一種采用水噴頭的防冰凍裝置制造方法
【專利摘要】一種采用水噴頭的防冰凍裝置，包括多個(gè)第一噴頭和第二噴頭。第一噴頭和第二噴頭均裝設(shè)在干管上，第一噴頭口和第二噴頭口相對或者相背。潛水泵通過供水管與干管連接。干管上有浮筒。潛水泵由清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置供電。當(dāng)干管的軸線為水平設(shè)置，多個(gè)第一噴頭和第二噴頭入口處的水平面位于干管的軸線所在的水平面及干管的軸線所在的水平面以上。第一噴頭的軸線位于第一噴頭入口處的水平面下方45°角至上方45°角的區(qū)域內(nèi)，第二噴頭一側(cè)相同?？梢栽诒狈降貐^(qū)閘門等水工建物的上游側(cè)形成不結(jié)冰區(qū)，設(shè)備維護(hù)方便。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水利工程冬季防冰凍裝置領(lǐng)域，特別涉及一種采用水噴頭的防冰凍裝 置，適用在水工建(構(gòu)）筑物迎水側(cè)，尤其適合在閘門前防止水面結(jié)冰。 一種米用水噴頭的防冰凍裝直

【背景技術(shù)】
[0002] 在北方水工建(構(gòu)）筑物迎水側(cè)，每年冬季都會承受冰凍作用，反復(fù)凍融循環(huán)將會 導(dǎo)致?lián)跛娼?構(gòu)）筑物發(fā)生混凝土凍融剝蝕、護(hù)砌塊石松動等破壞，降低了建(構(gòu)）筑物的 耐久性。對于閘門部位，由于冰蓋膨脹引起的靜冰壓力會使閘門產(chǎn)生變形、抬起，甚至產(chǎn)生 結(jié)構(gòu)破壞，造成閘門無法正常啟閉、止水失效等后果。當(dāng)前常用的防冰凍措施，如壓縮空氣 法、潛水泵法、熱管防凍法和人工開槽破冰法等，普遍存在著能耗大、作業(yè)危險(xiǎn)和運(yùn)行期維 修困難等諸多問題。
[0003] 本發(fā)明是在目前國內(nèi)常用的堅(jiān)向射流的潛水泵法的基礎(chǔ)上提出的一種新裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種采用水噴頭的防冰凍裝置，本裝置利用深層水溫比表層 水溫高的特點(diǎn)，將溫度高的深層水引到水面，同時(shí)形成水面擾動，從而達(dá)到防冰凍的效果。
[0005] 采用的技術(shù)方案是： 一種采用水噴頭的防冰凍裝置，包括多個(gè)第一噴頭、多個(gè)第二噴頭、干管和潛水泵。
[0006] 其技術(shù)要點(diǎn)在于： 多個(gè)第一噴頭和多個(gè)第二噴頭均裝設(shè)在干管上，每個(gè)第一噴頭通過對應(yīng)的第一連接管 與干管相連通，每個(gè)第二噴頭通過對應(yīng)的第二連接管與干管相連通，第一噴頭口和第二噴 頭口相對設(shè)置，或者第一噴頭口和第二噴頭口相背設(shè)置。
[0007] 潛水泵通過輸水管與干管連接。干管上固定有多個(gè)浮筒。
[0008] 潛水泵通過動力電纜連接清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置的輸出端。多個(gè)第一噴頭 和多個(gè)第二噴頭的數(shù)量相等，并且第一噴頭和第二噴頭結(jié)構(gòu)相同。
[0009] 當(dāng)干管的軸線為水平設(shè)置，多個(gè)第一噴頭入口處的水平面位于干管的軸線所在的 水平面及干管的軸線所在的水平面以上的區(qū)域。多個(gè)第二噴頭入口處的水平面位于干管的 軸線所在的水平面及干管的軸線所在的水平面以上的區(qū)域。第一噴頭的軸線位于第一噴頭 入口處的水平面下方45°角至上方45°角的區(qū)域內(nèi)，第二噴頭的軸線位于第二噴頭入口 處的水平面下方45°角方至上方45°角的區(qū)域內(nèi)。
[0010] 本技術(shù)方案中第一噴頭的軸線與第一噴頭入口處的水平面所成的夾角，位于第一 噴頭入口處的水平面以上的45°角，定義為正角，以下的定義為負(fù)角（-45°角）。
[0011] 本技術(shù)方案中第二噴頭的軸線與第二噴頭入口處的水平面所成的夾角，位于第二 噴頭入口處的水平面以上的45°角，定義為正角，位于以下的定義為負(fù)角（-45°角）。
[0012] 第一噴頭的軸線位于第一噴頭入口處的水平面下方45°角至上方45°角的區(qū)域 內(nèi)，即-45°角至45°角。第二噴頭的軸線位于第二噴頭入口處的水平面下方45°角方至 上方45°角的區(qū)域內(nèi)，即-45°角至45°角。
[0013] 多個(gè)浮筒固定在干管上，保證所有噴頭始終位于水面以下，所有噴頭口上邊緣距 水面lcm_50cm (如圖2中所示線段mn)。
[0014] 清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置為已知技術(shù)。
[0015] 其優(yōu)點(diǎn)在于： 可以在北方地區(qū)閘門等水工建(構(gòu)）筑物的上游側(cè)形成不結(jié)冰區(qū)，避免了冬季水面結(jié)冰 對閘門等水工建(構(gòu)）筑物的直接破壞作用，從而達(dá)到防冰凍的目的，破冰效果明顯，設(shè)備維 護(hù)方便，并有效利用清潔能源可以滿足裝置正常運(yùn)行。能耗低、靠作業(yè)區(qū)太陽能和風(fēng)能發(fā)電 滿足裝置安全可靠運(yùn)行的清潔能源的防冰凍裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4和實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖5為實(shí)施例4實(shí)線部分的側(cè)視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 一種采用水噴頭的防冰凍裝置，包括五十個(gè)第一噴頭1、五十個(gè)第二噴頭17、干管2和 潛水泵3。第一噴頭1和第二噴頭17的結(jié)構(gòu)相同。
[0022] 五十個(gè)第一噴頭1和五十個(gè)第二噴頭17均裝設(shè)在干管2上，五十個(gè)第一噴頭1和 五十個(gè)第二噴頭17的軸線均與干管2的軸線相互平行。每個(gè)第一噴頭1通過對應(yīng)的第一 連接管15與干管2相連通，每個(gè)第二噴頭17通過對應(yīng)的第二連接管與干管2相連通。所 述的第一噴頭1和第二噴頭17均為已知技術(shù)，故不重復(fù)敘述。
[0023] 五十個(gè)第一噴頭1位于干管2的一側(cè)，五十個(gè)第一噴頭口均朝向干管2的中部。
[0024] 五十個(gè)第二噴頭17位于干管2的另一側(cè)，五十個(gè)第二噴頭口均朝向干管2的中 部。
[0025] 第一噴頭1的噴水方向和第二噴頭17的噴水方向相對，相互之間形成的后退力抵 消，干管2可以在水面保持平衡。
[0026] 潛水泵3通過輸水管4與干管2連接。干管2上固定有多個(gè)浮筒6。
[0027] 潛水泵3通過動力電纜12連接清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置的輸出端，清潔能源 和市電聯(lián)合供電裝置為風(fēng)電、太陽能和市電聯(lián)合供電裝置，此為已知技術(shù)。
[0028] 清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置包括光伏板7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)8、充電控制器10和時(shí)間 控制器13。
[0029] 光伏板7的輸出端和充電控制器10的第一輸入端通過第一電纜9連接，風(fēng)力發(fā)電 機(jī)8的輸出端和充電控制器10的第二輸入端通過第二電纜16連接。
[0030] 充電控制器10的輸出端連接蓄電池11的輸入端。蓄電池11的輸出端和時(shí)間控 制器13的輸入端連接。蓄電池11的電壓信號輸出端連接充電控制器10的電壓信號輸入 端。時(shí)間控制器13的輸出端為清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置的輸出端。
[0031] 充電控制器10的第三輸入端連接市電14 (220V交流)。
[0032] 干管2上固定有多個(gè)固定索纜5,固定索纜5用于拴在水工建筑物的固定點(diǎn)上。
[0033] 所述的充電控制器10型號為LK-50,時(shí)間控制器13型號為MQ-7,蓄電池11型號 為 LMWH-1000。
[0034] 干管2的軸線為水平設(shè)置。
[0035] 所述的五十個(gè)第一噴頭1的軸線和五十個(gè)第二噴頭17的軸線均位于一條水平直 線上，所述的水平直線位于干管2的軸線上方，并與干管2的軸線位于一堅(jiān)直面內(nèi)。
[0036] 輸水管4與干管2的中部連接。干管2的兩端封閉，使得水從輸水管4經(jīng)干管2 后從一百個(gè)噴頭沿與水面相平行的方向，即水平方向噴出。
[0037] 多個(gè)浮筒6固定在干管2上，保證五十個(gè)第一噴頭1和五十個(gè)第二噴頭17始終位 于水面以下，五十個(gè)第一噴頭口上邊緣和五十個(gè)第二噴頭口上邊緣均距離水面lcm。清潔能 源和市電聯(lián)合供電裝置設(shè)置在水面上方。
[0038] 本實(shí)施例以破冰面積為100m長X 0. 5m寬為例，潛水泵3功率僅為1. OkW，節(jié)能效 果顯著。
[0039] 其工作原理為： 光伏板7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)8和市電14通過充電控制器10給蓄電池11供電。充電控制器 10的作用是控制光伏板7、風(fēng)力發(fā)電機(jī)8和市電14給蓄電池11供電的順序，只有當(dāng)光伏板 7和風(fēng)力發(fā)電機(jī)8不供電，且蓄電池11電壓低于11. 5V時(shí)，才開啟市電14供電。
[0040] 蓄電池11通過時(shí)間控制器13給潛水泵3供電。時(shí)間控制器13的作用是設(shè)置使 潛水泵3開啟和停止的交替工作時(shí)間，例如設(shè)置停止10分鐘，工作5分鐘，如此交替進(jìn)行， 達(dá)到節(jié)能的目的。
[0041] 潛水泵3工作時(shí)，溫度高的深層水通過輸水管4進(jìn)入干管2,并經(jīng)一百個(gè)噴頭射出， 這樣使水面產(chǎn)生擾動區(qū)域從而達(dá)到防止水面結(jié)冰的目的。
[0042] 干管2的軸線、五十個(gè)第一噴頭1的軸線和五十個(gè)第二噴頭17的軸線均與壩軸線 相平行。
[0043] 實(shí)施例2 實(shí)施例2與實(shí)施例1基本相同，其不同之處在于：輸水管4與干管2的一端連接，干管 2的另一端封閉。
[0044] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線與干管2的軸線所成銳角均為45°。
[0045] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線與水面所成銳角均為45°。
[0046] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線同時(shí)與各自對應(yīng)的第一噴頭入口處的水平面所成銳角 均45°，位于第一噴頭入口處的水平面上方。
[0047] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線與干管2的軸線所成銳角均為45°。
[0048] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線與水面所成銳角均為45°。
[0049] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線同時(shí)與各自對應(yīng)的第二噴頭入口處的水平面所成銳角 均45°，位于第二噴頭入口處的水平面上方。
[0050] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線、五十個(gè)第二噴頭17的軸線和干管2的軸線均位于一堅(jiān) 直面內(nèi)。
[0051] 五十個(gè)第一噴頭1和五十個(gè)第二噴頭17以噴頭口朝向干管2中部設(shè)置，如圖2所 /_J、1 〇
[0052] 五十個(gè)第一噴頭1和五十個(gè)第二噴頭17始終位于水面以下，五十個(gè)第一噴頭口上 邊緣和五十個(gè)第二噴頭口上邊緣均距離水面50cm。
[0053] 本實(shí)施例以破冰面積為100m長X 0. 8m寬為例，潛水泵功率僅為1. 6kW，節(jié)能效果 顯著。
[0054] 實(shí)施例3 實(shí)施例3與實(shí)施例2基本相同，其不同之處在于：第一噴頭1的軸線以實(shí)施例2中所述 的第一噴頭入口處的水平面對稱設(shè)置。
[0055] 第一噴頭1的軸線與所述的第一噴頭入口處的水平面夾角A為-45°，位于第一噴 頭入口處的水平面下方。
[0056] 第二噴頭17的軸線以實(shí)施例2中所述的第二噴頭入口處的水平面對稱設(shè)置。
[0057] 第二噴頭17的軸線與所述的第二噴頭入口處的水平面夾角C為-45°，位于第二 噴頭入口處的水平面下方。
[0058] 如圖3所示。
[0059] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線、五十個(gè)第二噴頭17的軸線和干管2的軸線均位于一堅(jiān) 直面內(nèi)。
[0060] 五十個(gè)第一噴頭口上邊緣和五十個(gè)第二噴頭口上邊緣均距離水面10cm。
[0061] 本實(shí)施例以破冰面積為100m長X lm寬為例，潛水泵3功率僅為2. OkW，節(jié)能效果 顯著。
[0062] 實(shí)施例4 實(shí)施例4與實(shí)施例2基本相同，其不同之處在于： 五十個(gè)第一噴頭1的軸線與干管2的軸線所成的異面直線的夾角為45°。
[0063] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線與水面所成銳角均為45°。
[0064] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線同時(shí)與各自對應(yīng)的第一噴頭入口處的水平面所成銳角 均45°，位于第一噴頭入口處的水平面上方。
[0065] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線與干管2的軸線所成的異面直線的夾角均為45°。
[0066] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線與水面所成銳角均為45°。
[0067] 五十個(gè)第二噴頭17的軸線同時(shí)與各自對應(yīng)的第二噴頭入口處的水平面所成銳角 均45°，位于第二噴頭入口處的水平面上方。
[0068] 五十個(gè)第一噴頭1的軸線和五十個(gè)第二噴頭17的軸線均位于一堅(jiān)直面內(nèi)。
[0069] 五十個(gè)第一噴頭1和五十個(gè)第二噴頭17間隔設(shè)置。如圖4中實(shí)線所示。
[0070] 五十個(gè)第一噴頭入口處的水平面、五十個(gè)第二噴頭入口處的水平面和干管2軸線 所在的水平面為同一水平面。
[0071] 實(shí)施例5 實(shí)施例5與實(shí)施例4基本相同，其不同之處在于： 第一噴頭1的軸線以實(shí)施例4中所述的第一噴頭入口處的水平面對稱設(shè)置。
[0072] 第一噴頭1的軸線與干管2軸線所在的水平面所成的夾角D為-45°，位于第一噴 頭入口處的水平面下方。
[0073] 第二噴頭17的軸線以實(shí)施例4中所述的第二噴頭入口處的水平面對稱設(shè)置。
[0074] 第二噴頭17的軸線與干管2軸線所在的水平面所成的夾角B為-45°。如圖4中 虛線所示。
[0075] 綜上所述： 本裝置的干管2、潛水泵3、輸水管4及多個(gè)噴頭均布置在水閘等水工建(構(gòu)）筑物迎水 偵牝并由多個(gè)浮筒托舉，放置在水面以下一定深度處。由風(fēng)力發(fā)電機(jī)8和光伏板7產(chǎn)生的電 能通過動力電纜12供給位于水下深處的潛水泵3,通過驅(qū)動潛水泵3將溫度高的深層水(水 溫高于〇°C)輸送到射流干管中，并由多個(gè)噴頭沿水平或與各自對應(yīng)的噴頭入口處的水平面 成-45°至45°的夾角方向噴出。
[0076] 當(dāng)前堅(jiān)向射流的潛水泵法破冰面積為100m長X (0.5m-lm)寬，所需功率為 15kW-30kW，而相同破冰面積所需本裝置中的潛水泵3功率僅為1. 0-2. OkW，節(jié)能效果顯著。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用水噴頭的防冰凍裝置，包括多個(gè)第一噴頭（1)、多個(gè)第二噴頭（17)、干管 (2)和潛水泵（3);其特征在于： 多個(gè)第一噴頭（1)和多個(gè)第二噴頭（17)均裝設(shè)在干管（2)上，每個(gè)第一噴頭（1)通過 對應(yīng)的第一連接管（15)與干管（2)相連通，每個(gè)第二噴頭（17)通過對應(yīng)的第二連接管與 干管（2)相連通，第一噴頭口和第二噴頭口相對設(shè)置，或者第一噴頭口和第二噴頭口相背設(shè) 置； 潛水泵（3)通過輸水管（4)與干管（2)連接；干管（2)上固定有多個(gè)浮筒（6); 潛水泵（3)通過動力電纜（12)連接清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置的輸出端；多個(gè)第一 噴頭（1)和多個(gè)第二噴頭（2)的數(shù)量相等，并且第一噴頭（1)和第二噴頭（2)結(jié)構(gòu)相同； 當(dāng)干管（2)的軸線為水平設(shè)置，多個(gè)第一噴頭（1)入口處的水平面位于干管（2)的軸線 所在的水平面及干管（2)的軸線所在的水平面以上的區(qū)域；多個(gè)第二噴頭（17)入口處的水 平面位于干管（2)的軸線所在的水平面及干管（2)的軸線所在的水平面以上的區(qū)域；第一 噴頭（1)的軸線位于第一噴頭入口處的水平面下方45°角至上方45°角的區(qū)域內(nèi)，第二噴 頭（17)的軸線位于第二噴頭入口處的水平面下方45°角方至上方45°角的區(qū)域內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于： 所述的清潔能源和市電聯(lián)合供電裝置為風(fēng)電、太陽能和市電聯(lián)合供電裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：輸水管（4)與干 管（2)的管身連接，干管（2)的兩端封閉，或者輸水管（4)與干管（2)的一端連接，干管（2) 的另一端封閉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：所述的干管（2) 上固定有多個(gè)固定索纜（5)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于： 多個(gè)第一噴頭（1)位于干管（2) -側(cè)，第一噴頭口均朝向干管（2)的中部； 多個(gè)第二噴頭（17)位于干管（2)另一側(cè)，第二噴頭口均朝向干管（2)的中部； 多個(gè)第一噴頭（1)的軸線和多個(gè)第二噴頭（17)軸線均位于一條水平直線上，并位于干 管（2)的軸線上方。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：第一噴頭（1)的 軸線位于第一噴頭入口處的水平面上方45°角處，第二噴頭（17)的軸線位于第二噴頭入 口處的水平面上方45°角處； 多個(gè)第一噴頭（1)位于干管（2) -側(cè)，第一噴頭口均朝向干管（2)的中部； 多個(gè)第二噴頭（17)位于干管（2)另一側(cè)，第二噴頭口均朝向干管（2)的中部；第一噴 頭（1)的軸線、第二噴頭（17)的軸線和干管（2)的軸線均位于一堅(jiān)直面內(nèi)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：第一噴頭（1)的 軸線位于第一噴頭入口處的水平面下方45°角處，第二噴頭（17)的軸線位于第二噴頭入 口處的水平面下方45°角處； 多個(gè)第一噴頭（1)位于干管（2) -側(cè)，第一噴頭口均朝向干管（2)的中部；多個(gè)第二噴 頭（17)位于干管（2)另一側(cè)，第二噴頭口均朝向干管（2)的中部；第一噴頭（1)的軸線、第 二噴頭（17)的軸線和干管（2)的軸線均位于一堅(jiān)直面內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：第一噴頭（1)的 軸線位于第一噴頭入口處的水平面上方45°角處，第二噴頭（17)的軸線位于第二噴頭入 口處的水平面上方45°角處；第一噴頭（1)和第二噴頭（17)間隔設(shè)置； 第一噴頭（1)的軸線和第二噴頭（17)的軸線均位于一堅(jiān)直面內(nèi)； 第一噴頭入口處的水平面、第二噴頭入口處的水平面和干管（2)軸線所在的水平面為 同一水平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用水噴頭的防冰凍裝置，其特征在于：第一噴頭（1)的 軸線位于第一噴頭入口處的水平面下方45°角處，第二噴頭（17)的軸線位于第二噴頭入 口處的水平面下方45°角處；第一噴頭（1)和第二噴頭（17)間隔設(shè)置； 第一噴頭（1)的軸線和第二噴頭（17)的軸線均位于一堅(jiān)直面內(nèi)；第一噴頭入口處的水 平面、第二噴頭入口處的水平面和干管（2)軸線所在的水平面為同一水平面。
【文檔編號】H02J7/00GK104117442SQ201410313061
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】汪魁峰, 宋立元, 夏海江, 宗兆博, 李志祥, 胡慶華, 譚麗娥, 蘇煒煥, 陰國旗, 王興華, 李括, 張永先, 李 遠(yuǎn), 姜濤, 張玉東, 楊春旗, 宮旭, 高寬, 周旭 申請人:遼寧省水利水電科學(xué)研究院