CN107655657B - 一种融冰池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种融冰池，属于冰区船舶与海洋工程试验技术领域，具体涉及一种集分离与搅拌为一体的融冰池，包括冰水室及融冰室两部分，融冰室又由水循环系统、搅拌装置、分离装置和上层空间几部分构成。冰水室实验后产生的碎冰越过冰水室与融冰室间的分离板落到分离装置上，分离装置将较小冰块分离到融冰室的底端，由搅拌装置进行搅拌切割，加速融化；分离装置上的大冰块在融冰室上层空间设备提供的高温下促使融化，冰块不断缩小后再由分离装置分离到底端，当底端积水较多时，水循环系统将积水抽送到冰水室中。本发明主要针对融冰池的实验室内碎冰的融化而设计的，具有融冰速度快、试验用水循环效率高、实用性强和节约能源等优点。

Description

一种融冰池

技术领域

本发明属于冰区船舶与海洋工程试验技术领域，具体涉及一种融冰池。

背景技术

二十世纪八十年代以后，随着寒冷海域的海洋石油开发活动的兴起，海洋开发活动不断向寒冷海域扩展，冰区船舶和海洋工程装备的需求逐渐增加，低温冰工程实验室大量出现。通过详细论证和设计，大多数冰工程实验室能够细致模拟冰环境、技术手段也逐步多样化，从极地船舶研究拓展到海洋工程等多种试验类型，试验流程、方法逐渐全面建立并成熟。近年来，随着北极资源开发和商业航行的可能性，各国对冰工程实验室的改造升级更加重视，甚至新建了更加先进的冰水池，进一步健全其试验条件。新兴国家也积极加大对该领域的投入，新建了规模领先的冰水池试验设施。冰水池实验室在使用过程中通过制冷系统使冰水池表面形成冰层，可以分别开展冰区船舶的运动性能试验研究、冰区海洋平台试验研究和港口水利工程等试验研究，能够非常方便地模拟海洋结构物真实的航行环境。但是，冰水池实验室实验完成后，冰水池水面上会产生大量的碎冰，初步估计中小型冰水池在每次实验完成后大约产生5—10吨的碎冰，大型冰水池实验室一次试验能产生10—60吨的碎冰，从而给再次实验模拟带来困难。

冰水池实验室内处理碎冰的主要方法是通过辅助拖车将碎冰推至融冰池内，通过融冰池来实现碎冰的融化。目前，大多数融冰池都采用自然融化的方式进行碎冰的融化，造成融冰速度慢，碎冰大量积累等问题，使实验整体效率明显将低。同时，冰水池实验室在使用的过程中，如果不能及时将碎冰融化的实验用水抽取到冰水池内必然使池内水平面下降，给实验测量结果带来一定的影响。目前，大多数冰水池实验室使用的都是第三代模型冰即混合乙二醇EG、脂肪族洗涤剂AD和糖S等三种不同的添加剂的水溶液混合而成。如果在冰水池内加入足够多的实验用水以消除因碎冰产生的水面降低的问题，必然带来实验成本的增加。对于冰水池产生大量碎冰的问题，最好的方法就是加快碎冰的融化，从而可以有效地保证实验用水和减少碎冰堆积的现象。因此，加大对冰水池内融冰池的设计和创新对冰水池实验室整体效率的提高具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种融冰速度快、试验用水循环效率高、集搅拌、冰水分离于一体的融冰池。

本发明的目的是这样实现的：

本发明公开了一种融冰池，包括冰水室1和融冰室2，冰水室及融冰室之间通过分离墙3隔开，分离墙上端为斜面，斜面下方开有管道口；融冰室2包括水循环系统4、分离装置5、搅拌装置6及上层空间7；

水循环系统4又包括加压水泵41、进水管42及出水管43，分离装置5包括支撑结构51和分离板52，搅拌装置6包括电机61、减速机62及搅拌叶轮63，上层空间7包括卷帘门71、暖气换热器72、通风窗73及出口门74；

水循环系统4安装在融冰室的墙壁上，加压水泵41及进水管42安装在内壁上，出水管43从内壁延伸到分离墙的外壁上；水循环系统的下方融冰室空间内四面墙壁内侧搭建有四个平台，支撑结构51铺设在平台上，分离板52安装在支撑结构上方；搅拌装置6安装在分离装置上，分离板上开有减速机通道口67，用于安装减速机62，减速机上方连接电机61，下方连接搅拌叶轮63，搅拌叶轮一直延伸到融冰室底部。

对于一种融冰池，所述的水循环系统中进水管42竖直安装在融冰室的一侧墙壁上，所安装墙壁的平台上开有管道口，进水管42从管道口通过，与墙壁相接的部分使用不锈钢管卡固定；出水管43包括水平出水管431与竖直出水管432两部分，水平出水管由管道支撑板44支撑安装在进水管42的上方，安装角度呈九十度角，两者接合部分通过承接装置连接；水平出水管另一端穿过分离墙上的管道口与竖直出水管432连接，竖直出水管垂直安装在分离墙的外壁上，其与墙壁相接的部分通过不锈钢管卡固定；加压水泵41安装在水平出水管与进水管接合承接处一侧的支撑平台45上，加压水泵正上方的墙壁上安装有水泵开关46。

对于一种融冰池，所述的分离装置的支撑结构51为工字钢，工字钢沿冰水室方向铺设在两边墙壁的平台上，平台上埋有钢梁夹螺钉，工字钢通过钢梁夹螺钉固定，铺设的工字钢的数量与融冰室的长度成正比。

所述的分离装置的分离板52为镂空板，镂空板与支撑结构之间采用直接焊接的方式固定；镂空板上包括减速机通道口67、漏冰口68和人行通道69口，漏冰口68沿支撑结构平行均匀分布，各漏冰口之间留有空隙，形成人行通道口69，镂空板垂直支撑结构的中轴线上均匀分布有减速机通道口67。

对于一种融冰池，所述的减速机通道口67对应的支撑结构之间焊接有搅拌装置的支撑钢板66，减速机62安装在支撑钢板上，减速机上方安装有电机61，下方通过联轴器64与搅拌轴65相连，搅拌轴另一端连接有搅拌叶轮63；电机61及减速机62的控制电线沿支撑结构51铺设，开关9安装在靠近上层空间的墙壁上。

所述的电机61外安装有电机外壳611，电机外壳下端焊接在支撑结构上，电机外壳盖与电机外壳之间通过防水胶皮垫612连接。

优选的，所述的搅拌叶轮63包括四片叶轮，每片叶轮倾斜安装在搅拌轴上。

优选的，所述的安装进水管42的墙壁与远离冰水室的墙壁的夹角及靠近冰水室的墙壁的夹角处都安装有不锈钢扶手8。

优选的，所述的不锈钢扶手8附近的平台顶部下端开设出水口，出水口与水循环系统相连。

优选的，所述的卷帘门71安装在分离墙的上方，卷帘门下端为倾斜面，与分离墙3的倾斜面相配合。

本发明的有益效果在于：

本发明公开了一种融冰池，该融冰池中加入了分离装置，能够将碎冰与水溶液进行分离，减少了融化成液体的冰水在0度环境的时间，从而使碎冰最大限度的与周围温度较高的空气接触，加快碎冰的融化；分离装置中还采用了分离板进行分离碎冰和水溶液，将更小的碎冰落入到融化成液体的水中，使碎冰与水溶液的接触面积增大，从而更有利于加快碎冰的融化；分离装置中分离板的一端开有人行通道口，能够允许实验人员进入融冰池内部，便于开展设备的维修和融冰池内的清理工作；在人行通道下端水池池壁上还安装了不锈钢扶手，使实验人员上下水池更加方便。

此外，融冰池中加入了搅拌装置，通过将搅拌叶轮以一定的角度安装在搅拌轴上的方式来减小叶轮与碎冰的接触面积，从而有利于碎冰的破裂，也有利于所有的碎冰都能够和外界接触，吸收能量，加快冰块的融化。

同时，融冰池水循环系统中的加压水泵位于空气中，减小了水泵和水溶液的接触，从而减弱了水泵的腐蚀；将加压水泵安装在融冰池的中部远离融冰池的出水端处，也可以保证水泵出水通畅，减少水泵额外功率的损失。

其次，融冰池中融冰室的空间和冰水室的空间通过卷帘门进行了分离，从而有效地阻挡了冰水池造冰过程中的冷气向融冰池蔓延，保证了融冰池池内空间的温度，也使冰水池实验室内造冰正常运行，使造冰过程和融冰过程能够同时运行。

最后，融冰室的上部空间内安装有暖气换热器和通风窗户，在冬季时间里，充分利用暖气设施使融冰室所在的空间内温度上升，加速分离装置上碎冰的融化，而在夏季时节，可以关闭暖气设施，将通风窗户打开充分利用室外的高温，加速碎冰的融化，从而达到节约能源的目的。

附图说明

图1为本发明中融冰池结构示意图；

图2为本发明中融冰室的总体结构示意图；

图3为本发明中融冰室的局部结构示意图；

图4为本发明中水循环系统的结构示意图；

图5为本发明中分离装置的结构示意图；

图6为本发明中分离装置的局部结构示意图；

图7为本发明中分离装置与搅拌装置的总体示意图；

图8为本发明中搅拌装置的结构示意图；

图9为本发明中搅拌装置的局部结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

以下为整个融冰池搭建及组成装置安装的具体流程：

本发明公开了一种融冰池，该融冰池采用冰水池1和融冰室2整体建设的方式，将融冰室建设在冰水室的一端，使碎冰能够快速方便地进入融冰池。

结合图1，建立整体水池框架，将整个水池框架建设完成后，在水池的一端通过分离墙3将冰水室1和融冰室2隔开，分离墙3的上端设计为倾斜的面，便于冰水室1内的碎冰进入融冰室，倾斜面下端设计有出管道口。

结合图2及图3，在融冰室的四面墙的内侧建立四个平台，用于支撑分离装置5和搅拌装置6，平台的高度根据冰水室2中碎冰的总体积来决定。其中，一侧的侧壁平台留有进水管42的通道口，在垂直侧壁的两个平台上埋有钢梁夹螺钉，同时在远离冰水室的平台的一侧安装不锈钢扶手8以及在不锈钢扶手8附近平台顶部下端开设出水口，出水口与水池排水系统相连。待所有工作完成后，分别沿冰水室1方向上铺设支撑结构51，在本实施方式中支撑结构51使用工字钢，工字钢的铺设数量根据水池宽度进行设定，铺设完成后分别用钢梁夹将工字钢进行固定。

结合图5、图6及图9，将工字钢固定完成后将减速机支撑钢板66分别焊接在工字钢上，该支撑钢板66主要用于固定以及支撑搅拌装置6。支撑钢板66焊接完成后将分离板52分别铺设在工字钢上，本实施方式中分离板52使用镂空板，镂空板和工字钢之间采用直接焊接的方式进行固定。镂空板上开有减速机通道口67、漏冰口68和人行通道69口，漏冰口68沿工字钢平行均匀分布，各漏冰口之间留有空隙，形成人行通道口69，镂空板垂直支撑结构的中轴线上均匀分布有减速机通道口67。在工字钢上将人行通道口69处的螺钉焊接在工字钢上，用于固定人行通道口69处的镂空板。

结合图7及图8，将分离装置5中的减速机62分别固定在减速机支撑钢板66上，然后将电机61分别安装在减速机62上。同时，工作人员通过人行通道口69沿着不锈钢扶手8进入水池底部，将联轴器64、搅拌轴65和搅拌叶轮63依次安装在减速机62上，并沿着工字钢安装控制电线和电机开关9。安装完成后分别将电机外壳611焊接在工字钢上，焊接完成后将防水胶皮垫612和电机外壳盖分别固定在电机外壳611上。

结合图4，固定完成搅拌装置之后，将加压水泵支撑架45以及管道支撑板44分别固定在池壁上，然后将加压水泵41固定在支撑架45上，接着分别将融冰室进水管42、水平出水管431和竖直出水管432通过管道和承接装置进行连接，连接完成后，利用不锈钢管卡分别将进水管和出水管固定在池壁上，并将加压水泵的连接线和水泵开关46连接起来。

结合图2，待融冰室内所有设备安装完成后，开始安装融冰室所在空间的内部设施。本发明中融冰池采用冰水室与融冰室空间相分离的方式，所以需要在融冰室和冰水室之间安装卷帘门71，卷帘门71直接安装在分离板3的上端；同时，为了加快碎冰的融化，在融冰室的房间内安装暖气换热器72，暖气换热器72的安装位置分别位于三侧墙壁对应的上层空间中；再者，为了充分利用夏季室外的高温，在墙壁上分别安装通风窗户73，通风窗户73安装在暖气换热器72的上端；在碎冰处理的过程中，为了实验人员的方便，在墙壁的一侧开有出口74，从而方便实验人员出入。

待整个融冰池搭建、装备完成并投入实验之后，实验完成产生的碎冰可打开卷帘门71借助辅助拖车将碎冰推至到融冰室的分离装置上，碎冰在被推至到分离装置的过程中，需要实验人员借助除冰装置将碎冰推到远离冰水室一端，从而保证了分离装置上放置更多的碎冰。待所有的碎冰推至完成后，将卷帘门71关闭，使分离装置上的碎冰在融冰室房间内的温度下逐渐融化。如果在冬季，融冰室可以充分利用冬季室内的暖气换热器72使室内温度升高；若是夏季，则可以关闭暖气换热器72将通风窗户73打开，充分利用室外高温将碎冰融化。待融冰室中水溶液以及水溶液中的碎冰达到一定深度时打开搅拌装置，从而加快池内碎冰的融化。待融冰室内的实验用水达到一定高度时打开水循环系统，将融冰室内的水抽取到冰水室中，从而可以保证冰水室内实验用水的高度。

需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种融冰池，包括冰水室(1)和融冰室(2)，其特征在于：冰水室及融冰室之间通过分离墙(3)隔开，分离墙上端为斜面，斜面下方开有管道口；融冰室(2)包括水循环系统(4)、分离装置(5)、搅拌装置(6)及上层空间(7)；

水循环系统(4)又包括加压水泵(41)、进水管(42)及出水管(43)，分离装置(5)包括支撑结构(51)和分离板(52)，搅拌装置(6)包括电机(61)、减速机(62)及搅拌叶轮(63)，上层空间(7)包括卷帘门(71)、暖气换热器(72)、通风窗(73)及出口门(74)；

水循环系统(4)安装在融冰室的墙壁上，加压水泵(41)及进水管(42)安装在内壁上，出水管(43)从内壁延伸到分离墙的外壁上；水循环系统的下方融冰室空间内四面墙壁内侧搭建有四个平台，支撑结构(51)铺设在平台上，分离板(52)安装在支撑结构上方；搅拌装置(6)安装在分离装置上，分离板上开有减速机通道口(67)，用于安装减速机(62)，减速机上方连接电机(61)，下方连接搅拌叶轮(63)，搅拌叶轮一直延伸到融冰室底部。

2.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：所述的水循环系统中进水管(42)竖直安装在融冰室的一侧墙壁上，安装进水管的墙壁的平台上开有管道口，进水管(42)从管道口通过，与墙壁相接的部分使用不锈钢管卡固定；出水管(43)包括水平出水管(431)与竖直出水管(432)两部分，水平出水管由管道支撑板(44)支撑安装在进水管(42)的上方，安装角度呈九十度角，水平出水管与进水管接合部分通过承接装置连接；水平出水管另一端穿过分离墙上的管道口与竖直出水管(432)连接，竖直出水管垂直安装在分离墙的外壁上，其与墙壁相接的部分通过不锈钢管卡固定；加压水泵(41)安装在水平出水管与进水管接合承接处一侧的支撑平台(45)上，加压水泵正上方的墙壁上安装有水泵开关(46)。

3.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：所述的分离装置的支撑结构(51)为工字钢，工字钢沿冰水室方向铺设在两边墙壁的平台上，平台上埋有钢梁夹螺钉，工字钢通过钢梁夹螺钉固定，铺设的工字钢的数量与融冰室的长度成正比。

4.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：所述的分离装置的分离板(52)为镂空板，镂空板与支撑结构之间采用直接焊接的方式固定；镂空板上包括减速机通道口(67)、漏冰口(68)和人行通道口(69)，漏冰口(68)沿支撑结构平行均匀分布，各漏冰口之间留有空隙，形成人行通道口(69)，镂空板垂直支撑结构的中轴线上均匀分布有减速机通道口(67)。

5.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：所述的减速机通道口(67)对应的支撑结构之间焊接有搅拌装置的支撑钢板(66)，减速机(62)安装在支撑钢板上，减速机上方安装有电机(61)，下方通过联轴器(64)与搅拌轴(65)相连，搅拌轴另一端连接有搅拌叶轮(63)；电机(61)及减速机(62)的控制电线沿支撑结构(51)铺设，开关(9)安装在靠近上层空间的墙壁上。

6.根据权利要求1或5所述的一种融冰池，其特征在于：所述的电机(61)外安装有电机外壳(611)，电机外壳下端焊接在支撑结构上，电机外壳盖与电机外壳之间通过防水胶皮垫(612)连接。

7.根据权利要求1或5所述的一种融冰池，其特征在于：所述的搅拌叶轮(63)包括四片叶轮，每片叶轮倾斜安装在搅拌轴上。

8.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：安装进水管(42)的墙壁与远离冰水室的墙壁的夹角及靠近冰水室的墙壁的夹角处都安装有不锈钢扶手(8)。

9.根据权利要求8所述的一种融冰池，其特征在于：所述的不锈钢扶手(8)附近的平台顶部下端开设出水口，出水口与水循环系统相连。

10.根据权利要求1所述的一种融冰池，其特征在于：所述的卷帘门(71)安装在分离墙的上方，卷帘门下端为倾斜面，与分离墙(3)的斜面相配合。