CN106875838A - 冰能装置 - Google Patents

Abstract

冰能装置，利用水在固液相变过程中会发生体积变化的原理，以及水结冰时各分子间可发生相对滑动的特性，将带活塞的密闭刚性水箱内装满水，利用容器内体积的变化带动活塞运动释放出来的可以做功的能量。该装置包括装满水的带活塞的密闭刚性水箱，活塞同时也是密闭刚性水箱的一部分，密闭刚性水箱上方设有动力转化装置，动力转化装置的底端与密闭刚性水箱的活塞相连，动力转化装置上方设有警示牌，动力转化装置的顶端与警示牌相连。本发明结构简单，制造成本低，一旦安装完成，在条件形成时自动完成预设工作，无精密部件，无电子部件，运行成本低廉，显示时间及时，显示内容准确、显示地点精确，能起到及时提醒相关人员减少交通事故的作用。

Description

冰能装置

技术领域

本发明涉及一种冰能装置。

背景技术

1：到目前为止，人类利用天然能源是主要指自然界中以天然的形式存在并没有经过加工或转换的能量资源,如煤炭、石油、天然气、核 燃 料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。水在固液相变产生的能量也就是本案所说的冰能一直未加以利用，尤其是水结冰时产生的能量常常是给生产生活带来负面影响，本案尝试对此能源加以利用，以期服务社会主义建设。

2：现有路面结冰交通指示装置的内容显示主要分为以下几种：1：固定路牌提醒，如：雨雾冰雪天气，车辆通过桥面时，请谨慎驾驶；2：临时路牌提醒，即发现结冰后，通过人力在结冰路段放置临时警示牌；3：固定式电子屏滚动显示。以上方式都有其缺点：第一种指示牌长期显示，只能起到一个提醒的作用，告诉司机应该有这个观念与意识，长期显示，可能会导致路人熟视无睹；第二种方式准确，但不及时，往往是亡羊补牢式的显示，基本上是车祸发生后交警再放置，第三种则基本准确但不精确，只能在有显示屏的地方根据天气预报更换显示与结冰相关的内容，显示点不一定在结冰点，结构复杂且成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种结构简单且成本低，显示时间及时，显示内容准确、显示地点精确的冰能装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

冰能装置，包括带活塞的密闭刚性水箱，活塞属于密闭刚性水箱的一部分，密闭刚性水箱上方设有动力转化装置，动力转化装置的底端与密闭刚性水箱的活塞相连，动力转化装置上方设有警示牌，动力转化装置的顶端与警示牌相连。利用水在固液相变过程中会发生体积变化的原理，以及水结冰时各分子间可发生相对滑动的特性，将带活塞的密闭刚性水箱内装满水，利用容器内体积的变化带动活塞运动释放出来的可以做功的能量（也就是冰能）作为动力源执行动作。

进一步，所述动力转化装置包括传动杆、立杆、螺旋引导装置、直线引导机构和耦合装置，动力转化装置的立杆顶端与警示牌固连，传动杆设于立杆下方，动力转化装置的传动杆底端与密闭刚性水箱的活塞相连；传动杆与立杆之间设有摩擦力减小装置。

进一步，所述螺旋引导装置包括立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套上开有螺旋通孔；耦合装置为固定于立杆上的第一耦合杆，第一耦合杆的端部穿过立杆外套的螺旋通孔而伸出至立杆外套外侧。立杆外套的螺旋通孔两端均设有直线通孔，两直线通孔分别与螺旋通孔的顶端和螺旋通孔的底端相连通，两直线通孔构成直线引导机构。

进一步，所述螺旋通孔用螺旋槽替代，耦合装置为固定于立杆上的第二耦合杆，第二耦合杆的端部伸入立杆外套的螺旋槽中。立杆外套的螺旋槽两端均设有第一直线槽，两第一直线槽分别与螺旋通孔的顶端和螺旋通孔的底端相连通，两第一直线槽构成直线引导机构。

进一步，所述螺旋引导装置还可包括螺旋钢带，螺旋钢带设于立杆与摩擦力减小装置之间，螺旋钢带的顶端与立杆的底端固连，螺旋钢带的底端与摩擦力减小装置相接触，立杆外周设有立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套内横向设置有用作耦合装置的内板，内板与立杆外套固连，内板中心开有截面为四边形的通孔，螺旋钢带穿过内板中心通孔，螺旋钢带与内板中心通孔的内壁相接触。螺旋钢带的两端均设有直线钢带，两直线钢带分别与螺旋钢带的顶端和底端相连，两直线钢带构成直线引导机构。

进一步，所述立杆上开有螺旋槽，立杆外周设有立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套内壁设有第三耦合杆，第三耦合杆与立杆外套内壁固连，第三耦合杆端部伸入立杆上的螺旋槽中，开有螺旋槽的立杆同时用作螺旋引导装置，设于立杆外套内壁的第三耦合杆用作耦合装置。立杆的螺旋槽两端均设有第二直线槽，两第二直线槽分别与螺旋槽的顶端和螺旋槽的底端相连通，两第二直线槽构成直线引导机构。

进一步，直线引导机构设在螺旋引导装置两端，可确保当水温在4℃或户外高温时，即使容器内水略有变化，警示牌也不会翻转，以利于减少装置故障发生。

进一步，所述第一耦合杆、第二耦合杆和第三耦合杆均可选用螺杆或插销等杆状物或轴承。

进一步，所述密闭刚性水箱外周设有增大能量交换面积的导热性良好的金属片，以利于增加能量交换面积和迎风面积，降低风速，促进密闭刚性水箱2与外界的能量转换，将大气中的冷冻水停留在金属片上，在气温未低于0℃时，有形成雾凇的条件，以加快水箱中的水结冰的速度。

进一步，所述摩擦力减小装置为滚珠或平面轴承。

进一步，警示牌为包含正反两个显示面的两面体或包含三面及三面以上显示面的多面体，两面显示时螺旋槽旋转180°，三面显示时螺旋槽旋转270°，依此类推。

使用时，在密闭刚性水箱内装满水，将本发明之冰能装置放置于合适位置。当该装置所位地区出现结冰的气候条件时，密闭刚性水箱内的水逐步结冰，水中分子的运动破坏水分子之间的氢键束缚，导致分子间频繁碰撞，各分子间发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙，因而使得水结冰时体积膨胀。利用密闭刚性水箱和各分子间发生相对滑动的原理，将水结冰时不规则的膨胀变换为定向的膨胀，定向膨胀产生的力推动活塞向上运动，活塞的向上运动通过传动杆给立杆一个向上的作用力，立杆在螺旋引导装置和耦合装置的作用下，实现螺旋向上运动。通过立杆的螺旋向上运动，带动警示牌翻转，显示警示语，达到告知与提醒相关人员减少交通事故的作用。

当结冰的气候解除时，冰融化成水，活塞在重力的作用下向下运动；在螺旋引导装置和耦合装置的作用下，活塞的向下运动通过传动杆带动立杆螺旋向下，警示牌翻转至初始位置，实现复位。

本发明结构简单，制造成本低，一旦安装完成，无需借助人力电力即可自动完成工作，无精密部件，无电子部件，运行成本低，显示时间及时，显示内容准确、显示地点精确（即警示牌翻转显示警示语时，就代表本冰能装置所在路段位置已结冰），能起到及时提醒相关人员减少交通事故的作用，且当结冰现象消失后，自动及时复位，复位及时。

附图说明

图1为本发明冰能装置的整体结构示意图；

图2为实施例1中的开有螺旋通孔的立杆外套的结构示意图；

图3为实施例1中的固连有第一耦合杆的立杆的结构示意图；

图4为实施例2中的固连有第一耦合杆的立杆的结构示意图；

图5为实施例3中的内板的结构示意图；

图6为实施例3中的螺旋钢带的结构示意图；

图7为实施例4中的立杆外套的横截面示意图；

图8为实施例4中的开有螺旋槽的立杆的结构示意图。

图中：1——活塞；2——密闭刚性水箱；3——警示牌；4——传动杆；5——立杆；6——摩擦力减小装置；7——立杆外套；8——螺旋通孔；9——第一耦合杆；10——第二耦合杆；11——螺旋钢带；12——内板；13——内板中心通孔；14——立杆上的螺旋槽；15——第三耦合杆；16——直线通孔；17——直线钢带；18——第二直线槽。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

参照图1、图2和图3，冰能装置，包括带活塞1的密闭刚性水箱2，活塞1作为密闭刚性水箱2密闭的一部分，密闭刚性水箱2上方设有动力转化装置，动力转化装置的底端与密闭刚性水箱2的活塞1相连，动力转化装置上方设有警示牌3，动力转化装置的顶端与警示牌3相连。利用装满水的带活塞1的密闭刚性水箱2内的水结冰后体积的增大及冰融化时的体积的减小带动活塞1运动来作为动力源执行动作。

所述动力转化装置包括传动杆4、立杆5、螺旋引导装置、直线引导机构和耦合装置，动力转化装置的立杆5顶端与警示牌3固连，传动杆4设于立杆5下方，动力转化装置的传动杆4底端与密闭刚性水箱2的活塞1相连；传动杆4与立杆5之间设有摩擦力减小装置6。

所述螺旋引导装置包括立杆外套7，立杆5设于立杆外套7内，立杆外套7上开有螺旋通孔8；耦合装置为固定于立杆5上的第一耦合杆9，第一耦合杆9的端部穿过立杆外套7的螺旋通孔8而伸出至立杆外套7外侧。立杆外套7的螺旋通孔8两端均设有直线通孔16，两直线通孔16分别与螺旋通孔8的顶端和螺旋通孔8的底端相连通，两直线通孔16构成直线引导机构。

所述密闭刚性水箱2外周设有增大能量交换面积的导热性良好的金属片（图中未示出），以利于增加能量交换面积和迎风面积，降低风速，促进密闭刚性水箱2与外界的能量转换，将大气中的冷冻水停留在金属片上，在气温未低于0℃时，有形成雾凇的条件，以加快水箱中的水结冰的速度。

所述摩擦力减小装置6为滚珠或平面轴承。

警示牌6为包含正反两个显示面的两面体或包含三面以上显示面的多面体。

所述第一耦合杆9可选用螺杆或插销等杆状物。

使用时，在密闭刚性水箱2内装水，将本发明之冰能装置放置于合适位置（如路面易结冰点附近或桥梁涵道等合适的地方）。当该装置所位地区出现结冰的气候条件时，因为路面比水箱2更容易会受地表温度等因素影响，路面降温速度不会比密闭刚性水箱2快，密闭刚性水箱2中的水先结冰。密闭刚性水箱2内的水逐步结冰，水中分子的运动破坏水分子之间的氢键束缚，导致分子间频繁碰撞，各分子间发生相对滑动而相互交错，这样就会互相填补空隙，因而使得水结冰时体积膨胀。利用密闭刚性水箱2，将水结冰时不规则的膨胀变换为定向的膨胀，定向膨胀产生的力推动活塞1向上运动，活塞1的向上运动通过传动杆4给立杆5一个向上的作用力，立杆5在耦合装置的第一耦合杆9的作用下，顺着立杆外套7上的直线通孔16，上升至螺旋引导装置的立杆外套7上的螺旋通孔8，实现螺旋向上运动。通过立杆5的螺旋向上运动，带动警示牌3翻转，显示警示语，达到告知与提醒相关人员减少交通事故的作用。

当结冰的气候解除时，冰融化成水，水箱内试点体积变小形成负压，活塞1在负压和立杆5和警示牌3的重力的作用下向下运动；在耦合装置和螺旋引导装置的作用下，活塞1的向下运动通过传动杆4带动立杆5螺旋向下，警示牌3翻转至初始位置，实现复位。

本发明可用于桥梁涵道等交通设施的结冰警示，让相关人员及时知道路况，减少车祸的发生，保护人们的生命财产安全；也可将立杆与警示牌稍作修改用于高架高压电力线路的结冰警示，让电力工人免去爬到高山上带着望远镜去查线路是否结冰的辛劳；还可用于包括旅游景点在内的山区及森林的台阶、道路等的结冰警示，给每一个普通人带来安全；也可为服务在国防边疆的偏远高寒地区的边防哨所的军人服务，让他们提前做好准备，更好地守卫祖国边疆。

使用本发明，只有结冰和融冰时才有动作执行；只要温度低到水能结冰时，就立即会提出警示，显示及时、准确。本发明原理简单，结构简单，造价低廉，安装方便，环保，实用性强，工作性能稳定，纯机械部件，无复杂系统，故障源少。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：

所述螺旋通孔8用螺旋槽（图中未示出）替代。参照图4，第一耦合杆9用第二耦合杆10替代，第二耦合杆10的长度短于第一耦合杆9的长度。耦合装置为固定于立杆5上的第二耦合杆10，第二耦合杆10的端部伸入立杆外套7的螺旋槽中。立杆外套7的螺旋槽两端均设有第一直线槽（图中未示出），两第一直线槽分别与螺旋通孔的顶端和螺旋通孔的底端相连通，两第一直线槽构成直线引导机构。

其余同实施例1。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：

本实施例中，立杆外套7上无需开设螺旋孔8，立杆5上也无需增设第一耦合杆9。

参照图5和图6，所述螺旋引导装置包括螺旋钢带11，螺旋钢带11设于立杆5与摩擦力减小装置6之间，螺旋钢带11的顶端与立杆5的底端固连，螺旋钢带11的底端与摩擦力减小装置6相接触，立杆5外周设有立杆外套7，立杆5设于立杆外套7内，立杆外套7内横向设置有用作耦合装置的内板12，内板12与立杆外套7固连，内板12中心开有截面为四边形的通孔13，螺旋钢带11穿过内板12中心通孔13，螺旋钢带11与内板12中心通孔13的内壁相接触。螺旋钢带11的两端均设有直线钢带17，两直线钢带17分别与螺旋钢带11的顶端和底端相连，两直线钢带11构成直线引导机构。

利用密闭刚性水箱2，将水结冰时不规则的膨胀变换为定向的膨胀，定向膨胀产生的力推动活塞1向上运动，活塞1的向上运动通过传动杆4给直线钢带17和螺旋引导装置的螺旋钢带11一个向上的作用力，螺旋钢带11在耦合装置的内板12的作用下螺旋向上运动。通过螺旋钢带11的螺旋向上运动，带动立杆5螺旋向上运动，立杆5的螺旋向上带动警示牌3翻转，显示警示语，达到告知与提醒相关人员减少交通事故的作用。此工作原理类似于儿童玩具迷你飞碟的工作原理。

当结冰的气候解除时，冰融化成水，活塞1在重力的作用下向下运动；在耦合装置和螺旋引导装置的作用下，活塞1的向下运动通过传动杆4和螺旋钢带11带动立杆5螺旋向下，警示牌3翻转至初始位置，实现复位。

其余同实施例1。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于：

立杆外套7上无需开设螺旋孔，立杆5上也无需增设第一耦合杆。

参照图7和图8，所述立杆5上开有螺旋槽14，立杆5外周设有立杆外套7，立杆5设于立杆外套7内，立杆外套7内壁设有第三耦合杆15，第三耦合杆15与立杆外套7内壁固连，第三耦合杆15端部伸入立杆5上的螺旋槽14中，开有螺旋槽14的立杆5同时用作螺旋引导装置，设于立杆外套7内壁的第三耦合杆15用作耦合装置。立杆5的螺旋槽14两端均设有第二直线槽18，两第二直线槽分别与螺旋槽14的顶端和螺旋槽的底端相连通，两第二直线槽构成直线引导机构。

利用密闭刚性水箱2，将水结冰时不规则的膨胀变换为定向的膨胀，定向膨胀产生的力推动活塞1向上运动，活塞1的向上运动通过传动杆4给螺旋引导装置的立杆5一个向上的作用力，立杆5在第三耦合杆15的作用下，经第二直线槽18后再通过螺旋槽14螺旋向上运动。通过立杆5的螺旋向上运动，带动警示牌3翻转，显示警示语，达到告知与提醒相关人员减少交通事故的作用。此工作原理类似于儿童玩具迷你飞碟的工作原理。

当结冰的气候解除时，冰融化成水，活塞1在重力的作用下向下运动；在耦合装置和螺旋引导装置的作用下，活塞1的向下运动通过传动杆4带动立杆5螺旋向下，警示牌3翻转至初始位置，实现复位。

其余同实施例1。

以上对本发明的几种优选具体实施方式作了详细介绍。所述具体实施方式只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.冰能装置，其特征在于，包括带活塞的密闭刚性水箱，活塞属于密闭刚性水箱的一部分，密闭刚性水箱上方设有动力转化装置，动力转化装置的底端与密闭刚性水箱的活塞相连，动力转化装置上方设有警示牌，动力转化装置的顶端与警示牌相连；

利用水在固液相变过程中会发生体积变化的原理，以及水结冰时各分子间可发生相对滑动的特性，将带活塞的密闭刚性水箱内装满水，利用密闭容器内水和冰的体积的变化带动活塞运动释放出来的可以做功的能量作为动力源执行动作。

2.根据权利要求1所述的冰能装置，其特征在于，动力转化装置包括传动杆、立杆、螺旋引导装置、直线引导机构和耦合装置，动力转化装置的立杆顶端与警示牌固连，传动杆设于立杆下方，动力转化装置的传动杆底端与密闭刚性水箱的活塞相连；传动杆与立杆之间设有摩擦力减小装置。

3.根据权利要求2所述的冰能装置，其特征在于，螺旋引导装置包括立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套上开有螺旋通孔；耦合装置为固定于立杆上的第一耦合杆，第一耦合杆的端部穿过立杆外套的螺旋通孔而伸出至立杆外套外侧；立杆外套的螺旋通孔两端均设有直线通孔，两直线通孔分别与螺旋通孔的顶端和螺旋通孔的底端相连通，两直线通孔构成直线引导机构。

4.根据权利要求3所述的冰能装置，其特征在于，所述螺旋通孔用螺旋槽替代，耦合装置为固定于立杆上的第二耦合杆，第二耦合杆的端部伸入立杆外套的螺旋槽中；立杆外套的螺旋槽两端均设有第一直线槽，两第一直线槽分别与螺旋通孔的顶端和螺旋通孔的底端相连通，两第一直线槽构成直线引导机构。

5.根据权利要求2所述的冰能装置，其特征在于，螺旋引导装置包括螺旋钢带，螺旋钢带设于立杆与摩擦力减小装置之间，螺旋钢带的顶端与立杆的底端固连，螺旋钢带的底端与摩擦力减小装置相接触，立杆外周设有立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套内横向设置有用作耦合装置的内板，内板与立杆外套固连，内板中心开有截面为四边形的通孔，螺旋钢带穿过内板中心通孔，螺旋钢带与内板中心通孔的内壁相接触；螺旋钢带的两端均设有直线钢带，两直线钢带分别与螺旋钢带的顶端和底端相连，两直线钢带构成直线引导机构。

6.根据权利要求2所述的冰能装置，其特征在于，所述立杆上开有螺旋槽，立杆外周设有立杆外套，立杆设于立杆外套内，立杆外套内壁设有第三耦合杆，第三耦合杆与立杆外套内壁固连，第三耦合杆端部伸入立杆上的螺旋槽中，开有螺旋槽的立杆同时用作螺旋引导装置，设于立杆外套内壁的第三耦合杆用作耦合装置；立杆的螺旋槽两端均设有第二直线槽，两第二直线槽分别与螺旋槽的顶端和螺旋槽的底端相连通，两第二直线槽构成直线引导机构。

7.根据权利要求1或2所述的冰能装置，其特征在于，所述密闭刚性水箱外周设有增大能量交换面积的导热性良好的金属片。

8.根据权利要求1或2所述的冰能装置，其特征在于，所述摩擦力减小装置为滚珠或平面轴承。

9.根据权利要求1或2所述的冰能装置，其特征在于，警示牌为包含正反两个显示面的两面体或包含三面及以上显示面的多面体。