CN111778942B - 一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，包括安装板，所述安装板上固定安装防水箱，所述防水箱上固定安装太阳能光伏板支架，所述太阳能光伏板支架上固定安装太阳能光伏板，所述防水箱内部固定安装可充电锂电池和光伏控制器，所述太阳能光伏板通过光伏控制器与可充电锂电池连接。本发明的有益效果是，结构简单，生产和使用的成本低，维护方便。

Description

一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置

技术领域

本发明涉及防止大坝附近水面结冰的技术领域，特别是一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置。

背景技术

目前，在寒冷地区的水电站或水库中，冬季大坝需要防冰、防冻保护，否则膨胀的冰层会挤压大坝面板，造成大坝面板损坏，严重的会导致大坝渗水甚至溃坝的险情，所以必须采取防冻措施。

为了防止冬季大坝接触水面结冰，工作人员必须操作碎冰设备不断的进行破冰、防结冰的操作，这样的操作不但费时费力，而且存在能耗大、经济性差等问题

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，包括安装板，所述安装板上固定安装防水箱，所述防水箱上固定安装太阳能光伏板支架，所述太阳能光伏板支架上固定安装太阳能光伏板，所述防水箱内部固定安装可充电锂电池和光伏控制器，所述太阳能光伏板通过光伏控制器与可充电锂电池连接，

所述安装板的侧表面上固定安装气囊，所述安装板中心设有安装孔，所述安装孔连通安装板的上下表面，所述安装板上表面固定安装安装架，所述安装架位于安装孔上端端口处，所述安装架上固定安装振动器，所述振动器的振动端竖直向下穿过安装孔并伸出安装板下表面，所述安装板上固定安装立杆，所述立杆上固定安装报警灯；

所述安装板的下表面上固定安装方框，所述振动器的振动端竖直向下伸入方框中心位置，所述方框的侧壁上安装若干音叉，所述音叉的叉头部分位于方框外侧，所述音叉的尾部伸入方框内，所述音叉的尾部靠近振动器的振动端，但不与振动器的振动端接触，所述音叉尾部与振动器的振动端之间保持一到三毫米的距离，所述方框的下端边缘处设有温度传感器；

所述防水箱内固定安装控制器，所述控制器的电源端口和振动器的电源端口分别连接可充电锂电池，所述报警灯通过继电器与可充电锂电池连接，所述控制器的信号输出与振动器的驱动部连接，所述控制器的信号输出与继电器连接，所述控制器的信号输入与温度传感器连接。

所述音叉的数量为四个，所述音叉位于方框侧表面的中心处。

所述安装板为矩形板状结构，所述安装板中心的安装孔为圆形孔。

所述安装板上表面固定安装安装架，所述安装架包括矩形框，所述矩形框内安装十字形支撑杆，十字形支撑杆的中心处设有安装环。

所述矩形框外切于安装孔，所述安装环的圆心与安装孔的圆心位于一条竖直直线上。

所述气囊为圆柱形气囊，所述气囊通过绳索捆绑在安装板的侧表面上。

所述安装板上报警灯的位置与防水箱的位置相对于振动器对称，所述报警灯旁边的安装板上固定安装配重块。

所述报警灯、立柱与配重块的重量之和与防水箱及其内部器件、太阳能光伏板、太阳能光伏板支架的重量之和相等。

所述音叉与方框侧表面的接触部位上套有减震橡胶圈。

所述安装板和方框均采用塑料材质制成。

有益效果

利用本发明的技术方案制作的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其具有以下优势：

1、本装置通过温度传感器来检测水中的温度，当水中温度低于零度时就启动振动器破坏水体结冰，即本装置可以根据水中温度自动进行碎冰操作，无需人工反复操作，大大降低了工作人员的劳动强度，提高了防结冰的工作效率；

2、本装置只需要为振动器和报警灯供电，并且振动器并非是持续工作，而是采用周期性的间歇性工作方式，装置能耗小，节约能源，降低使用成本；

3、本装置结构设计简单，只需要一个振动器和多个音叉就可以实现利用高频音波破碎薄冰的技术效果，无需过于复杂的控制和驱动结构，装置造价低廉，可以在水面上放置多个，适用于大范围内的水面的自动碎冰工作。

附图说明

图1是本发明所述针对大坝结冰的大范围自动破冰装置的结构示意图；

图2是本发明所述针对大坝结冰的大范围自动破冰装置局部剖面结构示意图；

图3是本发明所述安装板的结构示意图；

图4是本发明所述安装架的结构示意图；

图中，1、安装板；2、防水箱；3、太阳能光伏板支架；4、太阳能光伏板；5、可充电锂电池；6、光伏控制器；7、气囊；8、安装孔；9、安装架；10、振动器；11、立杆；12、报警灯；13、方框；14、音叉；15、温度传感器；16、控制器；17、矩形框；18、十字形支撑杆；19、安装环；20、配重块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1－4所示，本申请的创造点在于，在安装板上固定安装防水箱2，所述防水箱上固定安装太阳能光伏板支架3，所述太阳能光伏板支架上固定安装太阳能光伏板4，所述防水箱内部固定安装可充电锂电池5和光伏控制器6，所述太阳能光伏板通过光伏控制器与可充电锂电池连接，所述防水箱内固定安装控制器16，所述控制器的电源端口和振动器的电源端口分别连接可充电锂电池，所述报警灯通过继电器与可充电锂电池连接，所述控制器的信号输出与振动器的驱动部连接，所述控制器的信号输出与继电器连接，所述控制器的信号输入与温度传感器连接。

本申请的创造点还在于，所述安装板的侧表面上固定安装气囊7，所述安装板中心设有安装孔8，所述安装孔连通安装板的上下表面，所述安装板上表面固定安装安装架9，所述安装架位于安装孔上端端口处，所述安装架上固定安装振动器10，所述振动器的振动端竖直向下穿过安装孔并伸出安装板下表面，所述安装板上固定安装立杆11，所述立杆上固定安装报警灯12；所述安装板的下表面上固定安装方框13，所述振动器的振动端竖直向下伸入方框中心位置，所述方框的侧壁上安装若干音叉14，所述音叉的叉头部分位于方框外侧，所述音叉的尾部伸入方框内，所述音叉的尾部靠近振动器的振动端，但不与振动器的振动端接触，所述音叉尾部与振动器的振动端之间保持一到三毫米的距离，所述方框的下端边缘处设有温度传感器15；

本申请的创造点还在于，所述音叉的数量为四个，所述音叉位于方框侧表面的中心处，所述安装板为矩形板状结构，所述安装板中心的安装孔为圆形孔，所述安装板上表面固定安装安装架，所述安装架包括矩形框，所述矩形框内安装十字形支撑杆，十字形支撑杆的中心处设有安装环，所述矩形框外切于安装孔，所述安装环的圆心与安装孔的圆心位于一条竖直直线上，所述气囊为圆柱形气囊，所述气囊通过绳索捆绑在安装板的侧表面上，所述安装板上报警灯的位置与防水箱的位置相对于振动器对称，所述报警灯旁边的安装板上固定安装配重块，所述报警灯、立柱与配重块的重量之和与防水箱及其内部器件、太阳能光伏板、太阳能光伏板支架的重量之和相等，所述音叉与方框侧表面的接触部位上套有减震橡胶圈。所述安装板和方框均采用塑料材质制成。

本技术方案采用的电子器件包括：

振动器：振动器为棒状空心圆柱体，内部装有偏心振子，在电动机带动下高速转动而产生高频微幅的振动，振动频率可达12000～15000次/min，适用于振倒梁、柱、墙等构件和大体积混凝土，因此用于震碎冰层是完全符合要求的，振动器带有与其配套的驱动器；

控制器：本申请中的控制器初步确定采用声光报警器的控制器，也可以采用其他控制电机和照明灯具的控制器，对于控制器类型的选择并没有唯一的限制；

温度传感器：采用具有防水功能的水下温度传感器；

在本技术方案实施的过程中，本领域人员需要将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不在对电气控制做说明。

在本技术方案中，将本装置放置在指定的水面上，温度传感器时时检测水中的温度，当水温大于或等于零度时，本装置不启动，振动器和报警灯均处于静默状态；当水温低于零度时，控制器接收到温度传感器发出的模拟信号后，通过模数转换后将数据与设定值进行比对，判定温度低于零度，此时控制器发出控制信号给振动器的驱动部和报警灯的继电器，振动器的驱动部接通电源，振动器开始工作，同时继电器导通，报警灯通电亮起；

当振动器开始高频震动后，振动器的振动端高频振动，由于音叉尾部与振动器的振动端只有一到三毫米的距离，因此当振动端高频振动时会快速敲击音叉的尾端，在音叉的叉头部分造成高速的声波振动，将刚刚开始结冰的薄冰层震碎，进而阻止水面结冰；振动器的振动并不是一直持续的，而是间歇性的周期振动，一般间隔周期为3－5分钟振动一次，振动持续时间为1分钟，工作人员可以通过对振动器的调节和设置来更改上述周期和持续时间。

实施例2

将太阳能光伏发板、太阳能光伏发板支架和光伏控制器去掉，在防水箱上设置充电接口，充电接口做好防水处理，充电接口与可充电锂电池连接为其充电，同时调整配重块的重量，是的安装板保持平衡，其他与实施例1相同。

实施例3

将方框改为圆环形，在圆环的侧壁上安装若干音叉，音叉的数量大于四个，音叉的尾端都指向圆环的圆心，振动器的振动端也位于圆环的圆心。其他实施例1相同。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，包括安装板(1)，所述安装板上固定安装防水箱(2)，所述防水箱上固定安装太阳能光伏板支架(3)，所述太阳能光伏板支架上固定安装太阳能光伏板(4)，所述防水箱内部固定安装可充电锂电池(5)和光伏控制器(6)，所述太阳能光伏板通过光伏控制器与可充电锂电池连接，其特征在于，

所述安装板的侧表面上固定安装气囊(7)，所述安装板中心设有安装孔(8)，所述安装孔连通安装板的上下表面，所述安装板上表面固定安装安装架(9)，所述安装架位于安装孔上端端口处，所述安装架上固定安装振动器(10)，所述振动器的振动端竖直向下穿过安装孔并伸出安装板下表面，所述安装板上固定安装立杆(11)，所述立杆上固定安装报警灯(12)；

所述安装板的下表面上固定安装方框(13)，所述振动器的振动端竖直向下伸入方框并位于方框中心位置，所述方框的侧壁上安装若干音叉(14)，所述音叉的叉头部分位于方框外侧，所述音叉的尾部伸入方框内，所述音叉的尾部靠近振动器的振动端，但不与振动器的振动端接触，所述音叉的尾部与振动器的振动端之间保持一到三毫米的距离，所述方框的下端边缘处设有温度传感器(15)，所述音叉与方框侧表面的接触部位上套有减震橡胶圈；

所述防水箱内固定安装控制器(16)，所述控制器的电源端口和振动器的电源端口分别连接可充电锂电池，所述报警灯通过继电器与可充电锂电池连接，所述控制器的信号输出与振动器的驱动部连接，所述控制器的信号输出与继电器连接，所述控制器的信号输入与温度传感器连接。

2.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述音叉的数量为四个，所述音叉位于方框侧表面的中心处。

3.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述安装板为矩形板状结构，所述安装板中心的安装孔为圆形孔。

4.根据权利要求3所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述安装板上表面固定安装安装架，所述安装架包括矩形框(17)，所述矩形框内安装十字形支撑杆(18)，十字形支撑杆的中心处设有安装环(19)。

5.根据权利要求4所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述矩形框外切于安装孔，所述安装环的圆心与安装孔的圆心位于一条竖直直线上。

6.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述气囊为圆柱形气囊，所述气囊通过绳索捆绑在安装板的侧表面上。

7.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述安装板上报警灯的位置与防水箱的位置相对于振动器对称，所述报警灯旁边的安装板上固定安装配重块(20)。

8.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述报警灯、立柱与配重块的重量之和与防水箱及其内部器件、太阳能光伏板、太阳能光伏板支架的重量之和相等。

9.根据权利要求1所述的针对大坝结冰的大范围自动破冰装置，其特征在于，所述安装板和方框均采用塑料材质制成。

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