CN220847344U - 寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，包括升降机构、水下防冰工作机构以及气源系统；气源系统通过供气管路组件与多个水下防冰工作机构均连通；进水塔沿其周向布置有四个水下防冰工作机构；交通桥桥墩的两侧均布置有水下防冰工作机构。本实用新型提供的防冰冻装置在冬季可有效的阻断冰层与水工建筑物涉水表面的直接接触，有效的消除冻融、静冰压力、冰拔力对水工建筑物的破坏，解决了高寒地区水工建筑物因受冰冻害影响而产生的严重安全隐患问题。其工作效率高、运行能耗低、布置灵活、环境友好且无污染，而且还为冬季库区冰层以下水中的各种有机生物体提供了足够的氧气补给，在一定程度上改善了生态环境。

Description

寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置

技术领域

本实用新型涉及寒冷地区水工建筑物防冰冻技术领域，尤其涉及一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置。

背景技术

水库担负着防洪、灌溉及为工农业供水等多重功能，枯水期为满足取水要求，将取水塔进水口高程位置设置在水库较低(如死水位以上)，采用交通桥将取水塔与岸边相连接，以满足安装、运行、检修、维护等要求。上述布置方式为国内水库工程典型布置。

寒冷地区水库冬季结冰，静冰压力对桥墩施加水平方向荷载并造成破坏，究其原因，是由于静冰压力大小、传递方向等随温升速率、太阳照射角度、风速与风向、约束条件等是一个复杂的受力过程(参见图1和图2所示)，虽然在水工建筑物设计时考虑了根据冰层后的冰荷载组合工况，但由于其复杂性，实际运行工程破坏案例时有发生，对工程运行带来较大安全隐患。

目前，解决该问题方法主要有以下几种：

1、人工除冰法，利用人工将桥墩周围冰层刨除，使桥墩免受冰荷载。而人工除冰法缺点在于：作业环境恶劣、存在较大人身安全隐患，目前较少采用。

2、潜水泵除冰法，在桥墩周围布置潜水泵，利用潜水泵扰动水体，防止其结冰并消除冰荷载，采用潜水泵除冰法的优点在于结构简单、实用。但是其缺点为：设备运行可靠性差，冬季更换和维护困难；另外，潜水泵能耗较大；运行工作量大，潜水泵对水流扰动效果特点是放置在水位以下300mm-500mm深度范围内，冬季水位不断降低，需要不断调整其在水下深度，大大增加了现场运行工作量。

3、电热法，在桥墩四周设置发热元件，将电能转化成热能，将冰层融化。此法能耗过高，不具有实用价值。

4、最后就是泡沫板法，在桥墩四周粘贴泡沫板，用以缓解冰压力对桥墩的作用力。在实际运用中存在施工难度大，水下不能施工，粘接不牢固，在浮力作用下，泡沫板与桥墩脱离等，偶有运用，但上述问题导致该方法普遍运用受到制约如图2所示。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，以通过该防冰冻装置解决进水塔及交通桥桥墩的水面冰冻问题，用以弥补此类水工建筑物的冰冻害治理工作。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，该防冰冻装置集成于进水塔和交通桥桥墩，所述防冰冻装置包括：

集成于所述进水塔和所述交通桥桥墩的升降机构；

与所述升降机构连接、并通过所述升降机构调节高度的水下防冰工作机构；以及

气源系统；

所述气源系统通过供气管路组件与多个所述水下防冰工作机构均连通以向所述水下防冰工作机构输送气体；

所述进水塔沿其周向布置有四个所述水下防冰工作机构；

所述交通桥桥墩的两侧均布置有所述水下防冰工作机构。

进一步的，一个所述水下防冰工作机构通过两个所述升降机构悬挂于进水塔及交通桥桥墩的护栏；

所述升降机构与护栏连接。

进一步的，所述升降机构包括：

竖杆，所述竖杆与护栏焊接固定；

固连于所述竖杆上端的横杆；以及

集成于所述横杆下方、并与所述横杆通过螺栓连接的管线收纳盒；

所述横杆靠近所述竖杆一端安装有手摇绞盘，所述横杆远离所述竖杆一端转动连接有滑轮；

所述手摇绞盘的钢丝绳绕过所述滑轮并沿竖直方向延伸至护栏下方以与所述水下防冰工作机构连接；

两个所述升降机构通过钢丝绳分别连接于所述水下防冰工作机构的两端以悬挂所述水下防冰工作机构。

进一步的，所述水下防冰工作机构包括：

气泡发生器集成架；以及

安装于所述气泡发生器集成架的供气管路，所述供气管路上间隔设置有多个气泡发生器；

所述气泡发生器内部中空、并于所述供气管路连通，所述气泡发生器表面设置有多个排气孔。

进一步的，所述供气管路组件包括：

供气主管路，所述供气主管路与所述气源系统连通以接收气源系统内气源输出的气体；

间隔设置于所述供气主管路的三通接头，所述三通接头位于与所述管线收纳盒位置匹配的位置；

所述管线收纳盒一端延伸至外部有供气支管路接收端，另一端延伸至外部有供气支管路输气端；

所述供气支管路接收端与对应的所述三通接头连接以实现与所述供气主管路的连通。

进一步的，所述三通接头输出端安装有球阀，所述球阀的输出端通过变径与所述供气支管路接收端连通。

进一步的，所述供气主管路通过管夹与护栏连接。

进一步的，所述气泡发生器集成架被配置为截面为三角形的三角架；

所述供气管路通过液压管夹固定于所述气泡发生器集成架上；

两个所述升降机构的钢丝绳分别连接于靠近两端的所述液压管夹上。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，具有以下有益效果：

本实用新型的防冰冻装置集成在建筑物时不会破坏建筑物自身结构，系统中各设备通过PLC自动启停控制，自动化程度高，运维工作量小。不仅能够达到节能减排的目的，降低运行能耗，而且还能够保证水下防冰工作机构均匀一致的释放气体，最终保证整套系统的智能化稳定运行，经过系统处理的气源，在冬季最低环境温度条件下仍能够保证室外供气管路部分无惧结露问题。

本实用新型的防冰冻装置的升降机构可以在需要升降水下防冰工作机构的工况下自由操作，方便检修与其他运行需要，且该机构可再交通桥平台上操作，安全方便，可操作性高。

本实用新型的防冰冻装置的水下防冰工作机构可以放置任意深度，最低可以放置到死水位以下，满足极端枯水位条件下冬季运行要求，冬季运行时无需调节该装置在水中的深度，减轻运行人员工作强度，安装与操作简单，更加方便于后期的维护和保养工作，且该装置本身还具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、清淤、自洁、耗气量小等功能特点。

本实用新型的供气系统实现一组水下防冰工作机构独立工作，且利用管线收纳盒的缆线功能实现管线的可伸缩性，增加了供气管路系统的可靠性。

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，显而易见地，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为现有技术中寒冷地区水库冬季结冰的静冰压力的受力示意图一；

图2为现有技术中寒冷地区水库冬季结冰的静冰压力的受力示意图二；

图3为本实用新型实施例公开的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置的工作原理图；

图4为本实用新型实施例公开的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置的升降机构和供气管路组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例公开的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置的水下防冰工作机构的结构示意图。

附图标记说明：

11、交通桥；12、排水塔；13、护栏；

1、气源系统；2、升降机构；3、水下防冰工作机构；4、供气管路组件；

201、竖杆；202、横杆；203、手摇绞盘；204、滑轮；205、管线收纳盒；206、钢丝绳；

301、气泡发生器集成架；302、供气管路；303、气泡发生器；304、液压管夹；

401、供气主管路；402、供气支管路接收端；403、供气支管路输气端；404、三通接头；405、球阀；406、变径；407、快插接头；408、管夹。

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3至图6所示；

本实施例公开了一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，该防冰冻装置集成于进水塔12和交通桥11桥墩，防冰冻装置包括：

集成于进水塔12和交通桥11桥墩的升降机构2；

与升降机构2连接、并通过升降机构2调节高度的水下防冰工作机构3；以及

气源系统1；

气源系统1通过供气管路组件4与多个水下防冰工作机构3均连通以向水下防冰工作机构3输送气体；

进水塔12沿其周向布置有四个水下防冰工作机构3；

交通桥11桥墩的两侧均布置有水下防冰工作机构3。

具体的，本实施例公开了一种寒冷地区水库进水塔12及交通桥11桥墩用的防冰冻装置，其主要包括多个升降机构2、多个水下防冰工作机构3和气源系统1，每个水下防冰工作机构3均通过供气管路组件4与气源系统1连通。根据工作要求，水下防冰工作机构3可以通过升降机构2调整高度。而基于进水塔12和交通桥11桥墩的结构和数量，在进水塔12的周向布置四个水下防冰工作机构3，并在交通桥11的桥墩位置的两侧分别布置一个水下防冰工作机构3。

作为拓展的实施方式，本实施例的一个水下防冰工作机构3通过两个升降机构2悬挂于进水塔12及交通桥11桥墩的护栏13；

升降机构2与护栏13连接。

优选的，本实施例的升降机构2包括：

竖杆201，竖杆201与护栏13焊接固定；

固连于竖杆201上端的横杆202；以及

集成于横杆202下方、并与横杆202通过螺栓连接的管线收纳盒205；

横杆202靠近竖杆201一端安装有手摇绞盘203，横杆202远离竖杆201一端转动连接有滑轮204；

手摇绞盘203的钢丝绳206绕过滑轮204并沿竖直方向延伸至护栏13下方以与水下防冰工作机构3连接；

两个升降机构2通过钢丝绳206分别连接于水下防冰工作机构3的两端以悬挂水下防冰工作机构3。

首先本实施例根据水下防冰工作机构3的位置和数量，设置了多个升降机构2，具体是设置了水下防冰工作机构3数量2倍的升降机构2。在水下防冰工作机构3的长度两端的位置均设置一个升降机构2。其中，升降机构2的竖杆201与护栏13直接焊接固定，横杆202一端集成手摇绞盘203(也可以是采用电动的绞盘结构)，另一端安装滑轮204。钢丝绳206通过手摇绞盘203收放，并绕过滑轮204而延伸至下方并与水下防冰工作机构3连接。

另外，为了收纳管线，本实施例的横杆202下方还集成了管线收纳盒205，管线收纳盒205可以采用气鼓。

优选的，本实施例的水下防冰工作机构3包括：

气泡发生器集成架301；以及

安装于气泡发生器集成架301的供气管路302，供气管路302上间隔设置有多个气泡发生器303；

气泡发生器303内部中空、并于供气管路302连通，气泡发生器303表面设置有多个排气孔。

其中，本实施例的供气管路组件4包括：

供气主管路401，供气主管路401与气源系统1连通以接收气源系统1内气源输出的气体；

间隔设置于供气主管路401的三通接头404，三通接头404位于与管线收纳盒205位置匹配的位置；

管线收纳盒205一端延伸至外部有供气支管路接收端402，另一端延伸至外部有供气支管路输气端403；

供气支管路接收端402与对应的三通接头404连接以实现与供气主管路401的连通。

本实施例的供气支管路为了与供气主管路401连通，本实施例的三通接头404输出端安装有球阀405，球阀405的输出端通过变径406与供气支管路接收端402连通。

本实施例的供气主管路401通过管夹408与护栏13连接。

优选的，本实施例的气泡发生器集成架301被配置为截面为三角形的三角架；

供气管路302通过液压管夹304固定于气泡发生器集成架301上；

两个升降机构2的钢丝绳206分别连接于靠近两端的液压管夹304上。

作为拓展的实施方式：本实施例的气源系统1布置在桥头岸边现有的站房或空间内，利用现有空间进行布置。通过控制信号实现远程操作与监控，并将防冰动态信号传送至智能终端设备。

在上述技术方案中，本实用新型提供的一种寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，具有以下有益效果：

本实用新型提供的防冰冻装置在冬季可有效的阻断冰层与水工建筑物涉水表面的直接接触，有效的消除冻融、静冰压力、冰拔力对水工建筑物的破坏，解决了高寒地区水工建筑物因受冰冻害影响而产生的严重安全隐患问题。其工作效率高、运行能耗低、布置灵活、环境友好且无污染，而且还为冬季库区冰层以下水中的各种有机生物体提供了足够的氧气补给，在一定程度上改善了生态环境。

本实用新型的防冰冻装置集成在建筑物时不会破坏建筑物自身结构，系统中各设备通过PLC自动启停控制，自动化程度高，运维工作量小。不仅能够达到节能减排的目的，降低运行能耗，而且还能够保证水下防冰工作机构均匀一致的释放气体，最终保证整套系统的智能化稳定运行，经过系统处理的气源，在冬季最低环境温度条件下仍能够保证室外供气管路部分无惧结露问题。

本实用新型的防冰冻装置的升降机构可以在需要升降水下防冰工作机构的工况下自由操作，方便检修与其他运行需要，且该机构可再交通桥平台上操作，安全方便，可操作性高。

本实用新型的防冰冻装置的水下防冰工作机构可以放置任意深度，最低可以放置到死水位以下，满足极端枯水位条件下冬季运行要求，冬季运行时无需调节该装置在水中的深度，减轻运行人员工作强度，安装与操作简单，更加方便于后期的维护和保养工作，且该装置本身还具有强度高、耐冲击、耐腐蚀、抗老化、使用寿命长、清淤、自洁、耗气量小等功能特点。

本实用新型的供气系统实现一组水下防冰工作机构独立工作，且利用管线收纳盒的缆线功能实现管线的可伸缩性，增加了供气管路系统的可靠性。

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 (8)

1.寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，该防冰冻装置集成于进水塔(12)和交通桥(11)桥墩，所述防冰冻装置包括：

集成于所述进水塔(12)和所述交通桥(11)桥墩的升降机构(2)；

与所述升降机构(2)连接、并通过所述升降机构(2)调节高度的水下防冰工作机构(3)；以及

气源系统(1)；

所述气源系统(1)通过供气管路组件(4)与多个所述水下防冰工作机构(3)均连通以向所述水下防冰工作机构(3)输送气体；

所述进水塔(12)沿其周向布置有四个所述水下防冰工作机构(3)；

所述交通桥(11)桥墩的两侧均布置有所述水下防冰工作机构(3)。

2.根据权利要求1所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，一个所述水下防冰工作机构(3)通过两个所述升降机构(2)悬挂于进水塔(12)及交通桥(11)桥墩的护栏(13)；

所述升降机构(2)与护栏(13)连接。

3.根据权利要求2所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述升降机构(2)包括：

竖杆(201)，所述竖杆(201)与护栏(13)焊接固定；

固连于所述竖杆(201)上端的横杆(202)；以及

集成于所述横杆(202)下方、并与所述横杆(202)通过螺栓连接的管线收纳盒(205)；

所述横杆(202)靠近所述竖杆(201)一端安装有手摇绞盘(203)，所述横杆(202)远离所述竖杆(201)一端转动连接有滑轮(204)；

所述手摇绞盘(203)的钢丝绳(206)绕过所述滑轮(204)并沿竖直方向延伸至护栏(13)下方以与所述水下防冰工作机构(3)连接；

两个所述升降机构(2)通过钢丝绳(206)分别连接于所述水下防冰工作机构(3)的两端以悬挂所述水下防冰工作机构(3)。

4.根据权利要求3所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述水下防冰工作机构(3)包括：

气泡发生器集成架(301)；以及

安装于所述气泡发生器集成架(301)的供气管路(302)，所述供气管路(302)上间隔设置有多个气泡发生器(303)；

所述气泡发生器(303)内部中空、并于所述供气管路(302)连通，所述气泡发生器(303)表面设置有多个排气孔。

5.根据权利要求4所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述供气管路组件(4)包括：

供气主管路(401)，所述供气主管路(401)与所述气源系统(1)连通以接收气源系统(1)内气源输出的气体；

间隔设置于所述供气主管路(401)的三通接头(404)，所述三通接头(404)位于与所述管线收纳盒(205)位置匹配的位置；

所述管线收纳盒(205)一端延伸至外部有供气支管路接收端(402)，另一端延伸至外部有供气支管路输气端(403)；

所述供气支管路接收端(402)与对应的所述三通接头(404)连接以实现与所述供气主管路(401)的连通。

6.根据权利要求5所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述三通接头(404)输出端安装有球阀(405)，所述球阀(405)的输出端通过变径(406)与所述供气支管路接收端(402)连通。

7.根据权利要求5所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述供气主管路(401)通过管夹(408)与护栏(13)连接。

8.根据权利要求4所述的寒冷地区水库进水塔及交通桥桥墩用防冰冻装置，其特征在于，所述气泡发生器集成架(301)被配置为截面为三角形的三角架；

所述供气管路(302)通过液压管夹(304)固定于所述气泡发生器集成架(301)上；

两个所述升降机构(2)的钢丝绳(206)分别连接于靠近两端的所述液压管夹(304)上。