[發明專利]一種漂浮噴淋式破冰器

有效

• 申請號: 202010047452.0
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111236133B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 龔成勇;何香如;曾永亮;韓偉;曹瑞;梁康
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00
• 代理公司: 蘭州錦科標聯知識產權代理事務所(普通合伙) 62203
• 代理人: 王園園

1.一種漂浮噴淋式破冰器，其特征在于：它包含上部結構、中部結構和下部結構，其中上部結構包含法蘭盤(1)、牽引球(2)、穿線管(3)、繞線管(4)、環形分水管(5)、噴水管(6)、線環(16)、軸承(18)；牽引球(2)活動嵌設在法蘭盤(1)中，法蘭盤(1)固定在穿線管(3)的頂端，穿線管(3)利用數個軸承(18)旋接在繞線管(4)內，穿線管(3)和繞線管(4)均為空心結構，且繞線管(4)以及穿線管(3)的環壁上均開設有穿線孔(15)，繞線管(4)的下端外壁上固定有線環(16)，環形分水管(5)套設在繞線管(4)的外部，且環形分水管(5)上圓心等角度連通有數個噴水管(6)；

上述中部結構包含環狀翼型空腔體(7)、主體空腔(8)、連接桿(9)、蓋子(10)、一號螺栓(11)、泵出水管道(17)、電機罩(19)、電機(20)、電機支架(21)；環狀翼型空腔體(7)套設在主體空腔(8)的外部，且兩者之間利用數個連接桿(9)連接，泵出水管道(17)穿設在主體空腔(8)內，且泵出水管道(17)的出口端(27)與環形分水管(5)貫通連接；電機(20)設置在電機罩(19)內，主體空腔(8)的上端利用一號螺栓(11)連接固定有蓋子(10)；所述的電機(20)的電線依次穿過穿線管(3)、穿線孔(15)后，繞設在繞線管(4)上，且與線環(16)穿設固定；

上述下部結構包含泵體外殼(12)、過濾裝置架(13)、過濾網(14)、連接器(24)、葉片(25)、輪轂(26)；泵體外殼(12)的上端插設固定在主體空腔(8)的底部內，電機罩(19)利用電機支架(21)固定在泵體外殼(12)的上端上，電機(20)的輸出軸上利用連接器(24)連接有輪轂(26)，輪轂(26)上連接有數個葉片(25)；上述泵出水管道(17)的入口端(28)與泵體外殼(12)的頂壁貫通設置，泵體外殼(12)的下端連接有過濾裝置架(13)，過濾裝置架(13)內填設有數個過濾網(14)。

2.根據權利要求1所述的一種漂浮噴淋式破冰器，其特征在于：所述的蓋子(10)與主體空腔(8)上端口之間夾設有密封材料。

3.根據權利要求1所述的一種漂浮噴淋式破冰器，其特征在于：所述的泵體外殼(12)的上端外壁與主體空腔(8)的下端內壁之間構成密封材料填充槽(23)，該密封材料填充槽(23)內利用二號螺栓(22)連接固定有密封材料。

4.根據權利要求1所述的一種漂浮噴淋式破冰器，其特征在于：所述的噴水管(6)呈偏離環形分水管(5)軸心線方向彎曲設置。

5.根據權利要求1所述的一種漂浮噴淋式破冰器，其特征在于：它的工作原理：

漂浮狀態：利用纏繞在牽引球(2)上的軟鋼絲牽引繩將破冰器放置于水中后，由于主體空腔(8)和環狀翼型空腔體(7)的空腔結構設計，在浮力作用下自動漂浮于水面；由于主體空腔(8)的上部為圓柱形空腔結構、下部為倒錐形空腔結構、側壁沿著圓周鉛垂設計，泵體外殼(12)與主體空腔(8)下部相連，由于泵體結構重力大，所以泵體結構、主體空腔(8)和環狀翼型空腔體(7)共同完成破冰器自動完成在水面的位置調整；

平衡狀態：

狀態一：當破冰器垂直放置于水中時，由于水流對破冰器的作用力和與破冰器的形心點水平共線，相互抵消，所以不會產生鉛垂方向的旋轉力矩，在泵體結構的重力作用下，以及主體空腔(8)和環狀翼型空腔體(7)結構的設計作用下，破冰器達到垂直狀態下的平衡；

狀態二：當破冰器上端向左傾斜狀態放置于水中時，即環狀翼型空腔體(7)的右側比左側結構高，水流對環狀翼型空腔體(7)的左側產生一個向上的推力，因為該向上的推力的方向與形心點不共線，與形心線存在一定的角度，所以水流對環狀翼型空腔體(7)的左側有一個順時針方向的旋轉力矩；同時，由于泵體結構重力大，且重力與形心點存在一定角度，泵體結構同樣會產生一個順時針方向的旋轉力矩，這時，破冰器會以順時針方向轉動來調整位置，直到垂直狀態下平衡；如果破冰器放置于水中時，環狀翼型空腔體(7)的右側比左側結構低，原理同上，破冰器以逆時針方向轉動調整位置，直到垂直狀態下平衡；

狀態三：當破冰器以水平狀態放置于水中時，由于水流對破冰器左側環狀翼型空腔體(7)的作用力與形心點共線，所以在此位置上的旋轉力矩為零；而由于泵體結構重力大，在泵體結構位置產生的重力的作用下，因為與形心點成一定角度，所以會產生一個順時針方向的旋轉力矩，因此破冰器會順時針方向轉動，經過狀態二，最后到達狀態一，進而達到垂直狀態下的平衡；

泵水平衡：當破冰器開始正常工作時，電機(20)帶動葉片(25)、輪轂(26)轉動，泵體外殼(12)內產生負壓，泵體結構附近水流在壓強的作用下，通過過濾裝置架(13)上的過濾網(14)進入泵體外殼(12)內部，泵體空腔過水斷面大于環形分水管(5)過水斷面；環形分水管(5)過水斷面大于噴水管(6)的過水斷面，所以，經過噴水管(6)的水流速增大，水流不會結冰；

動態平衡：在泵機運轉時，由于負壓作用，水流在通過泵體空腔、泵出水管道(17)、環形分水管(5)和噴水管(6)的時候，破冰器會受到一個向下的力，破冰器會向下運動，借助主體空腔(8)和環狀翼型空腔體(7)結構的設計作用下，隨著破冰器結構內的水流開始循環，破冰器會形成一種動態平衡；

繞線功能：連接電機(20)的電線通過穿線管(3)，從穿線孔(15)穿出，通過繞線管(4)上的線環(16)固定，纏繞在繞線管(4)上若干圈，再與外界相連，在破冰器隨水流浮動時，繞線管(4)與穿線管(3)在軸承的作用下，繞線管(4)以一定的角速度轉動，起到放線和收線的作用。