CN113981920A - 改善输水河道机械设备结冰情况的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及河道改善技术领域，具体地说，涉及改善输水河道机械设备结冰情况的装置。其包括受热组件、隔离组件和热交换组件，所述隔离组件设置在受热组件的底部，用于将受热组件与水面进行隔离，所述热交换组件设置在受热组件底部，用于将受热组件内产生的热量与河道内的水进行能量交换。本发明中通过设置的热交换组件河道内水进行热量交换，提高河道内水的热量，避免水内的输水设备表面结冰，另外，泡沫板阻止热水存储盖与水接触，并进行保温，因此泡沫板不仅能够起到增大浮力使热水存储盖漂浮，还能进行隔离保温。

Description

改善输水河道机械设备结冰情况的装置

技术领域

本发明涉及河道改善技术领域，具体地说，涉及改善输水河道机械设备结冰情况的装置。

背景技术

水利设备在高寒地区或极端寒冷天气下运行时会出现表面结冰现象，随着设备表面附着冰的厚度增加，对设备工作效率和安全性影响也随之增大，在工程实践中应采取措施尽可能消除由于结冰造成的不利影响。目前常用的防止结冰的方法大致可分为两类：一是积极方法，主要是加热、机械扰冰；一种是被动的方法，比如增加疏水涂层。

采用积极方法防止结冰通常都需要消耗大量的能源。例如，加热是利用加热设备使水利设备表面温度升高，高于冰点温度，从而防止结冰；机械扰冰是利用机械或者水流冲击，减轻结冰现象，阻断附着冰不断扩大的趋势。

采用被动方法防止结冰也引起国内外很多学者的探索研究，利用超疏水材料在水利设备表面进行喷涂，形成疏水层，以延迟或阻止金属表面结冰现象；该类方法具有施工简单的优点，但是此类方法目前大多数尚停留在实验室探索阶段，对于现有结冰问题的解决发挥作用有限。

发明内容

本发明的目的在于提供改善输水河道机械设备结冰情况的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，提供了改善输水河道机械设备结冰情况的装置，包括受热组件、隔离组件和热交换组件，所述隔离组件设置在受热组件的底部，用于将受热组件与水面进行隔离，所述热交换组件设置在受热组件底部，用于将受热组件内产生的热量与河道内的水进行能量交换，其中：

所述受热组件包括热水存储盖和太阳能受热管，所述太阳能受热管设置在热水存储盖外部，并形成太阳能吸收区，用以将太阳能的热量传输给存储在热水存储盖内的水；

所述隔离组件包括隔离板，所述隔离板与热水存储盖固定连接，所述隔离板底部开设凹槽，所述凹槽内嵌设泡沫板。

作为本技术方案的进一步改进，所述热水存储盖为正方形底面的棱台结构，并形成四个倾斜面，所述太阳能受热管沿四个倾斜面的底边排列有多个。

作为本技术方案的进一步改进，所述热交换组件为一体管道，所述热交换组件穿过泡沫板以及隔离板顶壁与热水存储盖连通。

作为本技术方案的进一步改进，所述热交换组件包括热交换管体和热传输管，所述热传输管设置四组，分别对应热水存储盖四个倾斜面，每组沿倾斜面底边方向设置多个热传输管，所述热传输管与隔离板顶壁固定，并与热水存储盖侧壁连接，且热传输管内部为中空结构，另外：

所述热水存储盖与热传输管的连接处开设连接口，热传输管与通过连接口与热水存储盖连通；

所述热交换管体包括循环管和负压管，所述循环管和负压管连接形成环状结构，所述循环管贯穿隔离板、泡沫板和热传输管，并与贯穿的部分滑动连接。

作为本技术方案的进一步改进，所述负压管内设置负压设备。

作为本技术方案的进一步改进，所述热水存储盖内设置内座。

作为本技术方案的进一步改进，所述内座内设置电加热板，电加热板用于在通电时产生热量。

作为本技术方案的进一步改进，所述热水存储盖内设置温度传感器，用于测量热水存储盖内的水温，实时控制电加热板进行通电。

作为本技术方案的进一步改进，所述隔离板侧壁中其中相邻两侧的外壁上均对称设置两个转接板，相对于转接板的两侧外壁上均对称设置两个连接板。

作为本技术方案的进一步改进，所述转接板与连接板采用铰接的方式进行连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该改善输水河道机械设备结冰情况的装置中，通过设置的热交换组件河道内水进行热量交换，提高河道内水的热量，避免水内的输水设备表面结冰，另外，泡沫板阻止热水存储盖与水接触，并进行保温，因此泡沫板不仅能够起到增大浮力使热水存储盖漂浮，还能进行隔离保温。

2、该改善输水河道机械设备结冰情况的装置中，热水存储盖为正方形底面的棱台结构，从而形成四个倾斜面，在四个倾斜面上沿底边排列有多个太阳能受热管，进而形成四个太阳能吸收区，尽可能多的吸收太阳能，提高太阳能的利用率。

3、该改善输水河道机械设备结冰情况的装置中，循环管和负压管循环流动的水经过热传输管时就会吸收热传输管内水的热量，此时热量的水再循环至河底，将热量传导至河水内，这样通过循环受热的方式提高了热量传导的效率。

4、该改善输水河道机械设备结冰情况的装置中，当水面上升时，隔离板会带动热传输管进行同步上升，同时循环管和负压管形成的一体结构与河底进行固定，从而提高整个装置在河道内的稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的整体结构拆分图；

图3为本发明的热交换组件结构示意图；

图4为本发明的热交换组件结构拆分图；

图5为本发明的图4的A处结构放大图；

图6为本发明的隔离板抬升原理结构示意图；

图7为本发明的热水存储盖内部结构示意图；

图8为本发明的转接板和连接板安装结构示意图；

图9为本发明的转接板和连接板工作原理结构示意图；

图10为本发明的装置组合结构示意图其一；

图11为本发明的装置组合结构示意图其二。

图中各个标号意义为：

100、受热组件；110、热水存储盖；111、连接口；112、内座；120、太阳能受热管；

200、隔离组件；210、隔离板；211、转接板；212、连接板；220、泡沫板；

300、热交换组件；310、热交换管体；311、循环管；312、负压管；320、热传输管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1所示，本实施例目的在于，提供了改善输水河道机械设备结冰情况的装置，包括受热组件100、隔离组件200和热交换组件300，隔离组件200设置在受热组件100的底部，用于将受热组件100与水面进行隔离，热交换组件300设置在受热组件100底部，并贯穿隔离组件200，其主要目的是将受热组件100内产生的热量(热流)与河道内的水(冷流)进行能量交换，从而提高河道内水的温度，输水设备表面结冰的情况，其中：

请参阅图2所示，受热组件100包括热水存储盖110和太阳能受热管120，太阳能受热管120设置在热水存储盖110外部，通过多个太阳能受热管120的排列组合在热水存储盖110外形成太阳能吸收区，其主要目的是吸收太阳能的热量，将热量传输给存储在热水存储盖110内的水，另外本实施例中，热交换组件300为一体管道，热交换组件300穿过隔离组件200与热水存储盖110连通，且一体管道的长度根据河道内水深进行设置，其主要目的是接收热水存储盖110内带有热量的水，然后将热量传输给河道内的水，形成冷热交换，提高河内水的温度。

值得说明的是，隔离组件200包括隔离板210，隔离板210与热水存储盖110固定连接，考虑到在水中进行隔离需要让隔离板210漂浮在水面上，为此隔离板210底部开设凹槽，凹槽内嵌设泡沫板220，上述一体管道具体穿过泡沫板220以及隔离板210顶壁与热水存储盖110连通，另外，由于河道水面高度是无法控制，所以一体管道不能与河底固定，这样漂浮在水面的隔离板210会随水面进行升降，这样热水存储盖110不会因为水面的上升与水进行接触，而且泡沫板220还能起到保温的作用，避免热水存储盖110内的热量散失，不让热水存储盖110与水接触也是实现该目的，因此泡沫板220不仅能够起到增大浮力使热水存储盖110漂浮，还能进行隔离保温，一举两得。

实施例2

考虑到太阳是移动的如果仅在一个面形成太阳能吸收区会降低太阳能的吸收率，而且水平设置的太阳能吸收区对太阳能吸收的时间会得到限制，其原因是太阳只有在正午时间段才会形成垂直照射，为此，本实施例公开热水存储盖110和太阳能受热管120的一种设置方式，请参阅图2所示，热水存储盖110为正方形底面的棱台结构，从而形成四个倾斜面，在四个倾斜面上沿底边排列有多个太阳能受热管120，进而形成四个太阳能吸收区，尽可能多的吸收太阳能，提高太阳能的利用率。

实施例3

考虑到如果一体管道不能与河底固定，整个装置就会在水面乱漂，但如果固定又解决不了与水面隔离的问题，为此，请参阅图3和图4所示，本实施例中，热交换组件300包括热交换管体310和热传输管320，热传输管320设置四组，分别对应热水存储盖110四个倾斜面，每组沿倾斜面底边方向设置多个热传输管320，热传输管320与隔离板210顶壁固定，并与热水存储盖110侧壁连接，且热传输管320内部为中空结构，为了让具有热量的水流入热传输管320内，请参阅图5所示，在热水存储盖110与热传输管320的连接处开设连接口111，热传输管320与通过连接口111与热水存储盖110连通，这样具有热量的水就会流进热传输管320，另外：

热交换管体310包括循环管311和负压管312，循环管311和负压管312连接形成环状结构，其中：

循环管311贯穿隔离板210、泡沫板220和热传输管320，并与贯穿的部分滑动连接，因此为了保证滑动的平滑性，循环管311滑动的部分为直线结构；

负压管312内设置负压设备，例如负压泵，这样使水能够在循环管311和负压管312进行循环流动。

工作原理：

首先在循环管311和负压管312内的水受到负压泵的作用进行循环流动，同时，由于热水存储盖110内带有热量的水已经进入热传输管320，因此循环管311和负压管312循环流动的水经过热传输管320时就会吸收热传输管320内水的热量，此时热量的水再循环至河底，将热量传导至河水内，这样通过循环受热的方式提高了热量传导的效率，解决一体管道冷热转换效率较慢的问题；

与此同时，请参阅图6所示，其中a为水面上升方向、b为隔离板210上升方向，由于隔离板210、泡沫板220均与循环管311滑动连接，因此当水面上升时，隔离板210会带动热传输管320进行同步上升，尽管热传输管320上升，但是还是可以为循环管311内循环流动的水进行加热，保证循环管311能够正常工作，同时循环管311和负压管312形成的一体结构与河底进行固定，从而提高整个装置在河道内的稳定性。

实施例4

为了提高热水存储盖110内水受热的速度，一般有两种方式，一是提高加热的能力，但太阳能有限无法持续加热，二是减少需要加热的水，为此，请参阅图7所示，在热水存储盖110内设置内座112，从而降低热水存储盖110内水的容量，提高受热速度。

此外，考虑到有时候阳光并不是很强烈，尤其在阴雨天气，这样水就无法进行正常受热，因此在内座112内设置电加热板，通过电能产生热量完成热水存储盖110内水的加热，也防止热水存储盖110内部分水结冰。

除此之外，还在热水存储盖110内设置温度传感器，用于测量热水存储盖110内的水温，实时控制电加热板进行通电，一般当温度低于零度时就会对电加热板进行通电，保证热水存储盖110内的水不会结冰。

实施例5

考虑到有时候河道水量较大，仅通过一个装置难以完成河水的加热，为此，本实施例公开以下几种组合方式：

其一、热交换组件300为一体管道时，请参阅图8所示，隔离板210侧壁中其中相邻两侧的外壁上均对称设置两个转接板211，相对于转接板211的两侧外壁上均对称设置两个连接板212，组合时，请参阅图9所示，将其中一个隔离板210的转接板211与另一个隔离板210的连接板212进行铰接，铰接的目的主要是克服水流波动产生的应力，这样通过组合的方式提高了装置的数量，从而提高装置的加热能力，具体根据不同河道的情况进行设置；

其二、由于循环管311和负压管312形成的一体结构与河底进行固定，所以无需设置其他连接件，只要设置排列的位置即可，为此有如下排列方式：

请参阅图10所示，将一个装置循环管311和负压管312形成的一体结构与另一个装置循环管311和负压管312形成的一体结构交错设置，这样交错部分形成高温区，即图中虚线方框所示部分，四个装置会形成四个高温区，四个高温区之间形成低温区，即图中虚线圆形框所示部分，这样会缩小组合后装置的覆盖面积，但高温区会很快与周围的低温区进行热量转换，这样河道水温提高的速度大大提升；

请参阅图11所示，两个装置相对设置，这样两个装置的循环管311和负压管312形成的一体结构之间形成镂空部分，此时再加两个装置，使后加装置的循环管311和负压管312形成的一体结构补入镂空的部分，这样扩大了组合后装置的覆盖面积，保证河道内水能够均匀受热。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：包括受热组件(100)、隔离组件(200)和热交换组件(300)，所述隔离组件(200)设置在受热组件(100)的底部，用于将受热组件(100)与水面进行隔离，所述热交换组件(300)设置在受热组件(100)底部，用于将受热组件(100)内产生的热量与河道内的水进行能量交换，其中：

所述受热组件(100)包括热水存储盖(110)和太阳能受热管(120)，所述太阳能受热管(120)设置在热水存储盖(110)外部，并形成太阳能吸收区，用以将太阳能的热量传输给存储在热水存储盖(110)内的水；

所述隔离组件(200)包括隔离板(210)，所述隔离板(210)与热水存储盖(110)固定连接，所述隔离板(210)底部开设凹槽，所述凹槽内嵌设泡沫板(220)。

2.根据权利要求1所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述热水存储盖(110)为正方形底面的棱台结构，并形成四个倾斜面，所述太阳能受热管(120)沿四个倾斜面的底边排列有多个。

3.根据权利要求2所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述热交换组件(300)为一体管道，所述热交换组件(300)穿过泡沫板(220)以及隔离板(210)顶壁与热水存储盖(110)连通。

4.根据权利要求2所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述热交换组件(300)包括热交换管体(310)和热传输管(320)，所述热传输管(320)设置四组，分别对应热水存储盖(110)四个倾斜面，每组沿倾斜面底边方向设置多个热传输管(320)，所述热传输管(320)与隔离板(210)顶壁固定，并与热水存储盖(110)侧壁连接，且热传输管(320)内部为中空结构，另外：

所述热水存储盖(110)与热传输管(320)的连接处开设连接口(111)，热传输管(320)与通过连接口(111)与热水存储盖(110)连通；

所述热交换管体(310)包括循环管(311)和负压管(312)，所述循环管(311)和负压管(312)连接形成环状结构，所述循环管(311)贯穿隔离板(210)、泡沫板(220)和热传输管(320)，并与贯穿的部分滑动连接。

5.根据权利要求4所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述负压管(312)内设置负压设备。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述热水存储盖(110)内设置内座(112)。

7.根据权利要求6所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述内座(112)内设置电加热板，电加热板用于在通电时产生热量。

8.根据权利要求7所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述热水存储盖(110)内设置温度传感器，用于测量热水存储盖(110)内的水温，实时控制电加热板进行通电。

9.根据权利要求8所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述隔离板(210)侧壁中其中相邻两侧的外壁上均对称设置两个转接板(211)，相对于转接板(211)的两侧外壁上均对称设置两个连接板(212)。

10.根据权利要求9所述的改善输水河道机械设备结冰情况的装置，其特征在于：所述转接板(211)与连接板(212)采用铰接的方式进行连接。

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