用于水利工程防冰脹裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種用于水利工程防冰脹裝置。所述一種用于水利工程防冰脹裝置包括固定框架、活動熱板和設(shè)置在固定框架底部的平衡配重，所述活動熱板通過阻尼器與固定框架連接，并與固定框架之間形成密封減壓腔，活動熱板在外界冰脹壓力的推動下沿著阻尼器在固定框架內(nèi)移動改變減壓腔的大小；在固定框架的側(cè)面板和活動熱板內(nèi)均布設(shè)有加熱絲，所述防冰脹裝置還包括溫度控制器、設(shè)置在活動熱板上的位移傳感器和設(shè)置在固定框架側(cè)面板上的側(cè)板溫度傳感器。本實用新型結(jié)構(gòu)新穎、將多種防冰凍措施融合在一起，無熱損失，能耗極低、環(huán)保性好、維護(hù)方便，可保證水利工程擋水建筑物在冬季結(jié)冰期不發(fā)生冰脹破壞。
【專利說明】用于水利工程防冰脹裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水利工程防冰脹破壞的防護(hù)技術(shù)，具體是一種可防止閘門面板、蓄水塔、水渠等擋水建筑物因靜冰脹壓力而破壞的用于水利工程防冰脹裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在水利工程冬季蓄水中，蓄水塔、水渠及鋼閘門等擋水建筑物常常因特別寒冷，靜冰壓力將建筑物破壞是經(jīng)常發(fā)生的，導(dǎo)致建筑物漏水潰壩、閘門不能繼續(xù)使用。
[0003]目前，防止建筑物冰脹破壞的方式有很多種，典型的有苯板法，即在建筑物迎水面敷設(shè)一塊具有變形的苯板來吸收因冰脹帶來的靜冰壓力，其不足之處在于每年都要更換，人工成本較高；還有吹泡法，即在建筑物迎水面的水面以下架設(shè)管道，用壓縮熱空氣或高的水溫通過潛水泵噴出水面形成不結(jié)冰的水帶，防止靜冰壓力傳遞給建筑物，其不足之處在于水溫過低會導(dǎo)致不會形成不結(jié)冰的水帶；同時上述方法不會因水位變幅而發(fā)生變化，而一般水庫、江河等蓄水池中的水位都是不一定的，會隨時根據(jù)雨季和旱季或是人工使用而發(fā)生一些變化，一般情況下有水的地方才會結(jié)冰，實際使用效果并不理想。除此之外，還有一種采用熱管融冰的方式，該方法是在閘門面板或是閘門槽內(nèi)增加熱管防冰凍裝置，利用電熱將冰塊融化，起到防止冰凍對閘門破壞的功能，該方法雖然可以起到很好融冰效果，但是由于利用電熱融冰，其耗電量較大，成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的是提供一種可以自適應(yīng)冰脹壓力、能耗低、且可以長期使用，成本低廉的用于水利工程防冰脹裝置。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案:所 述一種用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:所述防冰脹裝置包括固定框架、活動熱板和設(shè)置在固定框架底部的平衡配重，平衡配重可以是現(xiàn)有的普通平衡配重塊，也可以是其它現(xiàn)有的平衡配重裝置，所述活動熱板通過阻尼器與固定框架連接，并與固定框架之間形成密封減壓腔，活動熱板與固定框之間通過阻尼器密封連接，并在阻尼器內(nèi)密封滑動，活動熱板在外界冰脹壓力的推動下沿著阻尼器在固定框架內(nèi)移動改變減壓腔的大??；在固定框架的側(cè)面板和活動熱板內(nèi)均布設(shè)有加熱絲，所述防冰脹裝置還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置是由溫度控制器、設(shè)置在活動熱板上的位移傳感器和設(shè)置在固定框架側(cè)面板上的側(cè)板溫度傳感器，所述位移傳感器和側(cè)板溫度傳感器的信號輸出端分別與溫度控制器的信號輸入端連接，溫度控制器的信號輸出端分別與固定框架側(cè)面板和活動熱板內(nèi)的加熱絲控制端連接。
[0006]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:在密封減壓腔內(nèi)設(shè)有裝入導(dǎo)熱液體的密封彈性容器，并在密封彈性容器上設(shè)有安全閥。
[0007]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述活動熱板由支撐架、兩金屬鋼板、熱板碳纖維加熱絲和加熱控制裝置組成，熱板碳纖維加熱絲呈蛇形或曲線盤繞形或U形纏繞在支撐架上，兩金屬鋼板之間形成一個防水密封腔體，纏有熱板碳纖維加熱絲的支撐架焊接在兩金屬鋼板之間形成的防水密封腔內(nèi)；所述加熱控制裝置由位移傳感器、熱板溫度傳感器和熱板溫度控制線組成，熱板溫度傳感器設(shè)置在熱板碳纖維加熱絲上，并通過熱板溫度控制線與溫度控制器的信號輸入端連接，溫度控制器的信號輸出端與熱板碳纖維加熱絲的端部連接。
[0008]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述固定框架是由上、下、左、右側(cè)板與底板拼接而成的方形或倒梯形框架時，為方形框架時，活動熱板與底板平行，上、下側(cè)均通過阻尼器與底板連接，并與底板之間形成方形密封減壓腔；所述固定框架為梯形框架時，活動熱板的下邊與下側(cè)板通過鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架密封連接，上側(cè)通過阻尼器連接，活動熱板與底板之間形成一個上大下小的倒梯形密封減壓腔。
[0009]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述阻尼器是由設(shè)置在固定框架的底板上的活塞桿、設(shè)置在活動熱板上的活塞缸和安裝活塞桿和活塞缸之間的復(fù)位彈簧組成，活塞缸固定在活動熱板上，活塞桿一端固定在固定框架的底板上，另一端通過復(fù)位彈簧與活塞缸活塞端連接。
[0010]本實用新型進(jìn)一步的技術(shù)方案:所述固定框架的左、右側(cè)板均為金屬板，且在金屬板內(nèi)密封固定有U型碳纖維加熱絲，每側(cè)的金屬側(cè)板也可以是兩塊金屬板將U型碳纖維加熱絲密封在兩板之間，并且防止水進(jìn)入，在兩金屬側(cè)板上均設(shè)有側(cè)板溫度傳感器，兩側(cè)板溫度傳感器的信號輸出端分別通過側(cè)板溫度控制線與溫度控制器的信號輸入端連接，溫度控制器的信號輸出端分別與兩側(cè)板上的U形狀的碳纖維加熱絲的端部連接。
[0011]本實用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述彈性容器采用防水密封性能良好且抗低溫的橡膠制成，其內(nèi)部的導(dǎo)熱液體為防凍液或丙酮或酒精。
[0012]本實用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述位移傳感器是在冰膨脹時壓力使得活動熱板向固定框架底板位移量Λ達(dá)到一定值時，將信號傳遞給溫度控制器，溫度控制器控制活動熱板得電工作，其中位移量Λ的取值范圍為100-400毫米。
[0013]本實用新型較優(yōu)的技術(shù)方案:所述固定框架為方形框架時，阻尼器有四個，分別設(shè)置活動熱板四角的位置處，所述熱板上側(cè)的阻尼器高于水面，熱板下側(cè)的阻尼器低于冰層，活動熱板在上、下側(cè)的阻尼器的作用下平行移動改變密封減壓腔的大??；所述固定框架為倒梯形框架時，阻尼器有兩個，分別設(shè)置在活動熱板上側(cè)的兩角處，且高于水面，活動熱板在阻尼器的作用下沿著下側(cè)的鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架向固定框架底板旋轉(zhuǎn)移動，減小密封減壓腔的大小。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015]1.本實用新型主要是有一個固定外框和活動熱板組成，活動熱板可以在固定框架內(nèi)移動，可以通過活動熱板的退讓移動來抵消冰塊膨脹產(chǎn)生的壓力，減小膨脹帶來的損失，而且活動熱板內(nèi)設(shè)有融冰裝置，在活動熱板移動到一定的位置，便會自動啟動融冰系統(tǒng)進(jìn)行融冰；
[0016]2.本實用新型利用了泡沫板的原理消除結(jié)冰膨脹壓力對建筑物帶來的壓力，但相比泡沫板更加經(jīng)久耐用，可以大大節(jié)約成本，而且本實用新型還將碳纖維熱板融冰的方法結(jié)合在一起，可以起到雙重的防冰凍作用，防冰凍效果更好；
[0017]3.本實用新型在固定外框與活動熱板之間設(shè)有彈性容器，該彈性容器內(nèi)部裝有導(dǎo)熱液體可將冰蓋層以下的熱量傳遞上來形成等溫層；在外界冰脹壓力作用下，導(dǎo)熱液體因彈性容器內(nèi)部壓力增加而釋放熱量；在冰脹壓力解除后，彈性容器恢復(fù)彈性和阻尼器共同作用能夠使活動熱板緩慢向外移動；
[0018]4.本實用新型固定外框的側(cè)面金屬板內(nèi)均設(shè)有碳纖維加熱絲和溫控系統(tǒng)，在氣溫下降到零度處于結(jié)冰時，溫控系統(tǒng)便會控制碳纖維加熱絲發(fā)熱，然后保持側(cè)面金屬板的溫度在O度以上，避免側(cè)面金屬板與活動熱板之間結(jié)冰，影響活動熱板的移動；
[0019]5.本實用新型的彈性容器為防水密封性能良好且抗低溫的橡膠袋，在彈性容器上設(shè)有安全閥，可以在穩(wěn)定彈性容器內(nèi)的壓力，避免彈性容器出現(xiàn)損壞；
[0020]6.本實用新型采用空腔自適應(yīng)結(jié)冰膨脹壓力消除對建筑物帶來的靜冰壓力，不需要任何電源，節(jié)約能源，安裝極其容易，維護(hù)非常簡單，檢修更加方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型在水中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型在適應(yīng)結(jié)冰狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是本實用新型的外框架為倒梯形的側(cè)視圖；
[0024]圖4是本實用新型的側(cè)板結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是本實用新型的活動熱板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中:1 一安全閥，2—阻尼器，2-1—活塞桿,2-2—活塞缸，2-3 —復(fù)位彈黃，3—固定框架，3-1—側(cè)板溫度傳感器，3-2—底板，3-3—側(cè)板溫度控制線，3-4 — U型碳纖維加熱絲，4 一活動熱板，4-1 一位移傳感器，4-2—金屬鋼板，4-3—碳纖維加熱絲，4-4 一熱板溫度傳感器，4-5—熱板溫度控制線，4-6—支撐架，5—彈性容器，6—平衡配重，7—溫度控制器，8 一冰層，9 一減壓腔，10 一yjC, 11 一絞鏈或旋轉(zhuǎn)支架。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)一步說明。圖1、2、3中，所述一種用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:所述防冰脹裝置包括固定框架3、活動熱板4和設(shè)置在固定框架3底部的平衡配重6，在平衡配重6的作用下，固定框架3可以豎置在水中，平衡配重6的選擇根據(jù)該裝置的重量決定，使其的剛好豎向漂浮在水里，其上部的阻尼器2露在水面，所述活動熱板4通過阻尼器2與固定框架I連接，并與固定框架3之間形成一個密封的減壓腔9，固定框架3和活動熱板4形成一個密封的盒體，雖然活動熱板4可以在外界冰脹壓力的推動下沿著阻尼器2在固定框架I內(nèi)平行移動改變減壓腔9的大小，由于活動熱板4與固定框架3之間是通過阻尼器2連接的，所以活動熱板4始終不會與固定框架3的底板接觸，在活動熱板4移動的過程中減壓腔9始終是處于密封狀態(tài)；在固定框架3的側(cè)面板和活動熱板4內(nèi)均布設(shè)有加熱絲，所述防冰脹裝置還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置是由溫度控制器7、設(shè)置在活動熱板4上的位移傳感器4-1和設(shè)置在固定框架3側(cè)面板上的側(cè)板溫度傳感器3-1，所述位移傳感器4-1和側(cè)板溫度傳感器3-1的信號輸出端分別與溫度控制器7的信號輸入端連接，溫度控制器7的信號輸出端分別與固定框架3側(cè)面板和活動熱板4內(nèi)的加熱絲控制端連接。所述位移傳感器4-1是感應(yīng)冰8膨脹時壓力使得活動熱板4向固定框架底板3-2位移量Λ，為了防止冰脹壓力太大，導(dǎo)致活動熱板4位移量過大而損壞整個裝置，所以設(shè)置一個位移傳感器4-1，最簡單的方式可以是位移開關(guān)，并根據(jù)位移需要可以活動熱板4的位移量Λ設(shè)定一個確定值，其取值范圍為100-400毫米；當(dāng)活動熱板4在冰脹壓力的推動下位移到設(shè)定值，位移傳感器4-1便將信號傳遞給溫度控制器7，由溫度控制器7控制活動熱板4得電工作，開始發(fā)熱提高活動熱板4的溫度，起到融冰的作用，避免活動熱板4因冰脹繼續(xù)向框架底板的方向推進(jìn)。
[0028]在減壓腔9內(nèi)設(shè)有裝入導(dǎo)熱液體的密封彈性容器5，并在密封彈性容器5上設(shè)有安全閥1，所述彈性容器5采用防水密封性能良好且抗低溫的橡膠制成，其內(nèi)部裝有導(dǎo)熱液體，具有導(dǎo)熱的作用，可將冰蓋層以下的熱量傳遞上來形成等溫層；在外界冰脹壓力作用下，導(dǎo)熱液體因彈性容器內(nèi)部壓力增加而釋放熱量；在冰脹壓力解除后，彈性容器恢復(fù)彈性和阻尼器共同作用能夠使活動熱板緩慢向外移動；而且在壓力推進(jìn)的過程中可以通過安全閥I將密封彈性容器5中多余的導(dǎo)熱氣體排出，降低彈性容器的損壞，而且排出多余的導(dǎo)熱氣體后，第二年再次結(jié)冰后，即使在擠壓彈性容器5時，也不會對彈性容器損壞。
[0029]圖5中，所述活動熱板4由支撐架4-6、兩金屬鋼板4-2、熱板碳纖維加熱絲4-3和加熱控制裝置組成，熱板碳纖維加熱絲4-3呈蛇形或曲線盤繞形或U形纏繞在支撐架4-6上，兩金屬鋼板4-2之間形成一個防水密封腔體，纏有熱板碳纖維加熱絲4-3的支撐架4-6焊接在兩金屬鋼板4-2之間形成的防水密封腔內(nèi)，熱板碳纖維加熱絲4-3是密封在金屬鋼板內(nèi)，不會與水接觸，避免碳纖維加熱絲的損壞；所述加熱控制裝置由位移傳感器4-1、熱板溫度傳感器4-4和熱板溫度控制線4-5組成，熱板溫度傳感器4-4設(shè)置在熱板碳纖維加熱絲4-3上，并通過熱板溫度控制線4-5與溫度控制器7的信號輸入端連接，溫度控制器7的信號輸出端與熱板碳纖維加熱絲4-3的端部連接，當(dāng)活動熱板4移動到設(shè)定的位移，位移傳感器4-1使活動熱板4發(fā)熱融冰，當(dāng)融冰到0°左右時，此時活動熱板4還是處于此位移，但是活動熱板4的溫度已經(jīng)在0°，就不需要加熱升溫，此時熱板溫度傳感器4-4便將信號傳遞給溫度控制器7，溫度控制器7便會控制活動熱板4斷電，維持在此溫度，可以起到節(jié)約用電的作用。
[0030]所述阻尼器2是由設(shè)置在固定框架3上的活塞桿2-1、設(shè)置在活動熱板4上的活塞缸2-2和安裝在活塞桿2-1與活塞缸2-2之間的復(fù)位彈簧2-3組成，活塞缸2_2固定在活動熱板4上，活塞桿2-1 —端固定在固定框架的底板3-2上，另一端通過復(fù)位彈簧2-3與活塞缸2-活塞端連接。活塞桿2-1在活塞缸2-2中壓縮和外伸，冰脹壓力使得活塞桿2-1壓縮復(fù)位彈簧2-3，并在活塞缸2-2內(nèi)部內(nèi)縮滑動，冰脹壓力解除后，復(fù)位彈簧2-3推動活塞桿2-1在活塞缸2-2內(nèi)滑動外伸。所述復(fù)位彈簧2-3與彈性容器5共同受力，使得在無冰狀態(tài)下，活動熱板4可以迅速回彈至原始狀態(tài)。本裝置在使用過程中，所述熱板上側(cè)的阻尼器2及框架上蓋板均高于水面，熱板下側(cè)的阻尼器2及固定框架的下蓋板均低于冰層8，處于水中，不會結(jié)冰。
[0031]所述固定框架3是由上、下、左、右側(cè)板與底板3-2拼接而成的方形或倒梯形框架時，為方形框架時，如圖1、2所示，活動熱板4與底板3-2平行，上、下側(cè)均通過阻尼器2與底板3-2連接，并與底板之間形成方形密封減壓腔9 ;所述固定框架為梯形框架時，如圖3所示，活動熱板4的下邊與固定框架的下側(cè)板通過鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架11密封連接，上側(cè)通過阻尼器2連接，活動熱板與底板3-2之間形成一個上大下小的倒梯形密封減壓腔9，其倒梯形框架的下側(cè)板寬度根據(jù)可取為上側(cè)板寬度的1/4-1/2，倒梯形框架在使用過中只需要的浮力較小，可以需要較輕的配重，減少配重的重量，減低成本。所述固定框架為方形框架時，阻尼器2有四個，分別設(shè)置活動熱板4四角的位置處，所述熱板上側(cè)的阻尼器2高于水面，熱板下側(cè)的阻尼器2低于冰層8，活動熱板4在上、下側(cè)的阻尼器2的作用下平行移動改變密封減壓腔9的大?。凰龉潭蚣転榈固菪慰蚣軙r，阻尼器2有兩個，分別設(shè)置在活動熱板4上側(cè)的兩角處，且高于水面，活動熱板4在阻尼器2的作用下沿著下側(cè)的鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架11向固定框架底板3-2旋轉(zhuǎn)移動，減小密封減壓腔9的大小，其下端是旋轉(zhuǎn)，上端就沿著阻尼器2平移。
[0032]所述固定框架3的左、右側(cè)板均為金屬板，如圖4所示，在金屬板內(nèi)密封固定有U型碳纖維加熱絲3-4，U型碳纖維加熱絲3-4可以直接密封在單獨的金屬板內(nèi)，也可以同活動熱板一樣，將U型碳纖維加熱絲3-4固定在其中一塊金屬板上，然后將另外一塊金屬板蓋在U型碳纖維加熱絲3-4上，并將周邊密封連接，使U型碳纖維加熱絲3-4密封固定在兩金屬板之間；在兩金屬側(cè)板上均設(shè)有側(cè)板溫度傳感器3-1，兩側(cè)板溫度傳感器3-1的信號輸出端分別通過側(cè)板溫度控制線3-3與溫度控制器7的信號輸入端連接，溫度控制器7的信號輸出端分別與兩側(cè)板上的U形狀的碳纖維加熱絲3-4的端部連接。側(cè)板溫度傳感器3-1控制兩側(cè)板的溫度，當(dāng)兩側(cè)板的溫度低于零度時，便將信號傳遞給溫度控制器7，溫度控制器7便會控制兩側(cè)板內(nèi)的U型碳纖維加熱絲3-4通電加熱，始終保持兩側(cè)板的溫度在零度或零度以上，不會使兩側(cè)板結(jié)冰，影響活動熱板4的正常工作。
[0033]本實用新型的工作過程:將本裝置漂浮安裝在水利工程擋水建筑物蓄水池、水庫等需要防冰脹的水域里，平衡配重6在底部，在平衡配重6的作用下，固定框架3可以豎置在水中，其上蓋板和上側(cè)的阻尼器均露出水面，固定框架底板3-2緊靠需要防冰凍保護(hù)建筑物閘墻一側(cè)，活動熱板4在迎水面一側(cè)，結(jié)冰前，活動熱板4受阻尼器2內(nèi)的復(fù)位彈簧與彈性容器5共同作用，處于最大體積狀態(tài)，如圖1所示；氣溫下降到零度處于結(jié)冰時，固定框架3的側(cè)板溫度傳感器3-1發(fā)出信號，使兩側(cè)板的U型碳纖維加熱絲3-4通電工作，保持固定框架3的兩側(cè)板溫度在O度以上，可以使活動熱板4正常的活動；氣溫繼續(xù)下降，冰塊增多，冰蓋增厚，膨脹的冰塊將活動熱板4向固定框架3的底板3-2出現(xiàn)位移，壓縮阻尼器2的復(fù)位彈簧，增大彈性容器5內(nèi)壓力，如圖2所示，當(dāng)彈性容器5內(nèi)壓力增大到一定值時，安全閥I工作排出部分氣體，使彈性容器5內(nèi)壓力處于恒定狀態(tài)，隨著氣溫的降低，冰層8越來越厚，活動熱板4向固定框架3的底板3-2出現(xiàn)位移量Λ越來越大，根據(jù)實際需要通過溫度控制器7設(shè)置位移量為100-400mm中任意需要值，當(dāng)位移量Λ達(dá)到設(shè)定值時，導(dǎo)致固定框架3與活動熱板4之間的位移傳感器4-1工作，活動熱板4的碳纖維加熱絲4-2分組分別得電加熱，熱板溫度傳感器4-4控制金屬鋼板4-5的溫度處于O度以上，讓冰8不再繼續(xù)膨脹。
[0034]本實用新型以某水庫的閘門面板防止門葉承受冰靜壓力作用為例，該水庫所在地最低氣溫_36°C,極端最低氣溫-46°C,水庫多年最大結(jié)冰厚度1.0米，極端結(jié)冰厚度1.2米，閘墩之間寬度10.0米，最大風(fēng)力10級，閘門門葉承受冰靜壓力寬度10.0米。
[0035]方案一:采用苯板防冰脹壓力，根據(jù)水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范，苯板寬10.0米，高3.6米，厚180毫米，將苯板鋪設(shè)在閘門門葉上游側(cè)，苯板覆蓋一層塑料薄膜，在塑料薄膜四周壓載防風(fēng)。此方案優(yōu)點在于不需要任何電源，缺點是每年必須更換一次苯板，若風(fēng)力太大，塑料薄膜四周壓載防風(fēng)失敗，就需要人工切開冰槽，其人身安全沒有保障。
[0036]方案二:采用加熱板通電融冰，根據(jù)水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范，加熱板寬度10.0米,高1.5米,加熱面積15平方米,連續(xù)加熱功率4.5千瓦,一年融冰180天,平均每天工作20小時，每年需要電力大約12150千瓦小時。
[0037]方案三:采用本實用新型所述的用于水利工程防冰脹裝置，該裝置采用方形框架，寬度10.0米，高2.0米，厚300毫米，通過平衡配重6使該裝置露出水面200毫米，剛好使其上側(cè)的兩個阻尼器2露在水面，水下1800毫米，在沒有配重情況下，浮力等于重力，因浮心低于重心，裝置只能水平漂浮在水中，只有增加配重情況下，浮力等于重力與配重之和，只有當(dāng)浮心高于重心時，裝置才能豎直漂浮在水中，根據(jù)設(shè)置需要該裝漂浮在水下1800_，所需要的浮力F=5400kg，本裝置的重力W=3400kg，根據(jù)計算所需配重為P=1000kg。水下部分中，最大結(jié)冰層厚度1200毫米，非結(jié)冰層600毫米，其下側(cè)的兩個阻尼器2處于裝置下方的水中。根據(jù)水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范，在達(dá)到最大結(jié)冰層厚度時，冰脹沿冰面的膨脹最大可達(dá)結(jié)冰厚度的0.15倍，即180毫米，將位移傳感器4-1調(diào)整位移量Λ為200毫米，即固定框架3與活動熱板4相對移動量達(dá)到200毫米時,活動熱板4才啟動加熱,為了使活動熱板4在固定框架3內(nèi)自由移動，在固定框架3左右兩側(cè)熱板通電加熱，所配熱板寬250毫米，高1500毫米，面積0.75平方米，連續(xù)加熱功率225瓦，在固定框架3與活動熱板4之間安裝彈性容器5，在彈性容器5內(nèi)灌裝防凍液體，防凍液體具有雙重作用，作用一是將非冰凍層的熱量傳遞至冰層，作用二是對平衡配重6的補充，增加本裝置的浮力。在環(huán)境溫度低于O度時，水面開始結(jié)冰膨脹，活動熱板4受冰脹壓力作用克服阻尼器2的彈簧力及彈性容器5的彈力向固定框架3移動，隨著環(huán)境溫度的進(jìn)一步降低，其位移量進(jìn)一步加大，為了使這種位移能自由進(jìn)行，固定框架3左、右兩側(cè)熱板在O度時就通電加熱，保持融冰狀態(tài)。位移量200毫米充分考慮極端最低氣溫時結(jié)冰厚度導(dǎo)致冰面的膨脹量，基本上活動熱板是不會出現(xiàn)通電加熱工況的。該方案中的自適應(yīng)冰脹裝置可以長期使用，一年融冰180天，平均每天工作20小時，每年需要電力大約810千瓦小時。
[0038]經(jīng)過對比試驗，可以看出本實用新型的使用壽命比泡沫板的使用壽命長，而且整個裝置的費電量比普通的電熱融冰板非電量小很多。
【權(quán)利要求】
1.一種用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:所述防冰脹裝置包括固定框架(3)、活動熱板(4)和設(shè)置在固定框架(3)底部的平衡配重(6)，所述活動熱板(4)通過阻尼器(2)與固定框架(3 )連接，并與固定框架(3 )之間形成密封減壓腔(9 )，活動熱板(4 )在外界冰脹壓力的推動下沿著阻尼器(2)在固定框架(3)內(nèi)移動改變減壓腔(9)的大?。辉诠潭蚣?3)的側(cè)面板和活動熱板(4)內(nèi)均布設(shè)有加熱絲，所述防冰脹裝置還包括溫度控制裝置，所述溫度控制裝置是由溫度控制器(7)、設(shè)置在活動熱板(4)上的位移傳感器(4-1)和設(shè)置在固定框架(3 )側(cè)面板上的側(cè)板溫度傳感器(3-1)，所述位移傳感器(4-1)和側(cè)板溫度傳感器(3-1)的信號輸出端分別與溫度控制器(7)的信號輸入端連接，溫度控制器(7)的信號輸出端分別與固定框架(3)側(cè)面板和活動熱板(4)內(nèi)的加熱絲控制端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:在密封減壓腔(9)內(nèi)設(shè)有裝入導(dǎo)熱液體的密封彈性容器(5 )，并在密封彈性容器(5 )上設(shè)有安全閥(I)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:所述活動熱板(4)由支撐架(4-6)、兩金屬鋼板(4-2)、熱板碳纖維加熱絲(4-3)和加熱控制裝置組成，熱板碳纖維加熱絲(4-3)呈蛇形或曲線盤繞形或U形纏繞在支撐架(4-6)上，兩金屬鋼板(4-2 )之間形成一個防水密封腔體，纏有熱板碳纖維加熱絲(4-3 )的支撐架(4-6 )焊接在兩金屬鋼板(4-2)之間形成的防水密封腔內(nèi)；所述加熱控制裝置由位移傳感器(4-1)、熱板溫度傳感器(4-4 )和熱板溫度控制線(4-5 )組成，熱板溫度傳感器(4-4 )設(shè)置在熱板碳纖維加熱絲(4-3)上，并通過熱板溫度控制線(4-5)與溫度控制器(7)的信號輸入端連接，溫度控制器(7)的信號輸出端與熱板碳纖維加熱絲(4-3)的端部連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于:所述固定框架(3)是由上、下、左、右側(cè)板與底板(3-2)拼接而成的方形或倒梯形框架，為方形框架時，活動熱板(4)與底板(3-2)平行，上、下側(cè)均通過阻尼器(2)與底板(3-2)連接，并與底板之間形成方形密封減壓腔(9);所`述固定框架為梯形框架時，活動熱板(4)的下邊與下側(cè)板通過鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架(11)密封連接，上側(cè)通過阻尼器(2 )連接，活動熱板與底板(3-2 )之間形成一個上大下小的倒梯形密封減壓腔(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征是:所述阻尼器(2)是由設(shè)置在固定框架(3)上的活塞桿(2-1)、設(shè)置在活動熱板(4)上的活塞缸(2-2)和安裝活塞桿(2-1)及活塞缸(2-2)之間的復(fù)位彈簧(2-3)組成，活塞缸(2-2)固定在活動熱板(4)上，活塞桿(2-1)—端固定在固定框架的底板(3-2)上，另一端通過復(fù)位彈簧(2-3)與活塞缸(2-2)活塞端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征是:所述位移傳感器(4-1)是在冰層(8)膨脹時的靜冰壓力使得活動熱板(4)向固定框架底板(3-2)位移量Λ達(dá)到一定值時，將信號傳遞給溫度控制器(7 )，溫度控制器(7 )控制活動熱板(4 )得電工作，其中位移量Λ的取值范圍為100-400毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征在于，所述彈性容器(5)采用防水密封性能良好且抗低溫的橡膠制成，其內(nèi)部的導(dǎo)熱液體為防凍液或丙酮或酒精。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征是:所述固定框架(3)的左、右側(cè)板均為金屬板，且在金屬板內(nèi)密封固定有U型碳纖維加熱絲(3-4)，在兩金屬側(cè)板上均設(shè)有側(cè)板溫度傳感器(3-1)，兩側(cè)板溫度傳感器(3-1)的信號輸出端分別通過側(cè)板溫度控制線(3-3 )與溫度控制器(7 )的信號輸入端連接，溫度控制器(7 )的信號輸出端分別與兩側(cè)板上的U形狀的碳纖維加熱絲(3-4)的端部連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于水利工程防冰脹裝置，其特征是:所述固定框架為方形框架時，阻尼器(2)有四個，分別設(shè)置活動熱板(4)四角的位置處，所述熱板上側(cè)的阻尼器(2)高于水面，熱板下側(cè)的阻尼器(2)低于冰層(8)，活動熱板(4)在上、下側(cè)的阻尼器(2)的作用下平行移動改變密封減壓腔(9)的大小；所述固定框架為倒梯形框架時，阻尼器(2)有兩個，分別設(shè)置在活動熱板(4)上側(cè)的兩角處，且高于水面，活動熱板(4)在阻尼器(2)的作用下沿著下側(cè) 的鉸鏈或旋轉(zhuǎn)支架(11)向固定框架底板(3-2 )旋轉(zhuǎn)移動，減小密封減壓腔(9)的大小。
【文檔編號】E02B7/00GK203403390SQ201320501131
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】李克華 申請人:李克華