CN204000741U - 一种采用气水喷头的防冰冻装置 - Google Patents

Abstract

一种采用气水喷头的防冰冻装置，包括多个第一气水喷头和多个第二气水喷头。第一气水喷头包括第一喷头和第一吸水管。第一吸水管的出水端口与第一喷头内的流体通道相连通。第二气水喷头结构相同。第一喷头和第二喷头均装设在干管上，风机通过供气管与干管连接。干管上有浮筒。风机通过动力电缆连接清洁能源和市电联合供电装置的输出端。当干管的轴线为水平设置，多个第一喷头入口处的水平面位于干管的轴线所在的水平面及干管的轴线所在的水平面以上的区域。第一喷头的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角至上方45°角的区域内，第二气水喷头一侧相同。可以在北方地区闸门等水工建筑物的上游侧形成不结冰区，设备维护方便。

Description

一种采用气水喷头的防冰冻装置

技术领域

本实用新型属于水利工程防冰冻装置领域，特别涉及一种采用气水喷头的防冰冻装置，适用于水工建（构）筑物迎水侧冬季防冰冻，尤其是适合闸门前防止水面结冰。

背景技术

在北方水工建（构）筑物迎水侧，每年冬季都会承受冰冻作用，反复冻融循环将会导致挡水面建（构）筑物发生混凝土冻融剥蚀、护砌块石松动等破坏，降低了建（构）筑物的耐久性。对于闸门部位，由于冰盖膨胀引起的静冰压力会使闸门产生变形、抬起，甚至产生结构破坏，造成闸门无法正常启闭、止水失效等后果。当前常用的防冰冻措施，如压缩空气法、潜水泵法、热管防冻法和人工开槽破冰法等，普遍存在着能耗大、作业危险和运行期维修困难等诸多问题。

为解决上述问题，本实用新型在目前射水流的潜水泵法和射气流的压缩空气法的基础上，提出了一种由普通风机喷射水平气流同时由吸水管将深层温度较高的水（水温高于0℃）吸到水平喷头处，形成气-水混合物从喷头喷出，引起水面扰动，另外，利用作业区太阳能和风能发电满足装置安全可靠运行的清洁能源的防冰冻装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采用气水喷头的防冰冻装置，喷头和吸水管共同作用，喷出气水流，在水面形成扰动，防止装置周围水面结冰。

采用的技术方案是：

一种采用气水喷头的防冰冻装置，包括多个第一气水喷头、多个第二气水喷头、干管和风机。

其技术要点在于：

第一气水喷头包括第一喷头和第一吸水管。第一吸水管的出水端口与第一喷头内的流体通道相连通。

第二气水喷头包括第二喷头和第二吸水管。第二吸水管的出水端口与第二喷头内的流体通道相连通。

多个第一喷头和多个第二喷头均装设在干管上，每个第一喷头通过对应的第一连接管与干管相连通，每个第二喷头通过对应的第二连接管与干管相连通，第一喷头口和第二喷头口相对设置，或者第一喷头口和第二喷头口相背设置。

风机通过供气管与干管连接。干管上固定有多个浮筒。

风机通过动力电缆连接清洁能源和市电联合供电装置的输出端。

多个第一气水喷头和多个第二气水喷头的数量相等，第一气水喷头和第二气水喷头结构相同。

当干管的轴线为水平设置，多个第一喷头入口处的水平面位于干管的轴线所在的水平面及干管的轴线所在的水平面以上的区域。多个第二喷头入口处的水平面位于干管的轴线所在的水平面及干管的轴线所在的水平面以上的区域。第一喷头的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角至上方45°角的区域内，第二喷头的轴线位于第二喷头入口处的水平面下方45°角方至上方45°角的区域内。

本技术方案中第一喷头的轴线与第一喷头入口处的水平面所成的夹角，位于第一喷头入口处的水平面以上的45°角，定义为正角，以下的定义为负角（-45°角）。

本技术方案中第二喷头的轴线与第二喷头入口处的水平面所成的夹角，位于第二喷头入口处的水平面以上的45°角，定义为正角，位于以下的定义为负角（-45°角）。

第一喷头的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角至上方45°角的区域内，即-45°角至45°角。第二喷头的轴线位于第二喷头入口处的水平面下方45°角方至上方45°角的区域内，即-45°角至45°角。

多个浮筒固定在干管上，保证喷头口上边缘始终位于水面以下，距水面1cm-50cm。

本装置的干管、气水喷头布置在闸门等水工建（构）筑物迎水侧，并由浮筒托举，放置在水面以下一定深度处。由风力发电和光伏板产生的电能通过动力电缆供给风机，把气流送往供气管和干管，并在喷头处与吸水管吸入的深层水（水温高于0℃）混合形成气水流喷出。扰动的水面和深层高温水的作用，能够有效防止装置周围水面结冰。

其优点在于：

可以在北方地区闸门等水工建（构）筑物的上游侧形成不结冰区，避免了冬季水面结冰对闸门等水工建（构）筑物的直接破坏作用，从而达到防冰冻的目的，破冰效果明显，设备维护方便，并有效利用清洁能源可以满足装置正常运行。起到了绿色环保、低碳节能的目的。

当前常用的空气压缩机破冰装置，其破冰面积为100m长×（0.5m~1m）宽，所需功率为20kW，而相同破冰面积所需本装置中的风机功率仅为1.0kW~2.0kW，节能效果显著。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

图3为本实用新型实施例3的结构示意图。

图4为本实用新型实施例4和实施例5的结构示意图。

图5为实施例4实线部分的侧视图。

具体实施方式

实施例1

一种采用气水喷头的防冰冻装置，包括五十个第一气水喷头、五十个第二气水喷头、干管2和风机3。第一气水喷头1和第二气水喷头17的结构相同。

第一气水喷头包括第一喷头1和第一吸水管6。第一吸水管6的出水端口与第一喷头1内的流体通道相连通。

第二气水喷头包括第二喷头16和第二吸水管。第二吸水管的出水端口与第二喷头16内的流体通道相连通。

五十个第一喷头1和五十个第二喷头16均装设在干管2上，五十个第一喷头1和五十个第二喷头16的轴线均与干管2的轴线相互平行。每个第一喷头1通过对应的第一连接管18与干管2相连通，每个第二喷头16通过对应的第二连接管与干管2相连通。所述的第一喷头1和第二喷头16均为已知技术，故不重复叙述。

五十个第一喷头1位于干管2的一侧，五十个第一喷头口均朝向干管2的中部。

五十个第二喷头16位于干管2的另一侧，五十个第二喷头口均朝向干管2的中部。

第一喷头1的喷气水方向和第二喷头16的喷气水方向相对，相互之间形成的后退力抵消，干管2可以在水面保持平衡。

风机3通过供气管4与干管2连接。干管2上固定有多个浮筒6。

风机3通过动力电缆12连接清洁能源和市电联合供电装置的输出端，清洁能源和市电联合供电装置为风电、太阳能和市电联合供电装置，此已知技术。

风电、太阳能和市电联合供电装置包括光伏板7、风力发电机8、充电控制器10和时间控制器13。

光伏板7的输出端和充电控制器10的第一输入端通过第一电缆9连接，风力发电机8的输出端和充电控制器10的第二输入端通过第二电缆17连接。

充电控制器10的输出端连接蓄电池11的输入端。蓄电池11的输出端和时间控制器13的输入端连接。蓄电池11的电压信号输出端连接充电控制器10的电压信号输入端。时间控制器13的输出端为清洁能源和市电联合供电装置的输出端。

充电控制器10的第三输入端连接市电14（220V交流）。

干管2上固定有多个固定索缆15，固定索缆15用于拴在水工建筑物的固定点上。

所述的充电控制器10型号为LK-50，时间控制器13型号为MQ-7，蓄电池11型号为LMWH-1000。

干管2的轴线为水平设置。

第一吸水管6吸水口设置有第一滤网，第一吸水管6吸水口位于水面以下，距离水面3m处。

第二吸水管吸水口设置有第二滤网，第二吸水管吸水口位于水面以下，距离水面3m处。

所述的五十个第一喷头1的轴线和五十个第二喷头16的轴线均位于一条水平直线上，所述的水平直线位于干管2的轴线上方，并与干管2的轴线位于一竖直面内。

供气管4与干管2的一端连接。干管2的另一端封闭，使得气从供气管4经干管2后从一百个喷头沿与水面相平行的方向，即水平方向喷出。

多个浮筒6固定在干管2上，保证五十个第一喷头1和五十个第二喷头16始终位于水面以下，五十个第一喷头口上边缘和五十个第二喷上边缘均距离水面1cm。清洁能源和市电联合供电装置设置在水面上方，风机3也设置在水面上方。

本实施例以破冰面积为100m长×0.5m宽为例，风机3功率仅为1.0kW，节能效果显著。

其工作原理为：

光伏板7、风力发电机8和市电14通过充电控制器10给蓄电池11供电。充电控制器10的作用是控制光伏板7、风力发电机8和市电14给蓄电池11供电的顺序，只有当光伏板7和风力发电机8不供电，且蓄电池11电压低于11.5V时，才开启市电14供电。

蓄电池11通过时间控制器13给风机3供电。时间控制器13的作用是设置使风机3开启和停止的交替工作时间，例如设置停止10分钟，工作5分钟，如此交替进行，达到节能的目的。

风机3工作时，气流通过供气管4进入干管2，并经一百个喷头射出，这样使水面产生扰动区域从而达到防止水面结冰的目的。

第一喷头1和第一吸水管6共同作用，第二喷头16和第二吸水管共同作用，当气流通过喷头时，产生负压，将深层温水由吸水管吸入喷头并随气流一起沿水平方向喷出，气水射流平行于水面，在扰动水面的同时，由于深层温水和气流的共同作用，达到防止水面结冰的目的。

干管2的轴线、五十个第一喷头1的轴线和五十个第二喷头16的轴线均与坝轴线相平行。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其不同之处在于：

五十个第一喷头1的轴线与干管2的轴线所成锐角均为45°。

五十个第一喷头1的轴线与水面所成锐角均为45°。

五十个第一喷头1的轴线同时与各自对应的第一喷头入口处的水平面所成锐角均45°，位于第一喷头入口处的水平面水平面上方。

五十个第二喷头16的轴线与干管2的轴线所成锐角均为45°。

五十个第二喷头16的轴线与水面所成锐角均为45°。

五十个第二喷头16的轴线同时与各自对应的第二喷头入口处的水平面所成锐角均45°，位于第二喷头入口处的水平面水平面上方。

五十个第一喷头1的轴线、五十个第二喷头16的轴线和干管2的轴线均位于一竖直面内。

五十个第一喷头1和五十个第二喷头16以喷头口朝向干管2中部设置，如图2所示。

五十个第一喷头1和五十个第二喷头16始终位于水面以下，五十个第一喷头口上边缘和五十个第二喷头口上边缘均距离水面50cm。

本实施例以破冰面积为100m长×0.8m宽为例，风机3功率仅为1.6kW，节能效果显著。两个吸水管的吸水口位于水面以下，距离水面4m处。

实施例3

实施例3与实施例2基本相同，其不同之处在于：第一喷头1的轴线以实施例2中所述的第一喷头入口处的水平面对称设置。

第一喷头1的轴线与所述的第一喷头入口处的水平面夹角A为-45°，位于第一喷头入口处的水平面下方。

第二喷头16的轴线以实施例2中所述的第二喷头入口处的水平面对称设置。

第二喷头16的轴线与所述的第二喷头入口处的水平面夹角C为-45°。如图3所示，位于第二喷头入口处的水平面下方。

五十个第一喷头1的轴线、五十个第二喷头16的轴线和干管2的轴线均位于一竖直面内。

五十个第一喷头口上边缘和五十个第二喷头口上边缘均距离水面10cm。

本实施例以破冰面积为100m长×1m宽为例，风机功率仅为2.0kW，节能效果显著。第一吸水管6的吸水口位于水面以下，距离水面5m处。第二吸水管的吸水口位于水面以下，距离水面5m处。

实施例4

实施例4与实施例2基本相同，其不同之处在于：

五十个第一喷头1的轴线与干管2的轴线所成的异面直线的夹角为45°。

五十个第一喷头1的轴线与水面所成锐角均为45°。

五十个第一喷头1的轴线同时与各自对应的第一喷头入口处的水平面所成锐角均45°，位于第一喷头入口处的水平面上方。

五十个第二喷头16的轴线与干管2的轴线所成的异面直线的夹角均为45°。

五十个第二喷头16的轴线与水面所成锐角均为45°。

五十个第二喷头16的轴线同时与各自对应的第二喷头入口处的水平面所成锐角均45°，位于第二喷头入口处的水平面上方。

五十个第一喷头1的轴线和五十个第二喷头16的轴线均位于一竖直面内。

五十个第一喷头1和五十个第二喷头16间隔设置。如图4中实线所示。

五十个第一喷头入口处的水平面、五十个第二喷头入口处的水平面和干管2轴线所在的水平面为同一水平面。

实施例5

实施例5与实施例4基本相同，其不同之处在于：

第一喷头1的轴线以实施例4中所述的第一喷头入口处的水平面对称设置。

第一喷头1的轴线与干管2轴线所在的水平面所成的夹角D为-45°，位于干管2轴线所在的水平面下方。

第二喷头16的轴线以实施例4中所述的第二喷头入口处的水平面对称设置。

第二喷头16的轴线与干管2轴线所在的水平面所成的夹角B为-45°，位于干管2轴线所在的水平面下方。

如图4中虚线所示。

综上所述：

本装置的干管2、供气管4及多个气水喷头均布置在水闸等水工建（构）筑物迎水侧，并由多个浮筒托举，放置在水面以下一定深度处。由风力发电机8和光伏板7产生的电能通过动力电缆12供给位于水下深处的风机3，通过驱动风机3将气流输送到射流干管中，

当气流通过喷头时，产生负压，将深层温水由吸水管吸入喷头并随气流一起喷出，气水射流在扰动水面的同时，由于深层温水和气流的共同作用，达到防止水面结冰的目的，多个气水喷头沿水平或与各自对应的喷头入口处的水平面成-45°至45°的夹角方向喷出。

当前常用的空气压缩机破冰装置，其破冰面积为100m长×（0.5m-1m）宽，所需功率为20kW，而相同破冰面积所需本装置中的风机功率仅为1.0kW-2.0kW，节能效果显著。

Claims (10)

1.一种采用气水喷头的防冰冻装置，包括多个第一气水喷头、多个第二气水喷头、干管（2）和风机（3）；其特征在于：

第一气水喷头包括第一喷头（1）和第一吸水管（6）；第一吸水管（6）的出水端口与第一喷头（1）内的流体通道相连通；

第二气水喷头包括第二喷头（16）和第二吸水管；第二吸水管的出水端口与第二喷头（16）内的流体通道相连通；

多个第一喷头（1）和多个第二喷头（16）均装设在干管（2）上，每个第一喷头（1）通过对应的第一连接管（18）与干管（2）相连通，每个第二喷头（16）通过对应的第二连接管与干管（2）相连通，第一喷头口和第二喷头口相对设置，或者第一喷头口和第二喷头口相背设置；

风机（3）通过供气管（4）与干管（2）连接；干管（2）上固定有多个浮筒（6）；

风机（3）通过动力电缆（12）连接清洁能源和市电联合供电装置的输出端；

多个第一气水喷头和多个第二气水喷头的数量相等，第一气水喷头和第二气水喷头结构相同；

当干管（2）的轴线为水平设置，多个第一喷头入口处的水平面位于干管（2）的轴线所在的水平面及干管（2）的轴线所在的水平面以上的区域；多个第二喷头（2）入口处的水平面位于干管（2）的轴线所在的水平面及干管（2）的轴线所在的水平面以上的区域；第一喷头（1）的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角至上方45°角的区域内，第二喷头（16）的轴线位于第二喷头入口处的水平面下方45°角方至上方45°角的区域内。

2.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：

所述的清洁能源和市电联合供电装置为风电、太阳能和市电联合供电装置。

3.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：

供气管（4）与干管（2）的一端连接，干管（2）的另一端封闭。

4.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：所述的干管（2）上固定有多个固定索缆（5）。

5.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：

多个第一喷头（1）位于干管(2)一侧，第一喷头口均朝向干管（2）的中部；

多个第二喷头（16）位于干管(2) 另一侧，第二喷头口均朝向干管（2）的中部；

多个第一喷头（1）的轴线和多个第二喷头（16）轴线均位于一条水平直线上，并位于干管（2）的轴线上方。

6.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：

第一喷头（1）的轴线位于第一喷头入口处的水平面上方45°角处，第二喷头（16）的轴线位于第二喷头入口处的水平面上方45°角处；

多个第一喷头（1）位于干管(2)一侧，第一喷头口均朝向干管（2）的中部；

多个第二喷头（16）位于干管(2) 另一侧，第二喷头口均朝向干管（2）的中部；第一喷头（1）的轴线、第二喷头（16）的轴线和干管（2）的轴线均位于一竖直面内。

7.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：第一喷头（1）的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角处，第二喷头（16）的轴线位于第二喷头入口处的水平面下方45°角处；

多个第一喷头（1）位于干管(2)一侧，第一喷头口均朝向干管（2）的中部；

多个第二喷头（16）位于干管(2) 另一侧，第二喷头口均朝向干管（2）的中部；第一喷头（1）的轴线、第二喷头（16）的轴线和干管（2）的轴线均位于一竖直面内。

8.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：第一喷头（1）的轴线位于第一喷头入口处的水平面上方45°角处，第二喷头（16）的轴线位于第二喷头入口处的水平面上方45°角处；第一喷头（1）和第二喷头（16）间隔设置；

第一喷头（1）的轴线和第二喷头（16）的轴线均位于一竖直面内；

第一喷头入口处的水平面、第二喷头入口处的水平面和干管（2）轴线所在的水平面为同一水平面。

9.根据权利要求1所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：第一喷头（1）的轴线位于第一喷头入口处的水平面下方45°角处，第二喷头（16）的轴线位于第二喷头入口处的水平面下方45°角处；第一喷头（1）和第二喷头（16）间隔设置；

第一喷头（1）的轴线和第二喷头（16）的轴线均位于一竖直面内；

第一喷头入口处的水平面、第二喷头入口处的水平面和干管（2）轴线所在的水平面为同一水平面。

10.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的一种采用气水喷头的防冰冻装置，其特征在于：

第一吸水管（6）的吸水口处设置有第一滤网，第二吸水管的吸水口处设置有第二滤网。