CN107090796A - 道路冰雪速融蒸发设备及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及道路冰雪速融蒸发设备及方法,利用汽车发动机排出的高温废气对水气进行热置换,在汽车向前的行进中,将所置换的高温高压水和高温高压空气分别喷向路面,高温高压水快速冲碎路面冰、雪并使其速融成积水,并利用负压收集积水,高温高压空气直接吹散路面水分子,使冰雪由固态转为液态,最终为气态散去,设备包括汽车和水箱,所述水箱设置在汽车后部的载重车厢内,包括发动机排气换热器、高温高压水喷射器、高温高压气喷射器、驱动水泵、驱动风机和驱动机构构成,通过本技术方案,从而完成路面积雪的清理工作,本技术方案只是在现有车辆上加装改造,在完成清理积雪工作后,依然可以作为其它用途的车辆应用。

Description

道路冰雪速融蒸发设备及方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种道路清理设备,特别是涉及一种道路冰雪速融蒸发设备及方法。
背景技术
[0002] 在现有技术中,北方冬季道路清除冰雪,大多是以工程车辆为主,是以冲撞式破 冰、清扫除雪,并按破除、清扫、路边堆放的顺序完成,后续的工作是收集、运输、存放的方式 进行,对于稍厚一点的积雪就要投入大量的人力和物力。
[0003] 采用工程车辆冲撞式破冰、扫雪,必然对路面产生伤害,人力清扫,效率低下,用于 机场等地方的专业除冰雪设备,也还要先进行浮雪清扫,再采用特种的蒸汽发生器,利用蒸 汽来融冰融雪,不但需要大量而复杂的专业系统设备来对冰雪进行自然的融化过程,其消 耗功率大、成本高、效率低、速度慢、融冰雪厚度小、处理路面窄、操作复杂,不适合大面积的 城市道路、高速公路的冰雪清除,同时特种除冰雪机中对冰雪加热设备,要求功率高体积较 大,清理速度低,价格昂贵。
[0004] 我国的地理位置中,特别是北方区域的道路需要投入相当大的人力物力来应对冰 雪自然天气环境,即便是江南也有时要遭受冰雪冻害的侵袭,特别是在冷热交替的季节, 冰、雪、水共存的条件下更是难缠,极易造成城市道路交通中断、救援受阻,高速公路连续追 尾、重大伤人事故不断发生,使国家财产和人民生命受到重大威害,给人们生活和工作带来 诸多不便,为此每年国家需要出巨资、购设备,应对冰雪灾害,而实际收效有限。
发明内容
[0005] 有鉴于此,本发明的主要目的在于提供一种道路冰雪速融蒸发设备及方法,通过 本技术方案,利用对路面上的冰或雪,采用水的固、液、气态转换原理,采用汽车发动机的剩 余动力和汽车发动机排出的高温废气将水加热,并通过驱动水泵将高温高压水近距离快速 冲碎路面冰、雪并使其速融成水,再用高温高压空气直接吹散路面水分子,使冰雪由固态转 为液态,最终为气态散去,从而完成路面积雪的清理工作,从而弥补了现有技术中存在的不 足。
[0006] 为了达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
[0007] 一种道路冰雪速融蒸发方法,利用汽车发动机排出的高温废气对水气进行热置 换,在汽车向前的行进中,将所置换的高温高压水和高温高压空气分别喷向路面,高温高压 水快速冲碎路面冰、雪并使其速融成积水,并利用负压收集积水,高温高压空气直接吹散路 面水分子,使冰雪由固态转为液态,最终为气态散去,从而完成路面积雪的清理工作。
[0008] 一种道路冰雪速融蒸发设备,包括汽车和水箱,所述水箱设置在汽车后部的载重 车厢内,包括发动机排气换热器、高温高压水喷射器、高温高压气喷射器、驱动水栗、驱动风 机和驱动机构构成,所述高温高压水喷射器设置在汽车的前端下部,高温高压气喷射器设 置在汽车前轮后方的汽车底盘下部,驱动水泵和驱动风机分别设置在汽车底盘下部,发动 机排气换热器设置在汽车发动机的排气支管一侧并与发动机内相连,高温高压水喷射器和 高温高压气喷射器分别通过连接管路与发动机排气换热器的液态和气态输出端相连接,驱 动水泵和驱动风机的输出端分别与发动机排气换热器的液态和气态输入端相连,驱动水泵 的输入端通过连接管路与设置在汽车载重车箱上的水箱输出端相连通,驱动机构的输入端 与汽车发动机动力输出端相连,驱动机构的输出端分别与驱动水泵和驱动风机相连。
[0009] 还包括滚动混水吸收器和气水分离器,所述滚动混水吸收器设置在高温高压气喷 射器前方与汽车前轮后方的汽车底盘下部上,滚动混水吸收器的输出端通过气水分离器分 别与驱动风机的输入端和水箱相连通。
[0010] 所述发动机排气换热器由高温气体加热腔、高温水加热腔构成,所述高温气体加 热腔的侧壁上设置有数个与汽车发动机气缸出气口相连接的气体换热支管,气体换热支管 伸入到高温气体加热腔内的另一侧向后穿入到位于后部的高温水加热腔内,并沿高温水加 热腔的纵向方向与汽车排气管相连,位于高温气体加热腔内的气体换热支管上设置有空气 换热片,所述高温气体加热腔上设置有高压气体入口和高温高压气体出口,高压气体入口 和高温高压气体出口分别通过所对应的连接管路与驱动风机的输出端和高温高压气喷射 器相连,所述高温水加热腔上设置有高压进水口和高温高压出水口,所述高压进水口和高 温高压出水口分别通过所对应的连接管路与驱动水泵的输出端和高温高压水喷射器相连 通。
[0011] 所述高温高压水喷射器,由高温高压水喷管、主轴管、支撑杆和位置调整器构成, 所述主轴管下端与高温高压水喷管的中部相连通,高温高压水喷管向下的圆弧表面上设置 有若干水喷口,两个支撑杆的上端和下端分别固定在主轴管上端和高温高压水喷管的左右 两侧,主轴管上端通过连接管路与发动机排气换热器的高温高压出水口相连通,位置调整 器的一端与主轴管相连,另一端与汽车前端保险杠相连。
[0012] 所述高温高压气喷射器由高温高压气喷管和主气管构成,所述主气管下端与高温 高压气喷管的中部相连通,高温高压气喷管向下的圆弧表面上设置有若干气喷口,主气管 固定在汽车底盘上,主气管上端通过连接管路与发动机排气换热器的高温高压气体出口相 连通。
[0013] 所述主轴管、高温高压水喷管和主气管、高温高压气喷管、发动机排气换热器及发 动机排气换热器的高温高压气体出口和高温高压出水口的连接管路上分别外侧包覆有保 温层。
[0014] 所述滚动混水吸收器由吸水腔、支撑托座、吸收扁管和位置调整器构成,所述支撑 托座设置在吸水腔的上端,吸收扁管两侧前掠,吸收扁管中部设置在吸水腔的下端,并且与 吸水腔内部相连通,吸收扁管上设置有长条形吸水口,支撑托座为滚动混水吸收器的输出 端通过气水分离器分别与驱动风机的输入端和水箱相连通,支撑托座外侧与位置调整器下 端相铰接,位置调整器上端固定在汽车底盘中部下方。
[0015] 所述吸水腔两侧设置有引导轮支架,引导轮设置在引导轮支架上;吸收扁管后部 的中间位置分别设置有两个滚轮轴支架,滚轮轴固定在滚轮轴支架上,滚轮轴两侧前掠与 所对应的吸收扁管相平行,若干滚轮穿装在滚轮轴上。
[0016] 所述汽车的载重车厢后部设置有气水过滤箱和过渡水箱,气水过滤箱内水平设置 有过滤网,过滤网下部所对应的气水过滤箱侧壁上分别设置有气水过滤入口和垃圾排放 门,过滤网上部所对应的气水过滤箱侧壁上设置有气水过滤出口,气水过滤入口与滚动混 水吸收器的支撑托座相连通,气水过滤出口经过气水分离器,气体部分与驱动风机的输入 端相连通,液体部分经过渡水箱和水箱与驱动水泵的输入端相连通。
[0017]采用上述技术方案后的有益效果是:一种道路冰雪速融蒸发设备及方法,通过本 技术方案,利用对路面上的冰或雪,采用水的固、液、气态转换原理,采用汽车发动机的剩余 动力和汽车发动机排出的高温废气将水加热,并通过高速水栗把水加压,近距离快速冲碎 路面冰、雪并使其速融成水,再用高温空气直接吹散路面水分子,至冰雪由固态转为液态, 最终为气态散去,从而完成路面积雪的清理工作,本技术方案只是在现有车辆上加装改造, 无需专用车辆,在完成清理积雪工作后,依然可以作为其它用途的车辆应用。
附图说明
[0018] 图1为本发明的整体外部结构示意图。
[0019] 图2为本发明中汽车底盘的结构图。
[0020] 图3为本发明中发动机排气换热器立体外形示意图。
[0021]图4为本发明的发动机排气换热器内部结构立体示意图。
[0022]图5为图4的立体后视图。
[0023]图6为本发明中高温高压水喷射器的结构示意图。
[0024]图7为图6的仰视示意图。
[0025]图8为本发明中高温高压水喷射器中位置调整器结构示意图。
[0026]图9为本发明中高温高压气喷射器的结构示意图。
[0027] 图10为图9的仰视示意图。
[0028]图11为本发明中滚动混水吸收器的结构示意图。
[0029]图12为图11的仰视结构示意图。
[0030] 图13为图11的立体结构图。
[0031]图14为本发明中滚动混水吸收器中位置调整器结构示意图。
[0032]图15为本发明中气水过滤箱的立体结构示意图。
[0033]图16为图15的后视立体结构示意图。
[0034]图17为本发明中气水过滤箱的剖视结构示意图。
[0035]图18为本发明实施例中发动机和取力器的连接结构立体示意图。
[0036]图中,1汽车、2水箱、3发动机排气换热器、4高温高压水喷射器、5高温高压气喷射 器、6驱动水泵、7驱动风机、8驱动机构、9汽车底盘、10连接管路、11滚动混水吸收器、12气水 分离器,13高温气体加热腔、14高温水加热腔、15发动机、16气体换热支管、17汽车排气管、 18空气换热片、19高压气体入口、20高温高压气体出口、21高压进水口、22高温高压出水口、 23高温高压水喷管、24主轴管、25支撑杆、26位置调整器、27水喷口、28保险杠、29高温高压 气喷管、30主气管、31气喷口、32保温层、33吸水腔、34支撑托座、35吸收扁管、36长条形吸水 口、37引导轮支架、38引导轮、39滚轮轴支架、40滚轮轴、41气水过滤箱、42过渡水箱、43过滤 网、44气水过滤入口、45垃圾排放门、46气水过滤出口、47滚轮、48齿条、49四连杆、50取力 器。
具体实施方式
[0037]下面将结合附图对本发明中具体实施例作进一步详细说明。
[0038]本发明涉及的道路冰雪速融蒸发方法,利用汽车发动机排出的高温废气对水气进 行热置换,在汽车向前的行进中,将所置换的高温高压水和高温高压空气分别喷向路面,高 温高压水快速冲碎路面冰、雪并使其速融成积水,并利用负压收集积水,高温高压空气直接 吹散路面水分子,使冰雪由固态转为液态,最终为气态散去,从而完成路面积雪的清理工 作。
[0039 ]如图1 -图18所不,本发明涉及的道路冰雪速融蒸发设备,包括汽车1和水箱2,所述 水箱2设置在汽车1后部的载重车厢内,包括发动机排气换热器3、高温高压水喷射器4、高温 高压气喷射器5、驱动水泵6、驱动风机7和驱动机构8构成,所述高温高压水喷射器4设置在 汽车1的前端下部,高温高压气喷射器5设置在汽车1前轮后方的汽车底盘9下部,驱动水泵6 和驱动风机7分别设置在汽车底盘9下部,发动机排气换热器3设置在汽车1发动机15的排气 支管一侧并与发动机15内相连,高温高压水喷射器4和高温高压气喷射器5分别通过连接管 路10与发动机排气换热器3的液态和气态输出端相连接,驱动水栗6和驱动风机7的输出端 分别与发动机排气换热器3的液态和气态输入端相连,驱动水栗6的输入端通过连接管路10 与设置在汽车1载重车箱上的水箱2输出端相连通,驱动机构8的输入端与发动机15动力输 出端相连,驱动机构8的输出端分别与驱动水栗6和驱动风机7相连。
[0040] 还包括滚动混水吸收器11和气水分离器12,所述滚动混水吸收器11设置在高温高 压气喷射器5前方与汽车1前轮后方的汽车底盘9下部上,滚动混水吸收器11的输出端通过 气水分离器12分别与驱动风机7的输入端和水箱2相连通。
[0041] 所述发动机排气换热器3由高温气体加热腔13、高温水加热腔14构成,所述高温气 体加热腔13的侧壁上设置有数个与汽车发动机15气缸出气口相连接的气体换热支管16,气 体换热支管16伸入到高温气体加热腔13内的另一侧向后穿入到位于后部的高温水加热腔 14内,并沿高温水加热腔14的纵向方向与汽车排气管17相连,位于高温气体加热腔13内的 气体换热支管16上设置有空气换热片18,所述高温气体加热腔13上设置有高压气体入口 19 和高温高压气体出口 20,高压气体入口 19和高温高压气体出口 20分别通过所对应的连接管 路10与驱动风机7的输出端和高温高压气喷射器5相连,所述高温水加热腔14上设置有高压 进水口 21和高温高压出水口 22,所述高压进水口 21和高温高压出水口 22分别通过所对应的 连接管路10与驱动水泵6的输出端和高温高压水喷射器4相连通。
[0042] 所述高温高压水喷射器4,由高温高压水喷管23、主轴管24、支撑杆25和位置调整 器26构成,所述主轴管24下端与高温高压水喷管23的中部相连通,高温高压水喷管23向下 的圆弧表面上设置有若干水喷口 27,两个支撑杆25的上端和下端分别固定在主轴管24上端 和高温高压水喷管23的左右两侧,主轴管24上端通过连接管路1〇与发动机排气换热器3的 高温高压出水口 22相连通,位置调整器26的一端与主轴管24相连,另一端与汽车1前端保险 杠28相连。
[0043] 所述高温高压气喷射器5由高温高压气喷管29和主气管30构成,所述主气管30下 端与高温高压气喷管29的中部相连通,高温高压气喷管29向下的圆弧表面上设置有若干气 喷口 31,主气管30固定在汽车底盘9上,主气管3〇上端通过连接管路1〇与发动机排气换热器 3的高温高压气体出口 20相连通。 ^
[0044] 所述主轴管24、高温高压水喷管23和主气管30、高温高压气喷管29、发动机排气换 热器3及发动机排气换热器3的高温高压气体出口 20和高温高压出水口 22的连接管路1〇上 分别外侧包覆有保温层32。
[0045]所述滚动混水吸收器11由吸水腔33、支撑托座34、吸收扁管35和位置调整器26构 成,所述支撑托座34设置在吸水腔33的上端,吸收扁管35两侧前掠,吸收扁管35中部设置在 吸水腔33的下端,并且与吸水腔33内部相连通,吸收扁管35上设置有长条形吸水口 36,支撑 托座34为滚动混水吸收器11的输出端通过气水分离器12分别与驱动风机7的输入端和水箱 2相连通,支撑托座34外侧与位置调整器26下端相铰接,位置调整器26上端固定在汽车底盘 9中部下方。
[0046]所述吸水腔33两侧设置有引导轮支架37,引导轮38设置在引导轮支架37上;吸收 扁管35后部的中间位置分别设置有两个滚轮轴支架39,滚轮轴40固定在滚轮轴支架39上, 滚轮轴40两侧前掠与所对应的吸收扁管35相平行,若干滚轮47穿装在滚轮轴40上。
[0047]所述汽车1的载重车厢后部设置有气水过滤箱41和过渡水箱42,气水过滤箱41内 水平设置有过滤网43,过滤网43下部所对应的气水过滤箱41侧壁上分别设置有气水过滤入 口 44和垃圾排放门45,过滤网43上部所对应的气水过滤箱41侧壁上设置有气水过滤出口 46,气水过滤入口 44与滚动混水吸收器11的支撑托座34相连通,气水过滤出口 46经过气水 分离器12,气体部分与驱动风机7的输入端相连通,液体部分经过渡水箱42和水箱2与驱动 水泵6的输入端相连通。
[0048]本发明的实施例中高温高压水喷射器4的位置调整器26采用齿条48方式进行调 整,滚动混水吸收器11的位置调整器26采用四连杆49进行调整,上述两种位置调整器均为 现有技术,在此不详细赘述。
[0049]本发明中的驱动机构8可以通过发动机15输出的动力带动发电机转为电力,通过 驱动电机来带动驱动水栗6和驱动风机7进行工作,同理也可以采用液压驱动的方式。
[0050]本发明的实施例中的驱动机构8是在发动机15动力输出轴上设置取力器50,通过 取力器50带动驱动水泵6和驱动风机7进行工作。
[0051]本发明在工作时,操纵道路冰雪速融蒸发设备,行至待除冰雪路面后停车,操纵位 置调整器26,将高温高压水喷管23下端调整到距冰雪路面i〇0mm左右高度,接通取力器50, 换入1档后起步至大负荷行驶,柴油发动机15工作到转速2500r/min以上,此时发动机15排 气支管废气温度大于850°C,开通水箱2放水,驱动设备前行;同时取力器50带动驱动风机7 和驱动水泵6工作,水从水箱2、驱动水泵6、发动机排气换热器3的高温水加热腔14进行加热 后,经高温高压水喷射器4喷出对路面积雪进行清理、使其速融成水;空气从驱动风机7、发 动机排气换热器3的高温气体加热腔13进行加热后,经高温高压气喷射器5对路面积水进行 蒸发处理。
[0052]发动机I5排出的高温废气,进入到发动机排气换热器3中的气体换热支管16中,高 温气体加热腔I3内的空气换热片I8可传导加热80(TC以上,空气高速流经高温气体加热腔 I3时,被瞬间加热到l〇〇°C以上,吸热后体积膨涨的空气加快流速;水通过驱动水栗6进入到 高温水加热腔14,可将水加热到90°C以上
[0053]取力器50带动驱动风机7,滚动混水吸收器11通过位置调整器26放置在路面,长条 形吸水口36沿路面将大量速融混水吸入,通过气水过滤箱41和气水分离器12将空气送到驱 动风机7的输入端,将水送到过渡水箱42中,最终送至驱动水泵6的输入端,气水过滤箱41过 滤下的颗粒垃圾下沉积到底部,可通过垃圾排放门45定期进行清理。 _
[0054]本发明的技术方案,利用汽车1发动机15排气经发动机排气换热器3进行热置 产生高温高压气体和高温高压水,首先是高温高压水经高温高压水喷射器4喷出,将冰雪融 成水,通过滚动混水吸收器11负压对路面积水进行收集,最后高温高压气体经高温高压气 喷射器5对路面剩于的小部分积水进行蒸发处理。
[0055]以上所述,仅为本发明的较佳可行实施例而已,并非用以限定本发明的范围

Claims (10)

1. 一种道路冰雪速融蒸发方法,其特征在于,利用汽车发动机排出的高温废气对水气 进行热置换,在汽车向前的行进中,将所置换的高温高压水和高温高压空气分别喷向路面, 高温高压水快速冲碎路面冰、雪并使其速融成积水,并利用负压收集积水,高温高压空气直 接吹散路面水分子,使冰雪由固态转为液态,最终为气态散去,从而完成路面积雪的清理工 作。
2. —种道路冰雪速融蒸发设备,包括汽车和水箱,所述水箱设置在汽车后部的载重车 厢内,其特征在于,包括发动机排气换热器、高温高压水喷射器、高温高压气喷射器、驱动水 泵、驱动风机和驱动机构构成,所述高温高压水喷射器设置在汽车的前端下部,高温高压气 喷射器设置在汽车前轮后方的汽车底盘下部,驱动水泵和驱动风机分别设置在汽车底盘下 部,发动机排气换热器设置在汽车发动机的排气支管一侧并与发动机内相连,高温高压水 喷射器和高温高压气喷射器分别通过连接管路与发动机排气换热器的液态和气态输出端 相连接,驱动水泵和驱动风机的输出端分别与发动机排气换热器的液态和气态输入端相 连,驱动水栗的输入端通过连接管路与设置在汽车载重车箱上的水箱输出端相连通,驱动 机构的输入端与汽车发动机动力输出端相连,驱动机构的输出端分别与驱动水栗和驱动风 机相连。
3. 根据权利要求2所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,还包括滚动混水吸收器 和气水分离器,所述滚动混水吸收器设置在高温高压气喷射器前方与汽车前轮后方的汽车 底盘下部上,滚动混水吸收器的输出端通过气水分离器分别与驱动风机的输入端和水箱相 连通。
4. 根据权利要求2所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述发动机排气换热器 由高温气体加热腔、高温水加热腔构成,所述高温气体加热腔的侧壁上设置有数个与汽车 发动机气缸出气口相连接的气体换热支管,气体换热支管伸入到高温气体加热腔内的另一 侧向后穿入到位于后部的高温水加热腔内,并沿高温水加热腔的纵向方向与汽车排气管相 连,位于高温气体加热腔内的气体换热支管上设置有空气换热片,所述高温气体加热腔上 设置有高压气体入口和高温高压气体出口,高压气体入口和高温高压气体出口分别通过所 对应的连接管路与驱动风机的输出端和高温高压气喷射器相连,所述高温水加热腔上设置 有高压进水口和高温高压出水口,所述高压进水口和高温高压出水口分别通过所对应的连 接管路与驱动水泵的输出端和高温高压水喷射器相连通。
5. 根据权利要求2所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述高温高压水喷射 器,由高温高压水喷管、主轴管、支撑杆和位置调整器构成,所述主轴管下端与高温高压水 喷管的中部相连通,高温高压水喷管向下的圆弧表面上设置有若干水喷口,两个支撑杆的 上端和下端分别固定在主轴管上端和高温高压水喷管的左右两侧,主轴管上端通过连接管 路与发动机排气换热器的高温高压出水口相连通,位置调整器的一端与主轴管相连,另一 端与汽车前端保险杠相连。
6. 根据权利要求2所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述高温高压气喷射器 由高温高压气喷管和主气管构成,所述主气管下端与高温高压气喷管的中部相连通,高温 高压气喷管向下的圆弧表面上设置有若干气喷口,主气管固定在汽车底盘上,主气管上端 通过连接管路与发动机排气换热器的高温高压气体出口相连通。
7. 根据权利要求5或6所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述主轴管、高温高 压水喷管和主气管、高温高压气喷管、发动机排气换热器及发动机排气换热器的高温髙压 气体出口和高温高压出水口的连接管路上分别外侧包覆有保温层。
8.根据权利要求3所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述滚动混水吸收器由 吸水腔、支撑托座、吸收扁管和位置调整器构成,所述支撑托座设置在吸水腔的上端,吸收 扁管两侧前掠,吸收扁管中部设置在吸水腔的下端,并且与吸水腔内部相连通,吸收扁管上 设置有长条形吸水口,支撑托座为滚动混水吸收器的输出端通过气水分离器分别与驱动风 机的输入端和水箱相连通,支撑托座外侧与位置调整器下端相铰接,位置调整器上端固定 在汽车底盘中部下方。
9.根据权利要求8所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述吸水腔两侧设置有 引导轮支架,引导轮设置在引导轮支架上;吸收扁管后部的中间位置分别设置有两个滚轮 轴支架,滚轮轴固定在滚轮轴支架上,滚轮轴两侧前掠与所对应的吸收扁管相平行,若干滚 轮穿装在滚轮轴上。
10.根据权利要求3或8所述的道路冰雪速融蒸发设备,其特征在于,所述汽车的载重车 厢后部设置有气水过滤箱和过渡水箱,气水过滤箱内水平设置有过滤网,过滤网下部所对 应的气水过滤箱侧壁上分别设置有气水过滤入口和垃圾排放门,过滤网上部所对应的气水 过滤箱侧壁上设置有气水过滤出口,气水过滤入口与滚动混水吸收器的支撑托座相连通, 气水过滤出口经过气水分离器,气体部分与驱动风机的输入端相连通,液体部分经过渡水 箱和水箱与驱动水栗的输入端相连通。
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