CN113789752A - 用于水利工程的防冻除冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水利设备技术领域，公开了一种用于水利工程的防冻除冰装置。本发明包括给水装置，给水装置下方设有导向杆、移动水槽和拨水板，移动水槽上设有进水的开口和排水孔，导向杆与固定架铰接连接，并在连接处设有复位机构，导向杆固定端设有起始板，其自由端设有终止板；移动水槽在起始板与终止板之间，随着移动水槽内的水体积的变化，可在导向杆上滑动，滑至终止板处，移动水槽推动拨水板时，不仅对水面处的水有推动作用，同时对水面以下的水有扰动作用，导向杆的自由端可击打在水面上，增加水的运动，同时导向杆、固定架和拨水板有频率的处于运动状态，上述多个结构件作用相互影响，从而实现了更好的防冻除冰效果。

Description

用于水利工程的防冻除冰装置

技术领域

本发明涉及水利设备技术领域，尤其涉及一种用于水利工程的防冻除冰装置。

背景技术

现有的水工建筑物前如坝前、闸门前在冬季容易结冰，一旦结冰会导致坝体表面出现冻涨和影响闸门的正常启动等，严重可能会对水工建筑物的结构造成破坏，而防止水工建筑物前结冰，现有的解决方法主要有人工凿冰、机动船破冰、压缩空气吹起法、电加热法和水泵扰动破冰法。

水泵扰动破冰法只需通过一个水泵即可进行工作，成本低，但是其在工作过程中，需要使用大功率的水泵进行持续不断的工作，耗能大，并且其范围只在出水端处，影响的水域面积小，同时其只作用于水面处，造成防冻效果差。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种节约能耗、改善防冻除冰性能的用于水利工程的防冻除冰装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于水利工程的防冻除冰装置，包括固定架，所述固定架上设有给水装置，所述给水装置包括储水箱，所述储水箱底部设有与其连通的出水管，所述储水箱下方设有与固定架转动连接的导向杆，导向杆绕连接端上下转动，且转动连接处设有用于控制导向杆复位的复位机构；所述导向杆上设有与其滑动连接的移动水槽，所述导向杆固定端固设有起始板，所述导向杆自由端固设有终止板，所述移动水槽置于起始板与终止板之间；所述导向杆自由端下方设有与其连接的拨水板；

所述移动水槽顶部设有与出水管出口对应的开口，所述移动水槽底部设有排水孔，且排水孔孔径小于出水管管径；当移动水槽置于起始板处时，所述出水管出水口位于移动水槽开口上方并与其对应。

进一步的是：所述终止板底部设有与其固定连接的连接板，所述连接板另一端与拨水板转动连接；所述拨水板侧壁上固设有圆台板，所述圆台板顶面直径小于其底面直径，且圆台板位于拨水板下部；所述圆台板顶部竖直固设有锥杆，锥杆顶端为尖端。

进一步的是：所述拨水板顶部沿其竖直方向设有中空腔体，所述中空腔体顶端设有与其固定连接的压缩弹簧，所述压缩弹簧底部设有与其固定连接的限位块，所述限位块与拨水板滑动连接，所述拨水板上开设有供限位块滑动的槽口，所述限位块沿靠近移动水槽一侧延伸有第一凸起，所述移动水槽底部靠近拨水板一侧设有第二凸起，所述第一凸起上设有与第二凸起相适应的定位槽。

进一步的是：所述限位块底部设有与其固定连接的活塞，活塞与中空腔体侧壁滑动配合；所述中空腔体底部设有与外界连通的抽水孔。

进一步的是：所述导向杆自由端端部下方设有与其固定连接的延伸杆，所述延伸杆底部固设有辅助球。

进一步的是：所述辅助球圆周面上水平设置下压板，所述下压板表面开设有多个通孔，所述通孔顶端直径小于其底端直径。

进一步的是：所述导向杆设有两根并对称设置，且两根导向杆的对称轴呈竖直方向，所述两个导向杆之间通过连接弹簧连接；所述出水管设置有两个与移动水槽一一对应的出水口。

进一步的是：所述移动水槽上排水孔设置为两个，分别为一号孔和二号孔，一号孔开设在移动水槽靠近终止板一侧，且低于导向杆，二号孔开设在移动水槽底部中心处；所述一号孔的直径比二号孔的直径大。

进一步的是：所述给水装置还包括水泵和抽水管，水泵进水口与抽水管连通，水泵出水口与储水箱连通；所述抽水管与固定架的其中一个竖直段焊接。

进一步的是：所述固定架底部设有用于使固定架浮在水面的浮筒；所述储水箱和出水管外表面均包裹有保温套。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过导向杆、移动水槽和拨水板的配合作用，抽水泵抽取一段时间后可停止工作，移动水槽存储足量的水后，可在导向杆上滑动，滑动过程中，水通过排水孔流出，可增大作业面积，同时移动水槽推动拨水板时，不仅对水面处的水有推动作用，同时对水面以下的水有扰动作用，导向杆的自由端可击打在水面上，增加水的运动，同时导向杆、固定架和拨水板有频率的处于运动状态，上述多个作用相互影响，从而实现了更好的防冻除冰效果；

2、本发明通过导向杆的自由端带动延伸杆底部的辅助球接触到水面，从而对水面有下压作用，直至将辅助球压入到水面内，由于水对辅助球的浮力作用，辅助球会向水面上移动，直至辅助球完全移出，此后辅助球会频繁的下压和上移，对水面产生高频次的激荡作用，在此过程中，移动水槽内的水会受到惯性而洒出，与浮动球一同作用，可明显降低水面结冰的几率；

3、本发明通过辅助球将下压板下压，下压板进入到水面内的过程中，会将水通过透孔压出，由于透孔顶端的直径比其底端的直径小，因此通过透孔压出的水形成一个个水柱，水柱会撞击到顶部的导向杆而发生溅射，溅射后的水掉落到水面上后，会对水面产生激荡作用，进一步降低水面结冰的几率；

4、本发明通过将抽水管焊接在固定架的其中一个竖直段处，在抽水过程中，使固定架倾斜，在停止抽水后，固定架复原保持稳定状态，在固定架倾斜并回位的情况下，增加了固定架的抖动，可明显降低固定架边缘处结冰凝固的几率，从而使整体的防结冰效果更好，并且在固定架边缘处结冰晶的情况下，可通过抖动使冰晶溶解在水中，降低冰晶变大的几率，达到较好的除冰效果。

附图说明

图1为本发明移动水槽处于起始板处的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为本发明拨水板结构示意图；

图4为本发明辅助球俯视图；

图5为本发明移动水槽处于终止板处的结构示意图；

图6为图5中B处放大图；

图7为本发明移动水槽结构示意图。

图中标记为：固定架1、水泵2、抽水管3、储水箱4、出水管5、导向杆6、移动水槽7、起始板8、终止板9、拨水板10、延伸杆11、辅助球12、下压板13、连接板14、滑槽15、圆台板16、锥杆17、限位块18、压缩弹簧19、活塞20、一号孔21、二号孔22、连接弹簧23、浮筒24、水平面30。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1中所示本发明所述的用于水利工程的防冻除冰装置，包括固定架1，固定架1设为H型架，固定架1上设有给水装置，给水装置包括储水箱4和抽水泵2，水泵2进水口与抽水管3连通，水泵2出水口与储水箱4连通，抽水管3抽水端置于深层水位处，深层水高于水面的温度来增强防冻除冰的效果。储水箱4两侧通过弯杆连接在固定架1顶部，储水箱4底部连通有出水管5。优选的，储水箱4和出水管5外表面均包裹有保温套，保温套由聚乙烯材料制成。聚乙烯制成的保温套可对储水箱4和出水管5起到保温作用，使水在进入到移动水槽7时，有较高的温度，从而可保证深层水流到水面时的温度。固定架1底部设有用于使固定架1浮在水面的浮筒24，使整个装置浮在水面，不用随着水位的变化而再对其人为调整位置。

储水箱4下方设有与固定架1转动连接的导向杆6，导向杆6在水平面30上方实现从上到下或从下到上转动，且转动连接处设有用于控制导向杆6复位的复位机构，复位机构为弹簧式、齿轮式或棘轮式，优选的，导向杆6与固定架1铰接连接，铰接处设置有扭簧，扭簧的作用力使整个导向杆6可以实现复位，并且复位位置位于水平或者导向杆6自由端稍微倾斜向上的位置。导向杆6上设有与其滑动连接的移动水槽7，导向杆6穿过移动水槽7顶部实现滑动连接，也可以通过滑轨滑槽连接方式实现滑动连接；导向杆6固定端固设有用于对移动水槽7进行限位的起始板8，导向杆6自由端固设有用于对移动水槽7起到移动限位的终止板9，移动水槽7置于起始板8与终止板9之间；终止板9下方设有与其连接的拨水板10。移动水槽7在起始板8与终止板9之间进行滑动，并且随着移动水槽7内的水体积的变化，导向杆6在竖直方向上绕铰接处进行转动，带动拨水板10拨动水面，对水面进行扰动。优选的，导向杆6设有两根并对称设置，且两根导向杆6的对称轴呈竖直方向，所述两个导向杆6之间通过连接弹簧23连接；所述出水管5设置有两个与移动水槽7一一对应的出水口，出水管5呈倒置的T形设置。

移动水槽7顶部设有与出水管5出口对应的开口，移动水槽7底部设有排水孔，且排水孔孔径小于出水管5管径，排水孔单位时间的出水量小于出水管5单位时间内的进水量，使移动水槽7在起始板8处可以进行蓄水，从而使移动水槽7整体重量增加；如图1所示，当移动水槽7置于起始板8处时，出水管5出水口位于移动水槽7开口上方并与其对应，导向杆6处于水平状态或导向杆6的自由端斜向上倾斜；如图5所示，当移动水槽7置于终止板9处时，导向杆6自由端斜向下倾斜至水面。优选的，如图7所示，移动水槽7上排水孔设置为两个，分别为一号孔21和二号孔22，一号孔21与二号孔22两者总共的单位时间出水量小于移动水槽7的单位时间进水量，一号孔21开设在移动水槽7靠近终止板9一侧，且低于导向杆6，二号孔22开设在移动水槽7底部中心处；一号孔21的直径比二号孔22的直径大，在移动水槽7中的水从一号孔21和二号孔22中流出时，由于一号孔21和二号孔22此种方式的设置，使移动水槽7在沿导向杆6自由端移动时，从两个孔中流出的水流提供的一个斜向下作用力，便于移动水槽7朝导向杆6自由端移动。

具体，如图2所示，所述终止板9底部设有与其固定连接的连接板14，所述连接板14另一端与拨水板10转动连接，拨水板10绕着与连接板14的连接处进行转动连接板14连接在拨水板10顶部。拨水板10侧壁竖直设有滑槽15，水流可以在滑槽15内进行滑动，增加水面干扰。

具体，拨水板10侧壁上固设有圆台板16，圆台板16顶面直径小于其底面直径，且圆台板16位于滑槽15下方；圆台板16顶部竖直固设有锥杆17，锥杆17顶端为尖端。扭簧带动导向杆6回位时，会带动拨水板10上升，拨水板10表面的圆台板16会对水产生扰动作用，在移动水槽7内的水完全流出后，可将底部的水向水面处带动，可提高水面处的水温，降低表面的结冰，锥杆17顶端位于水面上，当水面起薄冰时，对使薄冰快速破损，从而使拨水板10顺利下移，可明显防止薄冰厚度增加。

具体，如图3和图6所示，拨水板10顶部沿其竖直方向设有中空腔体，中空腔体顶端设有与其固定连接的压缩弹簧19，压缩弹簧19底部设有与其固定连接的限位块18，限位块18与拨水板10滑动连接，拨水板10上开设有供限位块18滑动的槽口，限位块18沿靠近移动水槽7一侧延伸有第一凸起，移动水槽7底部靠近拨水板10一侧设有第二凸起，第一凸起上设有与第二凸起相适应的定位槽。当第一凸起与第二凸起接触时，定位槽用于对第二凸起进行限位作用。

具体，所述限位块18底部设有与其固定连接的活塞20，活塞20与中空腔体侧壁滑动配合；所述中空腔体底部设有与外界连通的抽水孔。当第一凸起与第二凸起接触时，通过移动水槽7的作用力，限位块18朝拨水板10顶部移动，给活塞20提供一个向拨水板10顶部移动的拉力，从而使中空腔体底部气压减小，水从抽水口进入到腔体内，然后由于移动水槽7复位，压缩弹簧19复位，给活塞20提供作用力，将水挤压出去。

当移动水槽7撞击到拨水板10时。如果直接通过移动水槽7推动拨水板10偏转，移动水槽7与拨水板10的接触位置持续改变，从而增加了移动水槽7的磨损；但由于设置了限位块18，当移动水槽7推动拨水板10偏转的同时，第二凸起与第一凸起接触，第二凸起置于第一凸起上的定位槽处，处于相互限位状态，进而将限位块18向拨水板10顶端处推动。由于移动水槽7在推动拨水板10偏转的过程中，始终与限位块18接触，从而降低了移动水槽7与拨水板10间的摩擦，可提高移动水槽7的使用寿命。同时在限位块18上升时，会带动活塞20上升。通过抽水孔向中空处抽水，可增加附近的水的运动，进一步降低结冰的几率。并且在导向杆6回位的过程中，移动水槽7脱离限位块18后，压缩弹簧19复原，可将抽入的水重新压出，进一步增加附近水的运动。

具体，导向杆6自由端端部下方设有与其固定连接的延伸杆11，延伸杆11底部固设有辅助球12，辅助球12内部为空心，辅助球12为空心球体，增大对水面的作用面积。当移动水槽7向终止板9处滑动时，根据杠杆原理，导向杆6的自由端向下倾斜的速率变快，导向杆6的自由端带动延伸杆11底部的辅助球12接触到水面，从而对水面有下压作用，直至将辅助球12压入到水面内，由于水对辅助球12的浮力作用，辅助球12会向水面上移动，直至辅助球12完全移出，此后辅助球12会频繁的下压和上移，对水面产生高频次的激荡作用，在此过程中，移动水槽7内的水会受到惯性而洒出，与辅助球12一同作用，可明显降低水面结冰的几率，上述过程直至辅助球12向下冲击的惯性力消失，辅助球12最终漂浮在水面上而停止。

具体，如图4所示，辅助球12圆周面上水平设置下压板13，下压板13表面开设有多个通孔，通孔顶端直径小于其底端直径。由于通孔顶端的直径比其底端的直径小，因此通过通孔压出的水形成水柱，水柱会撞击到顶部的导向杆6通孔而发生溅射，溅射后的水掉落到水面上后，会对水面产生激荡作用，降低水面结冰的几率。

具体，给水装置还包括水泵2和抽水管3，水泵2进水口与抽水管3连通，水泵2出水口与储水箱4连通；抽水管3与固定架5的其中一个竖直段焊接。在抽水过程中，使固定架5倾斜，在停止抽水后，固定架5复原保持稳定状态，在固定架5倾斜并回位的情况下，增加了固定架5的抖动，可明显降低固定架5边缘处结冰凝固的几率，从而使整体的防结冰效果更好，并且在固定架5边缘处结冰晶的情况下，可通过抖动使冰晶溶解在水中，降低冰晶变大的几率，达到较好的除冰效果。

在冬天使用时，可将整体放在坝前、闸门等需要防结冰的位置处，并将抽水泵2与水站控制室电性连接，当气温低于设定温度，如低于摄氏度时，可控制抽水泵2工作，抽水泵2通过抽水管3将温度较高的深层水抽出，并经水管进入到储水箱4中，随后深层水会经过出水管5两端进入到移动水槽7内部，由于排水孔的单位时间出水量比出水管5的单位时间出水量小，因此在排水孔流水的过程中，移动水槽7内的水位逐渐增加，直至将导向杆6的自由端下压，当导向杆6的自由端比其铰接端的位置低时，移动水槽7能够沿着导向杆6滑动，滑动的过程中，深层水持续流出，从而增加对水面的作用范围，由于拨水板10套接在连接板14的水平段上，因此拨水板10始终处于竖直状态，当移动水槽7到达终止板9处前，会首先撞击在拨水板10顶端处，将拨水板10撞击推动的同时，移动水槽7发生较大的撞击，从而使移动水槽7内的水通过其顶部和二号孔22溢出，使水面产生更大的激荡作用，进一步降低结冰的范围，拨水板10被移动水槽7撞击推动，会拨动水面产生较大的涟漪，进一步降低水面结冰的几率；随后当移动水槽7内的水完全漏出后，扭簧会带动导向杆6回到原位，导向杆6的自由端向上倾斜，移动水槽7重新回到原位，重复上述动作；导向杆6的自由端可击打在水面上，增加水的运动，从而实现了更好的防冻除冰效果，连接弹簧23进入到水面时，逐渐被拉伸，可对起冰后的冰面起到破碎作用。

当抽水泵2工作时，抽取的水进入到抽水管3后，可使此部分的重量增加，从而使固定架1向此处偏斜。当抽水泵2停止抽水后，固定架1又恢复原位。在固定架1偏转并回位的情况下，增加固定架1的抖动，可明显降低固定架1边缘处结冰凝固的几率，从而增强整体的防结冰效果。在固定架1边缘处结冰晶的情况下，可通过抖动使冰晶溶解在水中，降低冰晶变大的几率，达到较好的除冰效果。

以上仅为本发明的优选实施方式而已，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.用于水利工程的防冻除冰装置，包括固定架(1)，所述固定架(1)上设有给水装置，所述给水装置包括储水箱(4)，所述储水箱(4)底部设有与其连通的出水管(5)，其特征在于：所述储水箱(4)下方设有与固定架(1)转动连接的导向杆(6)，导向杆(6)绕连接端上下转动，且转动连接处设有用于控制导向杆(6)复位的复位机构；所述导向杆(6)上设有与其滑动连接的移动水槽(7)，所述导向杆(6)固定端固设有起始板(8)，所述导向杆(6)自由端固设有终止板(9)，所述移动水槽(7)置于起始板(8)与终止板(9)之间；所述导向杆(6)自由端下方设有与其连接的拨水板(10)；

所述移动水槽(7)顶部设有与出水管(5)出口对应的开口，所述移动水槽(7)底部设有排水孔，且排水孔孔径小于出水管(5)管径；当移动水槽(7)置于起始板(8)处时，所述出水管(5)出水口位于移动水槽(7)开口上方并与其对应。

2.如权利要求1所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述终止板(9)底部设有与其固定连接的连接板(14)，所述连接板(14)另一端与拨水板(10)转动连接；所述拨水板(10)侧壁上固设有圆台板(16)，所述圆台板(16)顶面直径小于其底面直径，且圆台板(16)位于拨水板(10)下部；所述圆台板(16)顶部竖直固设有锥杆(17)，锥杆(17)顶端为尖端。

3.如权利要求2所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述拨水板(10)顶部沿其竖直方向设有中空腔体，所述中空腔体顶端设有与其固定连接的压缩弹簧(19)，所述压缩弹簧(19)底部设有与其固定连接的限位块(18)，所述限位块(18)与拨水板(10)滑动连接，所述拨水板(10)上开设有供限位块(18)滑动的槽口，所述限位块(18)沿靠近移动水槽(7)一侧延伸有第一凸起，所述移动水槽(7)底部靠近拨水板(10)一侧设有第二凸起，所述第一凸起上设有与第二凸起相适应的定位槽。

4.如权利要求3所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述限位块(18)底部设有与其固定连接的活塞(20)，活塞(20)与中空腔体侧壁滑动配合；所述中空腔体底部设有与外界连通的抽水孔。

5.如权利要求1所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述导向杆(6)自由端端部下方设有与其固定连接的延伸杆(11)，所述延伸杆(11)底部固设有辅助球(12)。

6.如权利要求5所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述辅助球(12)圆周面上水平设置下压板(13)，所述下压板(13)表面开设有多个通孔，所述通孔顶端直径小于其底端直径。

7.如权利要求1所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述导向杆(6)设有两根并对称设置，且两根导向杆(6)的对称轴呈竖直方向，所述两个导向杆(6)之间通过连接弹簧(23)连接；所述出水管(5)设置有两个与移动水槽(7)一一对应的出水口。

8.如权利要求1所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述移动水槽(7)上排水孔设置为两个，分别为一号孔(21)和二号孔(22)，一号孔(21)开设在移动水槽(7)靠近终止板(9)一侧，且低于导向杆(6)，二号孔(22)开设在移动水槽(7)底部中心处；所述一号孔(21)的直径比二号孔(22)的直径大。

9.如权利要求1所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述给水装置还包括水泵(2)和抽水管(3)，水泵(2)进水口与抽水管(3)连通，水泵(2)出水口与储水箱(4)连通；所述抽水管(3)与固定架(5)的其中一个竖直段焊接。

10.如权利要求1至9中任意一项所述的用于水利工程的防冻除冰装置，其特征在于：所述固定架(1)底部设有用于使固定架(1)浮在水面的浮筒(24)；所述储水箱(4)和出水管(5)外表面均包裹有保温套。

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