CN214993646U - 新能源防冻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于防冻技术领域，其公开了一种新能源防冻装置。该装置包括：水泵主体，水泵主体具有浮筒和潜水泵，浮筒浮于水面上，与潜水泵连接，潜水泵位于水面以下，潜水泵的出水口连接有出水管路，出水管路的出水口位于潜水泵上方；悬吊件，悬吊件的一端与水岸边的支撑平台连接，悬吊件上沿悬吊件的长度方向移动设置有出水管路；和重锤，重锤的安装端与悬吊件的另一端连接。通过上述方案使得潜水泵能随水位变化而调整其在水中的深度，实现与水面的距离相对保持不变，抽取的深水温度也基本不变，保持潜水泵工作在预设区域内，保证了破冰的稳定性，还可利用太阳能和风能向潜水泵进行能源供应，达到节约能源的目的。

Description

新能源防冻装置

技术领域

本实用新型属于防冻技术领域，特别涉及一种新能源防冻装置。

背景技术

在冬季结冰期间，如果东北寒冷地区的水力发电厂的冰层达到一定厚度，则冰层会损坏水力发电厂的水力结构和阀门，甚至导致水害。如撕裂弧门面板、压裂弧门铰支座、撕裂弧门及闸门水封等。在高寒地区，必须在结冰的弧门和大坝前进行各种方式的破冰行动，来阻止弧门结冰对其产生难以预料的损害。

在水库以及水电站被刚刚设计出来的时候，就存在着弧门和坝面结冰导致其受到破坏的情况，而人们为了防止这种情况发生而采取的措施大多是人工破冰法，利用人力和一定的工具进行危险难度系数较高且效率较低的方法进行水利装置的防冻，这种方法会消耗大量的人力甚至造成更大的危险。随时技术的进度，人们采取了潜水泵扰流法，在该方法中使用潜水泵将水泵到上方，通过钢管上的小孔将水喷出，形成连续的水流，防止水面局部冻结。现在寒冷地区的大多数水力发电厂都使用这种方法。这种方法的问题在于，当水位变化时需要对其进行调整。如果不及时调节水泵入水中的深度，水面将会重新冻结；热管法使用新的高导热性传热装置将冰融化。这种方法受传热设备的安全性，可靠性和经济性的影响，目前仍在理论和实验室研究阶段。

同时潜水泵工作所需要的电能由常规的电网提供，而常规的电网发电也不足以达到节约能源的目的。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新能源防冻装置，其包括：水泵主体，所述水泵主体具有浮筒和潜水泵，所述浮筒浮于水面上，与所述潜水泵连接，所述潜水泵位于水面以下，所述潜水泵的出水口连接有出水管路，所述出水管路的出水口位于所述潜水泵上方；悬吊件，所述悬吊件的一端与水岸边的支撑平台连接，所述悬吊件上沿所述悬吊件的长度方向移动设置有所述出水管路；和重锤，所述重锤的安装端与所述悬吊件的另一端连接。

可选地，所述出水管路包括：竖管，所述竖管的一端与所述潜水泵的出水口连通；水平管，与所述竖管的另一端连通，所述水平管上沿所述水平管的长度方向设置有多个射流孔，沿远离竖管的另一端的方向，相邻所述射流孔之间的间距越来越小。

可选地，所述水平管包括：第一子水平管、第二子水平管和三通接头，所述第一子水平管和所述第二子水平管分别与三通接头的进水口连通，所述三通接头的出水口与所述竖管的另一端连通。

可选地，所述出水管路与钢丝绳的一端连接，所述钢丝绳的另一端连接有导向环，所述导向环套设于所述悬吊件。

可选地，所述悬吊件为悬吊绳；所述水岸边的支撑平台为水库弧门或闸门处的栏杆；所述出水管路的出水口在水面以下的深度与所述浮筒的下表面在水面以下的深度相同。

可选地，所述重锤在水面以下的深度深于所述潜水泵的深度；所述重锤的数量为两个，两个所述重锤分列于所述潜水泵的两侧。

可选地，所述新能源装置还包括：发电机构，设置于水岸边，所述发电机构为太阳能电池板和/或风力发电机；蓄电池，设置于水岸边，与电气控制箱连接；充电控制器，与所述发电机构连接，还与所述蓄电池连接；其中，所述电气控制箱设置于水岸边，与所述潜水泵通过位于电缆槽内的电缆连接。

可选地，所述电缆沿长度方向包括：第一电缆部和第二电缆部，所述第一电缆部为U型线缆，与所述潜水泵连接，所述第二电缆部与所述第一电缆部连接，还与所述电气控制箱连接。

可选地，所述新能源防冻装置还包括：电加热器，所述电加热器设置于所述电气控制箱内，与所述蓄电池连接。

可选地，所述重锤包括：桶体，所述桶体内设置有提手型铁丝，混凝土填充于所述桶体与所述提手型铁丝之间，所述提手型铁丝的提手部露出于所述桶体的顶面。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过设置浮筒与潜水泵、悬吊件和重锤，使得潜水泵能够随水位变化而调整其在水中的深度，实现与水面的距离相对保持不变，抽取的深水温度也基本不变，保持潜水泵工作在预设区域内，保证了破冰的稳定性。还可利用太阳能和风能向潜水泵进行能源供应，达到了节约能源的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种新能源防冻装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种潜水泵和出水管路的结构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的一种的水泵电缆图。

图4为本实用新型实施例提供的一种浮筒和出水管路的主视图。

图5为本实用新型实施例提供的一种浮筒和出水管路的俯视图。

图6为本实用新型实施例提供的一种浮筒承载框和水泵承载框的结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的一种出水管路的主视图。

图8为本实用新型实施例提供的一种出水管路的俯视图。

图9为本实用新型实施例提供的一种重锤的结构示意图。

1—太阳能电池板；2—风力发电机；3—支墩；4—电气控制箱；5—电缆槽；6—栏杆；7—导向环；8—第一钢丝绳；9—重锤；10—浮筒承载框；11—浮筒；12—悬吊绳；13—出水管路；14—水泵承载框；15—U型线；16—潜水泵；170—竖管；171—第一子水平管；172—第二子水平管；173—三通接头；18—第二钢丝绳；19—承吊绳；20—射流孔；21—桶体；22—水泥；23—提手型铁丝。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1～图9，本实用新型实施例提供了一种新能源防冻装置，其包括：水泵主体、悬吊件和重锤9。

具体而言，水泵主体用于提升水面以下的水，然后将其输出至需要进行破冰的区域，该装置主要由浮筒11和潜水泵16组成。浮筒11漂浮于水面上，用于承吊潜水泵16，使潜水泵16潜入水面以下第一预设深度。潜水泵16的出水口与出水管路13的进水口连接，出水管路13的出水口位于潜水泵16的上方，由于出水管路13向水面延伸，使得由出水管路13的出水口输出的水会对表面水进行扰动和加热(潜水泵16处的水温高于水面处的水温)，使其无法结冰，达到防冻目的。可选地，与浮筒11的下表面相对水面的深度一致，如相同或在预设距离范围内，此时与水面的距离较近，能提高防冻效率。出水管路13与浮筒11连接，从而能提高出水管路13在水中的稳定性。需要进行破冰的区域通常是水库或水电站附近水域，在其大坝上会安装有支撑平台，通过支撑平台设置悬吊件，使其一端与支撑平台连接，另一端延伸至水面以下，悬吊件上沿悬吊件的长度方向移动设置有出水管路13，换言之，出水管路13能沿着悬吊件的长度方向相对悬吊件移动。重锤9的安装端与悬吊件的另一端连接，如此使得重锤9潜入水面以下第二预设深度，对悬吊件施加稳定的拉力。应用时，可以在浮筒11设置在浮筒承载框10上，潜水泵16设置在水泵承载框14上，通过两个承载框的连接，实现浮筒11与潜水泵16的连接，连接时所用连接件为承吊绳19，例如钢丝绳，还可以通过第二钢丝绳18将出水管路13捆绑在浮筒承载框10上。为了提高潜水泵16在水面以下的稳定性，为一个潜水泵16配置两个浮筒11，即一个潜水泵16采用两个浮筒11进行承吊。由于大多数河流水库水位落差较大，潜水泵16在水面以下的第一预设深度根据本装置的具体应用环境限定。通常可采用9～11M深度，例如9M、10M、10M，以便于安装或检修本装置。

通过设置浮筒11与潜水泵16、悬吊件和重锤9，使得潜水泵16能够随水位变化而调整其在水中的深度，实现与水面的距离相对保持不变，抽取的深水温度也基本不变，保持潜水泵16工作在预设区域内，保证了破冰的稳定性，避免了当本装置应用于高寒库区时，由于高寒库区的水温有着随深度降低而升高的特点，潜水泵深度由于太高会使水温过低，无法进行防冻工作；太低会影响防冻的经济性，产生不必要的浪费以及可能存在的热量损失。

出水管路13包括：竖管170和水平管。竖管170具有一定长度，将水从潜水泵16所处的低位置向浮筒11所处的高位置输送，其一端作为出水管路13的进水口与潜水泵16的出水口连通，另一端与水平管连通。在水平管上沿水平管的长度方向设置有多组射流孔(或称出水孔)，多组射流孔间隔设置，相邻两组射流孔之间的间隔沿远离竖管170的另一端的方向逐渐地变小，也就是说，距离竖管170的另一端越近的射流孔20越疏散，距离竖管170的另一端越远的射流孔20越疏密，从而可以避免因射流在端口时发生力的递减带来的射流不均匀的情况发生。各组射流孔具有的射流孔20的数量可以为1个或多个，可以完全相同，也可以完全不相同，还可以有的组相同，有的组不相同，本实施例对此不进行限定。如图8所示，以沿远离竖管的另一端的方向(向右)为例进行说明，具有三组射流孔，第一组射流孔和第二组射流孔均具有一个射流孔20，第三组射流孔具有5个射流孔，第一组射流孔与第二组射流孔之间的间隔大于第二组射流孔与第三组射流孔之间的间隔。需要说明的是，相邻两组射流孔之间的间隔通常为前一组射流孔中最后一个射流孔与后一组射流孔中最前一个射流孔之间的间隔。

水平管包括：第一子水平管171、第二子水平管172和三通接头173。三通接头173具有两个出水口和一个进水口，该进水口与竖管170的另一端连通，两个出水口分别与第一子水平管171和第二子水平管172连通，三通接头173的出水口与竖管170的另一端连通，如此提高本装置的作业范围。为了提高水平管的稳定性，设置两个浮筒11，第一子水平管171的轴线和第二子水平管172的轴线一致，并位于两个浮筒11的中间，如图8所示，第一子水平管171和第二子水平管172的上方设置有一个浮筒11，下方设置有一个浮筒11。为了提高潜水泵16与出水管路13的连接处的密封性，出水管路(即竖管的一端)13与潜水泵16的连接为法兰连接，竖管170比潜水泵16的出水口的直径大于一个等级，如此利于提高竖管170出水的光滑程度，以及提升本装置的经济性。

出水管路13通过第一钢丝绳8和导向环7与悬吊件连接，具体地，出水管路13与第一钢丝绳8的一端连接，第一钢丝绳8的另一端连接有导向环7，导向环7套设于悬吊件，通过导向环7在悬吊件上的移动，从而为潜水泵16随水位变化的移动提供导向。为了提高稳定性，水平管的自由端与第一钢丝绳8的一端连接，水平管的连通端与竖管的另一端连通。在图8中，第一子水平管171的左端和第二子水平管172的右端分别与第一钢丝绳8的一端连接，第一子水平管171的右端和第二子水平管172的左端分别与竖管170的另一端连通。

悬吊件为悬吊绳12，例如钢丝绳。水岸边的支撑平台为水库弧门或闸门处的栏杆6，在此位置上利于安装重锤9。重锤9的数量为两个，两个重锤9分列于潜水泵16的两侧，如此提高潜水泵16在随水位变化时移动地稳定性。重锤9的深度可以深于潜水泵16的深度，以减少对潜水泵16泵水的干扰。

潜水泵16的开启或关闭由电气控制箱4控制，两者通过电缆连接，由于潜水泵16位于水面以下，因此设置电缆槽5，并将电缆放置于电缆槽5内。电缆槽通过支墩3固定，支墩3设置在支撑平台处。一般电气控制箱4由工业电网供电，为了提高能源利用率，达到节约能源的目的，本装置还包括：发电机构、充电控制器和蓄电池，三者均设置于水岸边，发电机构为太阳能电池板1、风力发电机2中的一种或两种，充电控制器与发电机构连接，还与蓄电池连接，蓄电池与电气控制箱4连接。当白天光照充足时，本装置的电能一方面可以由发电机构提供，另一方面可以将富裕的由发电机构所转化的电能储存在蓄电池中，以在晚上或光照不足时使用，若太阳能不足以正常使用，则本装置的电能由工业电网提供。发电机构采用新能源供电，可以在无法满足潜水泵所需电量时变为电网供电，即工业电网供电。

电缆沿长度方向包括：第一电缆部和第二电缆部，第一电缆部为U型线15(或称U型线缆)，与潜水泵16连接，第二电缆部与第一电缆部连接，还与电气控制箱4连接，从而防止潜水泵16因在水下左右晃动而扯断电缆线造成危险。潜水泵16通过法兰连接与出水管路13相连，以保证潜水泵在水下工作的密封性和安全性，

新能源防冻装置还包括：电加热器，电加热器设置于电气控制箱4内，与蓄电池连接。电气控制箱4在大多数情况下处在室外，所以电气控制箱4需要通过被加热来保持最佳工作温度，因此在电气控制箱4内设置电加热器。应用时，可以设定预设温度阈值，例如若电气控制箱4内的温度低于1℃，则电加热器启动，开始加热，若电气控制箱4内的温度高于5℃，则电加热器关闭，停止加热。关于预设温度阈值的大小，可以根据本装置的具体应用环境来确定。

重锤9包括：桶体21、填充物和提手型铁丝23。桶体的下端为封闭端，桶体所形成的容纳空间内设置有提手型铁丝23，填充物填充于桶体21与提手型铁丝23之间，提手型铁丝23的提手部露出于桶体21的顶面，提手型铁丝23的缠绕部呈缠绕状，位于桶体21内。由于重锤9位于水面以下，为了防止表面被水腐蚀，桶体21为非金属材质，例如ABS(AcrylonitrileButadiene Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)塑料，填充物为水泥22。当重锤9的数量为多个时，各重锤9的重量相等，在水面以下的深度相同，防止因各重锤9重量不等而造成本装置偏移，产生不必要的损失。制造时，先在空的ABS管内放入一段提手型铁丝23，再向其中进行混凝土的填装工作，待混凝土凝固时，提手型铁丝23露出混凝土处就可以作为提手进行与悬吊件的连接，连接时可采用捆绑连接，如捆绑扣节连接。

潜水泵16的数量可以为多台，如此可以扩大待防冻水面的面积，例如潜水泵的数量为三台，其可以满足15×1平方米左右面积的水面防冻工作，每台潜水泵16由一个开关控制，电气控制箱4可选用一控三控制箱。三台潜水泵的电路连接示意图请参见图4。

为了实时掌握水面的温度与结冰程度，本装置还包括：监控系统，其具有摄像头，该摄像头的摄像窗口对准待防冻区域的水面，可以据此远程调整潜水泵的启停时间，从而达到减少不必要的能源浪费与延长潜水泵的工作寿命的目的。潜水泵本身设有一定的自我保护机制，一旦出现进水或其他故障保险装置就会启动并反馈给监控系统。

由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (9)

1.一种新能源防冻装置，其特征在于，所述新能源防冻装置包括：

水泵主体，所述水泵主体具有浮筒和潜水泵，所述浮筒浮于水面上，与所述潜水泵连接，所述潜水泵位于水面以下，所述潜水泵的出水口连接有出水管路，所述出水管路的出水口位于所述潜水泵上方；

悬吊件，所述悬吊件的一端与水岸边的支撑平台连接，所述悬吊件上沿所述悬吊件的长度方向移动设置有所述出水管路；和

重锤，所述重锤的安装端与所述悬吊件的另一端连接；

发电机构，设置于水岸边，所述发电机构为太阳能电池板和/或风力发电机；

蓄电池，设置于水岸边，与电气控制箱连接；

充电控制器，与所述发电机构连接，还与所述蓄电池连接；

其中，所述电气控制箱设置于水岸边，与所述潜水泵通过位于电缆槽内的电缆连接。

2.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述出水管路包括：

竖管，所述竖管的一端与所述潜水泵的出水口连通；

水平管，与所述竖管的另一端连通，所述水平管上沿所述水平管的长度方向设置有多个射流孔，沿远离所述竖管的另一端的方向，相邻两个所述射流孔之间的间距越来越小。

3.根据权利要求2所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述水平管包括：第一子水平管、第二子水平管和三通接头，所述第一子水平管和所述第二子水平管分别与所述三通接头的进水口连通，所述三通接头的出水口与所述竖管的另一端连通。

4.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述出水管路与钢丝绳的一端连接，所述钢丝绳的另一端连接有导向环，所述导向环套设于所述悬吊件。

5.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述悬吊件为悬吊绳；

所述水岸边的支撑平台为水库弧门或闸门处的栏杆；

所述出水管路的出水口在水面以下的深度与所述浮筒的下表面在水面以下的深度相同。

6.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述重锤在水面以下的深度深于所述潜水泵的深度；

所述重锤的数量为两个，两个所述重锤分列于所述潜水泵的两侧。

7.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述电缆沿长度方向包括：第一电缆部和第二电缆部，所述第一电缆部为U型线缆，与所述潜水泵连接，所述第二电缆部与所述第一电缆部连接，还与所述电气控制箱连接。

8.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述新能源防冻装置还包括：

电加热器，所述电加热器设置于所述电气控制箱内，与所述蓄电池连接。

9.根据权利要求1所述的新能源防冻装置，其特征在于，所述重锤包括：

桶体，所述桶体内设置有提手型铁丝，混凝土填充于所述桶体与所述提手型铁丝之间，所述提手型铁丝的提手部露出于所述桶体的顶面。

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