CN217870332U - 一种固定式流线型吹气单元结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固定式流线型吹气单元结构，包括吹气单元；以及固定支架，吹气单元结构通过固定支架固定于闸门的迎水面一侧；吹气单元表面均布有多个气孔，吹气单元与供气管路连通以通过供气管路接收外部气源设备提供的压缩空气，压缩空气通过吹气单元排放至水下；吹气单元被配置为截面尺寸逐渐变化的流线型结构，且吹气单元的轴线方向与水流方向一致。本实用新型的吹气单元结构采用流线型吹气单元能够缓解迎水面的冲击、并利用固定支架固定在闸门的迎水面，以此来以不断产生气泡的扰动闸门迎水面的水来避免结冰，从而彻底消除冰荷载对闸门产生的破坏，保护闸门结构。

Description

一种固定式流线型吹气单元结构

技术领域

本实用新型涉及闸门防冰技术领域，尤其涉及一种固定式流线型吹气单元结构。

背景技术

闸门是水工建筑物的重要组成部分，其是实现防洪泄流、电站发电、控制水位、调节流量以及确保工程安全的关键环节。

冬季随着气温的降低，闸门挡水侧会结冰，冰冻对闸门的破坏影响巨大，如果不采取有效防冰措施，闸门在冰盖的反复作用下产生弯曲变形和强度破坏，最终出现渗漏水现象，造成经济损失和人民群众人身安全隐患。

当闸门冬季处于挡水状态时，门叶与冰完全冻结在一起，冰层由于热胀冷缩作用，会使得闸门承受巨大的静冰压力和膨胀变形(静冰压力值见下表D.2.1所示)，摘录自《水工建筑物抗冰冻设计规范》(GB/T50662-2011)。

表D.2.1静冰压力值

同时，《水利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-2019)中明确规定，“闸门不得承受静冰压力。防止静冰压力的方法应根据气温及水位变化等条件，因地制宜地选用防冰方法，使闸门与冰层隔开”。

当生态蓄水工程进入冬季冰封期时，闸门由于具有运行要求，因此必须采取可靠的防冰措施保证闸门在冰期能够顺利启闭，如不采取有效措施，冰层会产生巨大的压力，作用于闸门或闸门作用于铰支座，甚至会导致闸门门叶变形或压裂铰支座，并且冰层的侧压力也会造成闸门开启故障。对于此类问题而言，冬季针对闸门展开必要的防冰措施，是确保其安全平稳运行的必要条件。

现有技术中，对于闸门的防冰冻措施最为原始的为人工除冰法、电热除冰法、水泵扰动破冰法。而现有技术中常见的三种除冰法在实施过程中均具有一些严重的技术缺陷，具体为：

1、人工除冰法：该方法虽然成本较低，但是安全问题比较突出，多发事故，并且此种方案本质上属于事后控制的范畴，是在结冰已经形成的基础上展开除冰，效率有限，对于结冰畏寒的控制也很有限，随着时代的发展，因此，该措施基本已经逐渐淘汰；

2、电热除冰法：主要是利用电伴热的手段在闸门上形成一个温水区域，此种方式虽然可以保持结冰状况不发生，但是水下绝缘成为核心问题，一旦绝缘失效，必然会造成整个系统的短路，随之而来的安全事故便不可避免，而且热传导效率低、耗电量大、经济性差。

3、水泵扰动破冰法：主要是利用潜水泵将水抽上来，而后经由钢管上的小孔将水射出，在冰面形成一条窄窄的水缝，但环境温度较低时，该条水缝容易粘连成冰，防冰效果差，而且当水位发生变化时，必须展开对潜水泵入水深度的调整，一旦无法及时展开调整，就会存在结冰的风险，导致设备失去存在的意义。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种基于气泡防冰方法的固定式流线型吹气单元结构。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于压缩空气在水下扰动水体形成的气液两相流现象、能够缓解迎水面的水流冲击、结构新型、保证安全运行的固定式流线型吹气单元结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种固定式流线型吹气单元结构，该吹气单元结构布置于闸门的迎水面一侧，所述吹气单元结构包括：

吹气单元；以及

固定支架，所述吹气单元结构通过所述固定支架固定于所述闸门的迎水面一侧；

所述吹气单元表面均布有多个气孔，所述吹气单元与供气管路连通以通过所述供气管路接收外部气源设备提供的压缩空气，压缩空气通过所述吹气单元排放至水下；

所述吹气单元被配置为截面尺寸逐渐变化的流线型结构，且所述吹气单元的轴线方向与水流方向一致。

进一步的，所述吹气单元朝向迎水面一端为第一端，所述吹气单元朝向闸门一端为第二端；

所述吹气单元靠近中部的位置为凸部；

所述吹气单元被配置为由所述凸部至所述第一端的截面尺寸逐渐减小、且由所述凸部至所述第二端的截面尺寸逐渐减小的流线型结构；

所述第一端的截面尺寸大于所述第二端的截面尺寸。

进一步的，所述供气管路分为主管路和与所述主管路连通的分支管路；

所述主管路与外部气源设备连通，所述主管路上间隔连通有多根所述分支管路，且所述吹气单元与所述分支管路连通；

所述吹气单元的第一端与所述分支管路连通。

进一步的，沿所述吹气单元的轴线方向，所述吹气单元与所述闸门的迎水面之间预留的距离不小于一个所述吹气单元的长度；

沿垂直于所述吹气单元的轴线方向，所述吹气单元与闸门的闸底板高程之间预留的距离不小于一个所述吹气单元的长度。

进一步的，所述固定支架包括：

位于底部的支架本体；以及

与所述支架本体连接的紧固件，所述主管路通过所述紧固件与所述支架本体固连。

进一步的，所述吹气单元的固定支架布置于所述闸底板高程以下时，所述固定支架埋设至闸底板高程的管沟内，所述管沟通过二次混凝土浇筑回填，且所述分支管路延伸至所述闸底板高程以上。

进一步的，所述吹气单元的固定支架布置于所述闸底板高程处时，所述支架本体的迎水面一侧形成有弧形面；

所述固定支架通过锚栓与闸底板固定。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种固定式流线型吹气单元结构，具有以下有益效果：

本实用新型的吹气单元结构采用流线型吹气单元能够缓解迎水面的冲击、并利用固定支架固定在闸门的迎水面，以此来以不断产生气泡的扰动闸门迎水面的水来避免结冰，从而彻底消除冰荷载对闸门产生的破坏，保护闸门结构。

本实用新型的流线型的吹气单元能够缓解迎水面的冲击，提高吹气单元的使用寿命；通过阀组控制管路的通断实现自动化启停，吹气单元能够适应不同水位条件下正常工作，不存在安全隐患，环保节能。

本实用新型利用固定支架实现吹气单元的布置和固定，安装结构稳定，有效防冰区域大。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种固定式流线型吹气单元结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种固定式流线型吹气单元结构的吹气单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种固定式流线型吹气单元结构布置于钢闸门迎水面时埋设的布置结构图；

图4为本实用新型实施例提供的一种固定式流线型吹气单元结构布置于表孔弧门迎水面时埋设的布置结构图；

图5为本实用新型实施例提供的一种固定式流线型吹气单元结构布置于液压翻板门时的布置结构图。

附图标记说明：

1、吹气单元；2、固定支架；4、闸门；

101、凸部；102、第一端；103、第二端；104、气孔；

201、紧固件；202、弧形面；

301、主管路；302、分支管路；

401、管沟。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

参见图1至图2所示；

本实施例的一种固定式流线型吹气单元结构，该吹气单元结构布置于闸门4的迎水面一侧，吹气单元结构包括：

吹气单元1；以及

固定支架2，吹气单元结构通过所述固定支架2固定于闸门4的迎水面一侧；

吹气单元1表面均布有多个气孔104，吹气单元1与供气管路连通以通过供气管路接收外部气源设备提供的压缩空气，压缩空气通过吹气单元1排放至水下；

吹气单元1被配置为截面尺寸逐渐变化的流线型结构，且吹气单元1的轴线方向与水流方向一致。

具体的，本实施例公开了一种流线型吹气单元结构，其主要包括固定支架2和通过固定支架2布置在闸门4迎水面的多个吹气单元1；其中，本实施例的吹气单元1为流线型结构，同时，吹气单元1的轴线方向与水流方向一致，以通过该流线型结构来缓解水流的冲击。

需要说明的是，本实施例的吹气单元1通过管路与外部的气源设备连通以接收压缩空气，并利用吹气单元1表面均布的气孔104来将压缩空气排放至水中，从而产生大量的气泡，通过气泡扰动水体，形成气液两相流现象。而整个防冰系统主要以气源、后处理设备、集控阀组、智能控制系统、供气管路系统和本实施例的吹气单元组成。当压缩空气通过气孔释放至水中时，由于气流与周围液体中压力产生浮力以及气-液交界面处表面张力之间的不平衡等因素，气流破碎成气泡，在其作用下，带动底部温度较高的水体向上运动而形成局部环形流场，流动的水不易形成冰核或水体运行时产生的动能消除了已经形成的冰核，当冬季环境温度低于0℃或者表面水温低于0℃以下时，水面就不会结冰，以该种方式阻止冰的形成，实现闸门防冰的目的。

优选的，本实施例的吹气单元1朝向迎水面一端为第一端102，吹气单元1朝向闸门一端为第二端103；

吹气单元1靠近中部的位置为凸部101；

吹气单元1被配置为由凸部101至第一端102的截面尺寸逐渐减小、且由凸部101至第二端103的截面尺寸逐渐减小的流线型结构；

第一端102的截面尺寸大于第二端103的截面尺寸。

该处将吹气单元1分解进行进一步限定，本实施例的吹气单元1为流线型结构，其靠近中部的位置有一凸部101，凸部101的截面尺寸为最大的位置，而由凸部101朝向两端均呈截面尺寸逐渐减小的结构；另外，本实施例的吹气单元1采用金属材质，整个外观为端部不等径的弧形柱体结构，上述的第一端102为迎水面一侧，第二端103为尾部，迎水面一侧截面尺寸大于尾部，即第一端102的截面尺寸大于第二端103的截面尺寸。

优选的，本实施例的供气管路分为主管路301和与主管路301连通的分支管路302；

主管路301与外部气源设备连通，主管路301上间隔连通有多根分支管路302，且吹气单元1与分支管路302连通；

吹气单元1的第一端102与分支管路302连通。

本实施例的主管路301是与外部气源设备连接的部件，而分支管路302可以是与主管路301连通的管路，也可以选用三通，或者是其他能够实现吹气单元1连通的结构，只要保证按照工艺要求能够布置一定数量的吹气单元1即可，该处不再赘述。

作为拓展的说明，本实施例的吹气单元1的布置要求具体为：

沿吹气单元1的轴线方向，吹气单元1与闸门4的迎水面之间预留的距离不小于一个吹气单元1的长度；

沿垂直于吹气单元1的轴线方向，吹气单元1与闸门4的闸底板高程之间预留的距离不小于一个吹气单元1的长度。

为了能够将吹气单元1固定在闸门4的迎水面一侧，本实施例是通过固定支架2固定吹气单元1，具体为：

固定支架2包括：

位于底部的支架本体；以及

与支架本体连接的紧固件201，主管路301通过紧固件201与支架本体固连。

其中，参见图3至图4所示，当吹气单元1的固定支架2布置于闸底板高程以下时，固定支架2埋设至闸底板高程的管沟401内，管沟401通过二次混凝土浇筑回填，且分支管路302延伸至闸底板高程以上。

参见图5所示，吹气单元1的固定支架2布置于闸底板高程处时，支架本体的迎水面一侧形成有弧形面202，在支架本体迎水面一侧设计弧形面202能够让固定支架2也能够缓解水流的冲击。

固定支架2通过锚栓与闸底板固定，本实施例的锚栓优选为高强度化学锚栓。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种固定式流线型吹气单元结构，具有以下有益效果：

本实用新型的吹气单元结构采用流线型吹气单元1能够缓解迎水面的冲击、并利用固定支架2固定在闸门4的迎水面，以此来以不断产生气泡的扰动闸门4迎水面的水来避免结冰，从而彻底消除冰荷载对闸门4产生的破坏，保护闸门4结构。

本实用新型的流线型的吹气单元1能够缓解迎水面的冲击，提高吹气单元的使用寿命；通过阀组控制管路的通断实现自动化启停，吹气单元1能够适应不同水位条件下正常工作，不存在安全隐患，环保节能。

本实用新型利用固定支架2实现吹气单元1的布置和固定，安装结构稳定，有效防冰区域大。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (7)

1.一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，该吹气单元结构布置于闸门(4)的迎水面一侧，所述吹气单元结构包括：

吹气单元(1)；以及

固定支架(2)，所述吹气单元结构通过所述固定支架(2)固定于所述闸门(4)的迎水面一侧；

所述吹气单元(1)表面均布有多个气孔(104)，所述吹气单元(1)与供气管路连通以通过所述供气管路接收外部气源设备提供的压缩空气，压缩空气通过所述吹气单元(1)排放至水下；

所述吹气单元(1)被配置为截面尺寸逐渐变化的流线型结构，且所述吹气单元(1)的轴线方向与水流方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，所述吹气单元(1)朝向迎水面一端为第一端(102)，所述吹气单元(1)朝向闸门一端为第二端(103)；

所述吹气单元(1)靠近中部的位置为凸部(101)；

所述吹气单元(1)被配置为由所述凸部(101)至所述第一端(102)的截面尺寸逐渐减小、且由所述凸部(101)至所述第二端(103)的截面尺寸逐渐减小的流线型结构；

所述第一端(102)的截面尺寸大于所述第二端(103)的截面尺寸。

3.根据权利要求2所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，所述供气管路分为主管路(301)和与所述主管路(301)连通的分支管路(302)；

所述主管路(301)与外部气源设备连通，所述主管路(301)上间隔连通有多根所述分支管路(302)，且所述吹气单元(1)与所述分支管路(302)连通；

所述吹气单元(1)的第一端(102)与所述分支管路(302)连通。

4.根据权利要求3所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，沿所述吹气单元(1)的轴线方向，所述吹气单元(1)与所述闸门(4)的迎水面之间预留的距离不小于一个所述吹气单元(1)的长度；

沿垂直于所述吹气单元(1)的轴线方向，所述吹气单元(1)与闸门(4)的闸底板高程之间预留的距离不小于一个所述吹气单元(1)的长度。

5.根据权利要求4所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，所述固定支架(2)包括：

位于底部的支架本体；以及

与所述支架本体连接的紧固件(201)，所述主管路(301)通过所述紧固件(201)与所述支架本体固连。

6.根据权利要求5所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，所述吹气单元(1)的固定支架(2)布置于所述闸底板高程以下时，所述固定支架(2)埋设至闸底板高程的管沟(401)内，所述管沟(401)通过二次混凝土浇筑回填，且所述分支管路(302)延伸至所述闸底板高程以上。

7.根据权利要求5所述的一种固定式流线型吹气单元结构，其特征在于，所述吹气单元(1)的固定支架(2)布置于所述闸底板高程处时，所述支架本体的迎水面一侧形成有弧形面(202)；

所述固定支架(2)通过锚栓与闸底板固定。

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