CN104711951B - 一种基于涡喷发动机的除冰雪装置 - Google Patents

一种基于涡喷发动机的除冰雪装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于涡喷发动机的除冰雪装置，其包括涡喷发动机、导流机构、导流角度调节机构。涡喷发动机作为热力产生机构设置有用于喷出热力的喷管，喷管的侧壁上开设有腰字孔。导流机构为热力导向机构包括固定在喷管外的柱状安装部和喇叭口形状的导流部。安装部开设有与腰字孔相对应的安装孔，安装部通过至少一个紧固件同时锁附在腰字孔与安装孔上而固定在喷管内；导流部固定在安装部上并显露在喷管外。导流角度调节机构用于调节导流机构的导流角度包括安装部、腰字孔、安装孔、至少一个紧固件。本发明的导流角度调节机构通过至少一个紧固件调整腰字孔与安装孔的相对位置，使得安装部相对喷管转动而带动导流部改变相对喷管的导流角度。

Description

一种基于涡喷发动机的除冰雪装置
技术领域
本发明属于机械装置技术领域，尤其涉及到一种基于涡喷发动机的除冰雪装置。
背景技术
冬季气温较低，降雪天气较多，积雪问题十分普遍；由于昼夜温差，积雪融化后再度结成冰，对道路、交通、房屋等的危害十分严重。
目前，除冰雪技术主要有机械式、化学式、热力式及主热式等方法。机械法通过铲、刮等方式可以快速清除开阔区域的冰雪，但对于特殊路段、狭窄区域等无能力为；化学法通过盐类或醇类融雪剂清除冰雪，但效率较低，且盐类融雪剂具有腐蚀性，长期使用对清除区域造成破坏性影响；热力法主要通过对积冰雪区域喷洒热水或热融雪剂溶液达到清除冰雪的目的，但热水受到水量的限制，热融雪剂溶液同样有腐蚀危险；主热法通过在可能积冰雪的区域预埋或预置热源的方式主动地清除冰雪，但目前的道路、房屋等推广该方法难度巨大，且能耗高，易造成浪费。
发明内容
为了解决当前除冰雪技术的不足，特别是适用于核心区域、道路与交通的防冰雪积压要求，发明了一种基于微型涡喷发动机的除冰雪装置，通过涡轮发动机高速、高热量的尾气直喷方法清除冰雪，同时还实现热力导向机构的导流角度的可调性。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于涡喷发动机的除冰雪装置，其包括涡喷发动机(100)、导流机构(10)、导流角度调节机构，其中：
涡喷发动机(100)，其作为热力产生机构，设置有用于喷出热力的喷管(102)，喷管(102)的侧壁上开设有腰字孔，腰字孔的圆心位于喷管(102)的中心线上，腰字孔的弧形朝向指向喷管(102)远离涡喷发动机(100)的一端上；
导流机构(10)，其为热力导向机构，导流机构(10)包括固定在喷管(102)外的柱状安装部(109)和喇叭口形状的导流部(110)；安装部(109)开设有与腰字孔相对应的安装孔(111)，安装部(109)通过至少一个紧固件(106)同时锁附在腰字孔与安装孔(111)上而固定在喷管(102)外；导流部(110)固定在安装部(109)上；
导流角度调节机构，其用于调节导流机构(10)的导流角度，安装部(109)、腰字孔、安装孔(111)、至少一个紧固件(106)构成导流角度调节机构的主要部件；导流角度调节机构通过至少一个紧固件(106)调整腰字孔与安装孔(111)的相对位置，使得安装部(109)相对喷管(102)转动而带动导流部(110)改变相对喷管(102)的导流角度。
作为上述方案的进一步改进，导流角度调节机构还包括两个卡槽(107)、与两个卡槽(107)相对应的两个盖板(103)、与两个盖板(103)相对应的两个弹性件(104)；两个卡槽(107)设置在导流部(110)的相对两侧上并以导流部(110)为中心呈对称设置；盖板(103)活动收容在相应卡槽(107)内并在活动时由卡槽(107)导引，盖板(103)的一端与相应弹性件(104)的一端固定；弹性件(104)的另一端固定在导流机构(10)上，弹性件(104)处于压缩形变状态，盖板(103)的另一端延伸出卡槽(107)抵达导流部(110)与喷管(102)的交界处上方而将喷管(102)与导流机构(10)之间的间隙封闭。
作为上述方案的进一步改进，弹性件(104)为弹簧。
作为上述方案的进一步改进，导流部(110)相对喷管(102)的导流角度指导流部(110)俯仰±30°于喷管(102)。
作为上述方案的进一步改进，紧固件(106)为蝶形螺母。
作为上述方案的进一步改进，涡喷发动机(100)设置有至少一个空气滤(2)的发动机壳(9)以及安装在发动机壳(9)内的进气机匣(3)、至少一级压缩机构、燃烧室(14)、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构、中心旋转轴(15)、后轴承支撑机匣(11)；进气机匣(3)、至少一级压缩机构、燃烧室(14)、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构依次沿中心旋转轴(15)安装且均以中心旋转轴(15)为中心轴对称安装，后轴承支撑机匣(11)安装在至少一级转子机构后端，喷管(102)位于后轴承支撑机匣(11)后端；空气经过空气滤(2)进入进气机匣(3)，经过至少一级压缩机构进行增压，进入燃烧室(14)燃烧，燃烧后的气体经由燃气涡壳经过至少一级导向器机构及至少一级转子机构后，形成具有一定温度与速度的气体交由导流机构(10)进行导流除雪。
进一步地，该具有一定温度与速度的气体为900K、0.5Ma的高温高速气体。
进一步地，该至少一级压缩机构为两级压缩机构，包括第一级叶轮(4)、第二级叶轮(6)与两级叶轮搭配使用的两个涡壳(5)。
进一步地，该至少一级导向器机构为两级导向器机构，包括第级一导向器(7)、第二级导向器(13)；该至少一级转子机构为两级转子机构，包括第一级转子(8)、第二级转子(12)；两级导向器机构与两级转子机构以这样的顺序依次交错安装：第级一导向器(7)、第一级转子(8)、第二级导向器(13)、第二级转子(12)。再进一步地，燃烧室(14)内设置有点火机构和进油口，该除冰雪装置还包括油箱及连接该油箱与该进油口的输油管路，该油箱与该输油管路安装在发动机壳(9)外。
本发明的微型涡喷发动机工作时，产生高温高速气体，通过可进行角度调节的导流机构，采用直喷的方法进行除冰雪操作。与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在以下方面：
a.本发明采用微型涡喷发动机作为热力产生装置，具有热量高、除冰雪速度快的特点，可以极速响应核心区域的除冰雪需求；
b.本发明的除冰雪装置体积小，可用于狭窄、不易进入区域的除冰雪作业；
c.本发明为热力型除冰雪方法，对被除区域不会造成腐蚀等破环性影响；
d.导流角度调节机构可对导流机构进行俯仰±30°角度调节；
e.保持喷管与导流机构间无间隙。
附图说明
图1为本发明第一实施方式提供的基于涡喷发动机的除冰雪装置的结构示意图；
图2为本发明第二实施方式提供的基于涡喷发动机的除冰雪装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施方式1
本实施方式的基于微型涡喷发动机的除冰雪装置，通过涡轮发动机高速、高热量的尾气直喷方法清除冰雪。微型涡喷发动机的热功率达到220Kw，产热量达到800MJ/h，除冰速度达到2.5m3/h，单位小时内可以清除250m2的1cm厚的积冰或1000m2的1cm厚的积雪，除冰雪效率极高；除冰雪装置体积小于1m3，外形尺寸为0.5m×0.4m×0.4m，可以安装于小型卡车前侧，用于清楚道路积雪；也可安装于小型可控推车上，用于清楚狭窄、大型车辆无法进入区域的积雪清除。
本实施方式采用的技术方案是：在微型涡喷发动机后侧尾流区域安装导流机构，将高速、高热尾流直喷进行除冰雪操作，属于热力除冰雪法范畴。
参见图1，一种基于微型涡喷发动机的除冰雪装置主要由两部分组成，即微型涡喷发动机及导流机构，涡喷发动机100为热力产生机构，导流机构10为热力导向机构。
涡喷发动机100在设计上属于微型，设置有至少一个空气滤2的发动机壳9以及安装在发动机壳9内的进气机匣3、至少一级压缩机构、燃烧室14、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构、中心旋转轴15、后轴承支撑机匣11。
进气机匣3、至少一级压缩机构、燃烧室14、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构依次沿中心旋转轴15安装且均以中心旋转轴15为中心轴对称安装。后轴承支撑机匣11安装在至少一级转子机构后端，导流机构10固定在后轴承支撑机匣11后端并与发动机壳9相连。
空气经过空气滤2进入进气机匣3，经过至少一级压缩机构进行增压，进入燃烧室14燃烧，燃烧后的气体经由燃气涡壳经过至少一级导向器机构及至少一级转子机构后，形成具有一定温度与速度的气体交由导流机构10进行导流除雪。
在本实施方式中，微型涡喷发动机100为除冰雪装置的核心设备，空气经过发动机壳9上的空气滤2进入进气机匣3，经过压气机的两级压缩进行增压压气机的两级压缩机构包括第一级叶轮4、第二级叶轮6与两级叶轮搭配使用的两个涡壳5。进入燃烧室14，燃烧室14内有点火机构及进油口，燃烧后的高温高压气体经由燃气涡壳经过两级导向器及两级转子后，在发动机尾部形成900K、0.5Ma的高温高速气体。微型涡喷发动机采用单轴形式筒状结构，发动机仅一根中心旋转轴15，燃烧后的高温高压气体既用于后部转子的旋转，又用于空气的增压；除油箱及输油管路外，发动机的其他所有设备均布局于筒状结构的发动机壳9内，具有结构紧凑的特点。油箱及输油管路的选择与安装可依据本除冰雪装置的安装形式进行选择，若本装置安装于小型卡车前侧，则油箱可安装于卡车载货区，输油管路由载货区传输至卡车前侧的除冰雪装置；若本装置安装于小型可控推车上，则油箱可安装于本装置上侧。
导流机构10为除冰雪作业的实施设备，安装于微型涡喷发动机的后轴承支撑机匣11后部，与发动机壳9相连。导流机构10为不锈钢材质，并采用喇叭口形状，尾部逐渐扩展，可扩大除冰雪范围。
实施方式2
请结合图2，实施方式2在实施方式1的基础上实现导流机构10相对发动机壳9的角度调节。实施方式2的区别在于设置用于调节导流机构10的导流角度调节机构。下面进行详细介绍。
涡喷发动机100作为热力产生机构，设置有用于喷出热力的喷管102。喷管102的侧壁上开设有腰字孔，腰字孔的圆心位于喷管102的中心线上，腰字孔的弧形朝向指向喷管102远离涡喷发动机100的一端上。
导流机构10为热力导向机构，导流机构10包括固定在喷管102外的柱状安装部109和喇叭口形状的导流部110。安装部109开设有与腰字孔相对应的安装孔111，安装部109通过至少一个紧固件106同时锁附在腰字孔与安装孔111上而固定在喷管102外。导流部110固定在安装部109上。
安装部109、腰字孔、安装孔111、至少一个紧固件106构成导流角度调节机构的主要部件。导流角度调节机构通过至少一个紧固件106调整腰字孔与安装孔111的相对位置，使得安装部109相对喷管102转动而带动导流部110改变相对喷管102的导流角度。
为了保持喷管102与导流机构10之间无间隙，导流角度调节机构还包括两个卡槽107、与两个卡槽107相对应的两个盖板103、与两个盖板103相对应的两个弹性件104。
两个卡槽107设置在导流部110的相对两侧上并以安装孔111为中心呈对称设置。盖板103活动收容在相应卡槽107内并在活动时由卡槽107导引。盖板103的一端与相应弹性件104的一端固定，弹性件104的另一端固定在导流机构10上，弹性件104处于压缩形变状态，盖板103的另一端延伸出卡槽107抵达导流部110与喷管102的交界处上方而将喷管102与导流机构10之间的间隙封闭。优选地，弹性件104为弹簧，紧固件106为蝶形螺母。
在本实施方式中，微型涡喷发动机100为除冰雪装置的主要设备，空气经过发动机壳9的空气滤进入压气机，进行压缩增压后进入燃烧室压气机的两级压缩机构包括第一级叶轮4、第二级叶轮6与两级叶轮搭配使用的两个涡壳5。燃烧室内有点火机构及进油口，燃烧后的高温高压气体经由发动机100的涡轮机构及发动机喷管102流出，在发动机喷管102形成900K、0.5Ma的高温高速气体。微型涡喷发动机采用单轴形式筒状结构，发动机100仅一根中心旋转轴，燃烧后的高温高压气体既用于后部转子的旋转，又用于空气的增压；除油箱及输油管路外，发动机100的其他所有设备均布局于筒状结构的发动机壳内，具有结构紧凑的特点。油箱及输油管路的选择与安装可依据本除冰雪装置的安装形式进行选择，若本装置安装于小型卡车前侧，则油箱可安装于卡车载货区，输油管路由载货区传输至卡车前侧的除冰雪装置；若本装置安装于小型可控推车上，则油箱可安装于本装置上侧。
导流机构10为除冰雪作业的实施设备，安装于微型涡喷发动机100后部，与发动机壳9及尾部喷管102相连，并且可以进行角度调节。导流机构10为不锈钢材质，并采用喇叭口形状，尾部逐渐扩展，可扩大除冰雪范围。
导流角度调节机构可对导流机构10进行俯仰±30°角度调节。在需要进行角度调节时，将蝶形螺母拧松，喷管侧边有腰字孔，手动将蝶形螺母在孔内进行角度调整，到达目标角度后，拧紧螺母即可达到角度调整的目的。为了防止角度调整时导流机构10与发动机尾部喷管102连接处产生间隙，导流机构10的上下册安装了伸缩盖板103，盖板安装于卡槽107，并通过弹簧进行固定。以向下调节角度为例，上侧的弹簧伸长，伸缩盖板103延伸，将喷管102与导流机构10间隙封闭；下侧的弹簧缩短，保持喷管102与导流机构10间无间隙。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益技术效果体现在以下方面：
a.本发明采用微型涡喷发动机作为热力产生装置，具有热量高、除冰雪速度快的特点，可以极速响应核心区域的除冰雪需求；
b.本发明的除冰雪装置体积小，可用于狭窄、不易进入区域的除冰雪作业；
c.本发明为热力型除冰雪方法，对被除区域不会造成腐蚀等破环性影响；
d.导流角度调节机构可对导流机构进行俯仰±30°角度调节；
e.保持喷管与导流机构间无间隙。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：其包括涡喷发动机(100)、导流机构(10)、导流角度调节机构，其中：
涡喷发动机(100)，其作为热力产生机构，设置有用于喷出热力的喷管(102)，喷管(102)的侧壁上开设有腰字孔，腰字孔的圆心位于喷管(102)的中心线上，腰字孔的弧形朝向指向喷管(102)远离涡喷发动机(100)的一端上；
导流机构(10)，其为热力导向机构，导流机构(10)包括固定在喷管(102)外的柱状安装部(109)和喇叭口形状的导流部(110)；安装部(109)开设有与腰字孔相对应的安装孔(111)，安装部(109)通过至少一个紧固件(106)同时锁附在腰字孔与安装孔(111)上而固定在喷管(102)外；导流部(110)固定在安装部(109)上；
导流角度调节机构，其用于调节导流机构(10)的导流角度，安装部(109)、腰字孔、安装孔(111)、至少一个紧固件(106)构成导流角度调节机构的主要部件；导流角度调节机构通过至少一个紧固件(106)调整腰字孔与安装孔(111)的相对位置，使得安装部(109)相对喷管(102)转动而带动导流部(110)改变相对喷管(102)的导流角度。
2.如权利要求1所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：导流角度调节机构还包括两个卡槽(107)、与两个卡槽(107)相对应的两个盖板(103)、与两个盖板(103)相对应的两个弹性件(104)；两个卡槽(107)设置在导流部(110)的相对两侧上并以导流部(110)为中心呈对称设置；盖板(103)活动收容在相应卡槽(107)内并在活动时由卡槽(107)导引，盖板(103)的一端与相应弹性件(104)的一端固定；弹性件(104)的另一端固定在导流机构(10)上，弹性件(104)处于压缩形变状态，盖板(103)的另一端延伸出卡槽(107)抵达导流部(110)与喷管(102)的交界处上方而将喷管(102)与导流机构(10)之间的间隙封闭。
3.如权利要求2所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：弹性件(104)为弹簧。
4.如权利要求1或2或3所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：导流部(110)相对喷管(102)的导流角度指导流部(110)俯仰±30°于喷管(102)。
5.如权利要求1或2所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：紧固件(106)为蝶形螺母。
6.如权利要求1所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：涡喷发动机(100)设置有至少一个空气滤(2)的发动机壳(9)以及安装在发动机壳(9)内的进气机匣(3)、至少一级压缩机构、燃烧室(14)、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构、中心旋转轴(15)、后轴承支撑机匣(11)；进气机匣(3)、至少一级压缩机构、燃烧室(14)、燃气涡壳、至少一级导向器机构、至少一级转子机构依次沿中心旋转轴(15)安装且均以中心旋转轴(15)为中心轴对称安装，后轴承支撑机匣(11)安装在至少一级转子机构后端，喷管(102)位于后轴承支撑机匣(11)后端；空气经过空气滤(2)进入进气机匣(3)，经过至少一级压缩机构进行增压，进入燃烧室(14)燃烧，燃烧后的气体经由燃气涡壳经过至少一级导向器机构及至少一级转子机构后，形成具有一定温度与速度的气体交由导流机构(10)进行导流除雪。
7.如权利要求6所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：该具有一定温度与速度的气体为900K、0.5Ma的高温高速气体。
8.如权利要求6所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：该至少一级压缩机构为两级压缩机构，包括第一级叶轮(4)、第二级叶轮(6)与两级叶轮搭配使用的两个涡壳(5)。
9.如权利要求6所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：该至少一级导向器机构为两级导向器机构，包括第一级导向器(7)、第二级导向器(13)；该至少一级转子机构为两级转子机构，包括第一级转子(8)、第二级转子(12)；两级导向器机构与两级转子机构以这样的顺序依次交错安装：第一级导向器(7)、第一级转子(8)、第二级导向器(13)、第二级转子(12)。
10.如权利要求6所述的基于涡喷发动机的除冰雪装置，其特征在于：燃烧室(14)内设置有点火机构和进油口，该除冰雪装置还包括油箱及连接该油箱与该进油口的输油管路，该油箱与该输油管路安装在发动机壳(9)外。
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