层的金属导线(2)插接在碳纤维加热丝(4)的丝束内，碳纤维内卡套(15)将部分露出碳纤维绝缘层并插接有金属导线的碳纤维加热丝束与覆有碳纤维绝缘层(4-1)的碳纤维加热丝束压接，露出碳纤维内卡套(15)的碳纤维加热丝束(2)散开外翻将碳纤维内卡套(15)包覆，导线外卡套(14)压接在包覆碳纤维内卡套(15)的碳纤维加热丝束及导线绝缘层(2-1)外，并与碳纤维内卡套(15)锡焊连接，在导线外卡套(14)与碳纤维内卡套(15)外套设有绝缘热缩套管(16)。
5.根据权利要求1或2所述的一种闸门面板碳纤维变功率防冰冻装置，其特征是：所述金属网架(7)为宽度与闸门槽(12)槽体宽度相等方形框体，多组碳纤维加热丝(4)等距平行排列在方形框体内，每组碳纤维加热丝在方形框体内形成一个高度区域层，每组碳纤维加热丝(4)上的温度传感器(5)固定在金属网架(7)上。
6.根据权利要求1或2所述的一种闸门面板碳纤维变功率防冰冻装置，其特征是：所述加热丝填充层(9)为耐高温填充材料。
7.根据权利要求1所述的闸门槽碳纤维变功率融冰装置，其特征是：所述加热丝保护层(8)为传热性能好的金属层或耐高温性能好的非金属保护层。
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