CN117587741A - 一种旋转射流式水体扰动防结冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于防结冰、破冰技术领域，具体涉及一种旋转射流式水体扰动防结冰装置，包括底座、水平旋转机构、垂直运动组件和旋喷扰动装置，所述底座固定安装在水体底部，所述水平旋转机构套装在底座外侧，所述垂直运动组件和旋喷扰动装置安装在水平旋转机构侧面或底座上部。本发明提供的旋转射流式水体扰动防结冰装置结构设计合理，可利用升降机构调整喷管位置，适用于不同水位的水面防冰；采用的自回转喷头只需水流的冲刷作用即可实现自动回转，无需额外的动力装置，配合旋转的喷管，大幅增加水面的扰动面积；整体装置结构简单紧凑，安装方便，可有效防止水体表面形成冰盖，消除结冰对水工建筑物造成的影响，提升抽水与发电效率，降低运行成本。
Description
技术领域
本发明属于防结冰、破冰技术领域，具体涉及一种旋转射流式水体扰动防结冰装置。
背景技术
随经济快速恢复和稳定增长，用电负荷急剧增大，电力供应日益吃紧，多地出现拉闸限电现象，加强电力保供能力建设已迫在眉睫。大力发展新型清洁能源尤为重要。抽水蓄能电站在电力负荷低谷时抽水至上水库蓄能，电力负荷高峰期放水至下水库发电，具有调峰平谷作用，这种方式在电网中已不可或缺并且需求日益增多。
在冬季，抽水蓄能电站上水库易结冰，目前常通过调度抽、排水来降低结冰的影响，但仍会在上水库形成完整冰盖，从而影响正常发电与工程安全。冰盖的存在会侵占一部分库区的整体库容，影响蓄水电站的输出功率，造成功率损耗，破裂过程中产生的碎冰体和作用力会对闸门等设施产生破坏。为避免或减轻这一情况，进行人工破冰、限制抽排水甚至停机而不进行抽排水，该系列措施会导致上水库出现长时间停机的情况，将大幅提高电站运行成本。解决上述问题的最有效方法便是从根本上让水面无法形成冰盖。
有鉴于此，发明人期望设计一种可防止水体表面形成冰盖的扰动防结冰装置。可针对不同的水面情况灵活放置，实现对水面的全范围扰动，为防止严寒地区抽水蓄能电站冬季库水结冰提供可靠保障。
发明内容
本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种旋转射流式水体扰动防结冰装置。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
本发明提供一种旋转射流式水体扰动防结冰装置，包括底座、水平旋转机构、垂直运动组件和旋喷扰动装置，所述底座固定安装在水体底部，所述水平旋转机构套装在底座外侧，所述垂直运动组件和旋喷扰动装置安装在水平旋转机构侧面或底座上部。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述水平旋转机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮、旋转架和第一转动轴承，所述第一电机通过螺栓固定在底座的上顶板，所述第一电机的输出端与第一齿轮连接，所述旋转架通过第一转动轴承安装在底座外侧，所述旋转架的上端固定安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第一电机通过齿轮传动带动旋转架回转。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述旋转架的一侧设有用于安装垂直运动组件的垂直运动固定架。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述垂直运动组件分为第一升降机构和第二升降机构两部分。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述第一升降机构包括第二电机、第一传动轴、第二传动轴、第一链轮、第二链轮、第二轴承、第三轴承、链条、轨道板、链条托板、滚轮和第一水位计；所述第二电机固定安装在旋转架一侧的垂直运动固定架上，所述第二电机的输出端与第一传动轴连接，所述第一传动轴和第二传动轴上下布置，且分别通过第二轴承和第三轴承安装在垂直运动固定架上，所述第一链轮和第二链轮通过键槽配合分别安装在第一传动轴和第二传动轴外侧，二者通过链条连接；所述链条托板通过螺栓固定安装在链条外侧，并通过滚轮与轨道板连接，所述轨道板固定安装在垂直运动固定架侧面，所述第一水位计通过螺栓固定在链条托板上，用于监测水位。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述第二升降机构包括有升降机、升降杆、螺母架和第二水位计；所述升降机通过螺栓固定安装在底座上端，所述升降机的输出端与升降杆连接，用于控制升降杆上下运动；所述螺母架固定安装在升降杆上，所述第二水位计通过螺栓固定在螺母架上，用于监测水位。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述旋喷扰动装置包括喷管、自回转喷头、水泵安装架、水泵、送水管和抽水管，所述喷管通过螺栓固定安装在垂直运动组件上，所述水泵安装架焊接在旋转架或底座上，所述水泵通过螺栓连接在水泵安装架上，所述水泵的抽水口与抽水管连接，所述水泵的出水口通过送水管与喷管相连，用于给喷管供水。
进一步地，上述旋转射流式水体扰动防结冰装置中，所述自回转喷头包括喷头内管与喷头外管，所述喷头内管采用中空设计，所述喷头内管的下端通过螺纹安装在喷管上，所述喷头内管的上端设计有水槽；所述喷头外管套装在喷头内管的外周，所述喷头外管的内侧安装有导流器，所述导流器采用能够在水流的冲刷作用下回转，从而改变自回转喷头的喷出方向，增大自回转喷头扰动面积的螺旋设计。
本发明的有益效果是：
本发明提供的旋转射流式水体扰动防结冰装置结构设计合理，可利用升降机构调整喷管位置，适用于不同水位的水面防冰；采用的自回转喷头只需水流的冲刷作用即可实现自动回转，无需额外的动力装置，配合旋转的喷管，大幅增加水面的扰动面积；整体装置结构简单紧凑，安装方便，可有效防止水体表面形成冰盖，节省抽水蓄能电站运行成本。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置整体的结构示意图。
图2为本发明中水平旋转机构的结构示意图。
图3为本发明中第一升降机构的结构示意图。
图4为本发明中旋喷扰动装置的结构示意图。
图5为本发明中自回转喷头的结构示意图。
图6为本发明中喷头外管的结构示意图。
图7为本发明中装置第二种实施方式的结构示意图。
图8为本发明中第二升降机构的结构示意图；
附图中，各部件的标号如下：
1-水平旋转机构，101-第一电机，102-第一齿轮，103-第二齿轮，104-旋转架，105-第一转动轴承，2-第一升降机构，201-第二电机，202-第一传动轴，203-第二传动轴，204-第一链轮，205-第二链轮，206-第二轴承，207-第三轴承，208-链条，209-轨道板，210-链条托板，211-滚轮，212-第一水位计，3-旋喷扰动装置，301-喷管，302-自回转喷头，303-水泵安装架，304-水泵，305-送水管，306-抽水管，4-底座，5-第二升降机构，501-升降机，502-升降杆，503-螺母架，504-第二水位计。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8所示，本实施例提供一种旋转射流式水体扰动防结冰装置，包括底座4、水平旋转机构1、垂直运动组件和旋喷扰动装置3，底座4固定安装在水体底部，水平旋转机构1套装在底座4外侧，垂直运动组件和旋喷扰动装置3安装在水平旋转机构1侧面或底座4上部。
本实施例中，水平旋转机构1包括第一电机101、第一齿轮102、第二齿轮103、旋转架104和第一转动轴承105，第一电机101通过螺栓固定在底座4的上顶板，第一电机101的输出端与第一齿轮102连接，旋转架104通过第一转动轴承105安装在底座外侧，旋转架104的上端固定安装有与第一齿轮102啮合的第二齿轮103，第一电机101通过齿轮传动带动旋转架104回转。
本实施例中，旋转架104的一侧设有用于安装垂直运动组件的垂直运动固定架。
本实施例中，垂直运动组件分为第一升降机构2和第二升降机构5两部分。第一升降机构包括第二电机201、第一传动轴202、第二传动轴203、第一链轮204、第二链轮205、第二轴承206、第三轴承207、链条208、轨道板209、链条托板210、滚轮211和第一水位计212；第二电机201固定安装在旋转架104一侧的垂直运动固定架上，第二电机201的输出端与第一传动轴202连接，第一传动轴202和第二传动轴203上下布置，且分别通过第二轴承206和第三轴承207安装在垂直运动固定架上，第一链轮204和第二链轮205通过键槽配合分别安装在第一传动轴202和第二传动轴203外侧，二者通过链条208连接；链条托板210通过螺栓固定安装在链条208外侧，并通过滚轮211与轨道板209连接，轨道板209固定安装在垂直运动固定架侧面，第一水位计212通过螺栓固定在链条托板210上，用于监测水位。
第二升降机构包括有升降机501、升降杆502、螺母架503和第二水位计504；升降机501通过螺栓固定安装在底座4上端，升降机501的输出端与升降杆502连接，用于控制升降杆502上下运动；螺母架503固定安装在升降杆502上，第二水位计504通过螺栓固定在螺母架503上，用于监测水位。
本实施例中，旋喷扰动装置3包括喷管301、自回转喷头302、水泵安装架303、水泵304、送水管305和抽水管306，喷管301通过螺栓固定安装在垂直运动组件上，水泵安装架303焊接在旋转架104或底座4上，水泵304通过螺栓连接在水泵安装架303上，水泵304的抽水口与抽水管306连接，水泵304的出水口通过送水管305与喷管301相连，用于给喷管301供水。
本实施例中，自回转喷头302包括喷头内管3021与喷头外管3022，喷头内管3021采用中空设计，喷头内管3021的下端通过螺纹安装在喷管301上，喷头内管3021的上端设计有水槽；喷头外管3022套装在喷头内管3021的外周，喷头外管3022的内侧安装有导流器3023，导流器3023采用能够在水流的冲刷作用下回转，从而改变自回转喷头302的喷出方向，增大自回转喷头302扰动面积的螺旋设计。
本实施例的具体应用为：在使用前先将装置固定在水体底部，根据第一水位计212和第二水位计504检测结果，控制第二电机201通过第一传动轴202带动第一链轮204回转，进而带动链条208回转。链条208回转过程中，带动链条托板210上下运动，进而实现喷管301的升降。控制喷管301升降至水体表面附近后，启动水泵304，抽水至喷管301内，水流经自回转喷头302内管中心通道和上端水槽进入喷头内管3021与喷头外管3022之间，喷头外管3022内部的螺旋导流器3023在水流的冲刷作用下回转，从而改变自回转喷头302的喷出方向，增大了自回转喷头302的扰动面积。之后控制第一电机101通过齿轮传动带动旋转架104回转，进而带动喷管301转动，进一步增加了水面的扰动面积。水面在喷头的扰动下不停运动，避免形成冰盖。
可选的，可利用升降机501将喷管301升降至水面附近，利用水泵304将水流输送至喷管301内，再经自回转喷头302喷出，从而增大水体的扰动。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (8)
1.一种旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：包括底座、水平旋转机构、垂直运动组件和旋喷扰动装置，所述底座固定安装在水体底部，所述水平旋转机构套装在底座外侧，所述垂直运动组件和旋喷扰动装置安装在水平旋转机构侧面或底座上部。
2.根据权利要求1所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述水平旋转机构包括第一电机、第一齿轮、第二齿轮、旋转架和第一转动轴承，所述第一电机通过螺栓固定在底座的上顶板，所述第一电机的输出端与第一齿轮连接，所述旋转架通过第一转动轴承安装在底座外侧，所述旋转架的上端固定安装有与第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第一电机通过齿轮传动带动旋转架回转。
3.根据权利要求2所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述旋转架的一侧设有用于安装垂直运动组件的垂直运动固定架。
4.根据权利要求3所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述垂直运动组件分为第一升降机构和第二升降机构两部分。
5.根据权利要求4所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述第一升降机构包括第二电机、第一传动轴、第二传动轴、第一链轮、第二链轮、第二轴承、第三轴承、链条、轨道板、链条托板、滚轮和第一水位计；所述第二电机固定安装在旋转架一侧的垂直运动固定架上，所述第二电机的输出端与第一传动轴连接，所述第一传动轴和第二传动轴上下布置，且分别通过第二轴承和第三轴承安装在垂直运动固定架上，所述第一链轮和第二链轮通过键槽配合分别安装在第一传动轴和第二传动轴外侧，二者通过链条连接；所述链条托板通过螺栓固定安装在链条外侧，并通过滚轮与轨道板连接，所述轨道板固定安装在垂直运动固定架侧面，所述第一水位计通过螺栓固定在链条托板上，用于监测水位。
6.根据权利要求5所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述第二升降机构包括有升降机、升降杆、螺母架和第二水位计；所述升降机通过螺栓固定安装在底座上端，所述升降机的输出端与升降杆连接，用于控制升降杆上下运动；所述螺母架固定安装在升降杆上，所述第二水位计通过螺栓固定在螺母架上，用于监测水位。
7.根据权利要求1所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述旋喷扰动装置包括喷管、自回转喷头、水泵安装架、水泵、送水管和抽水管，所述喷管通过螺栓固定安装在垂直运动组件上，所述水泵安装架焊接在旋转架或底座上，所述水泵通过螺栓连接在水泵安装架上，所述水泵的抽水口与抽水管连接，所述水泵的出水口通过送水管与喷管相连，用于给喷管供水。
8.根据权利要求7所述的旋转射流式水体扰动防结冰装置，其特征在于：所述自回转喷头包括喷头内管与喷头外管，所述喷头内管采用中空设计，所述喷头内管的下端通过螺纹安装在喷管上，所述喷头内管的上端设计有水槽；所述喷头外管套装在喷头内管的外周，所述喷头外管的内侧安装有导流器，所述导流器采用能够在水流的冲刷作用下回转，从而改变自回转喷头的喷出方向，增大自回转喷头扰动面积的螺旋设计。
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