本發(fā)明涉及水利水電領域，特別涉及到水利水電中閘門門槽的防冰凍裝置。

背景技術：

在水利水電領域，閘門起到排水蓄水的重要作用，而在我國北方寒冷的冬小麥灌溉地區(qū)，冬季氣溫最低可達零下數(shù)十攝氏度，在如此低溫之下，江河之水勢必凍結成冰。處于河道中的閘門，一方面受到水結成冰時產(chǎn)生的的巨大靜壓力使閘門變形錯位，一方面閘門與門槽中埋件凍結在一起，如果此時強行運轉閘門，則會造成電機超負荷運轉、止水橡皮等埋件拉毀撕壞等，導致閘門壽命降低或失效，嚴重時甚至會拉斷鋼絲繩、拉裂門槽混凝土等，而發(fā)生安全事故。由此可見，閘門門槽防冰凍裝置必不可少。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是，為保證高寒地區(qū)閘門能正常運行，提供一種焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)，它具有結構簡單、熱能轉換效率高、無污染、安全可靠等優(yōu)點，能夠防止閘門與門槽相互凍結，保證閘門在寒冬冰凍時期正常工作。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)，其特征在于：包含有在閘門門槽內(nèi)設置的u型發(fā)熱元件、以及設置在門槽外的控制系統(tǒng)；u型發(fā)熱元件與控制系統(tǒng)用導線相連形成回路。

進一步的，u型發(fā)熱元件為扁長u型面，沿閘門運動軌跡固定設置在閘門門槽內(nèi)的凹槽面上，與所述凹槽面平行且不與閘門接觸。

進一步的，所述u型發(fā)熱元件根據(jù)閘門具體運動軌跡制作和安裝，為直線運動軌跡或弧線運動軌跡。

進一步的，對應的u型發(fā)熱元件為扁平長u型面，兩u型開放端從u型閉合部底部開始，在一個平面內(nèi)相互平行且延伸到達u型開放端頂部，整個u型發(fā)熱元件均在一個平面內(nèi)；或u型發(fā)熱元件為環(huán)形u型面，兩u型開放端從u型閉合部底部開始，在一個弧形彎曲面內(nèi)相互平行且延伸到達u型開放端頂部。

進一步的，所述u型發(fā)熱元件與閘門門槽凹槽面中間隔有絕緣導熱墊片。

進一步的，u型發(fā)熱元件為由絕緣導熱層包裹的具有ptc效應的金屬薄片，u型發(fā)熱元件各u型開放端的寬度和厚度，均能夠根據(jù)閘門大小及發(fā)熱功率進行調(diào)整。進一步的，u型發(fā)熱元件的兩u型開放端均朝向門槽的外端設置，兩u型開放端分別作為正負極，一共通過兩根導線從同一區(qū)域引出，再分別接入控制系統(tǒng)的電源正負極輸出端口。

進一步的，控制系統(tǒng)內(nèi)有電壓轉換模塊，將高壓電源轉換為36v安全電源并輸出；還設置有溫度傳感器，用于檢測到閘門與門槽間溫度。

進一步的，所述u型發(fā)熱元件彎折后的整體長度為閘門的高度，或者至少覆蓋整個結冰深度。

進一步的，根據(jù)閘門門槽具體數(shù)量來安裝相同數(shù)量焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)；當一扇閘門配有兩個左右對稱的閘門門槽時，至少每一側門槽設置一套焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)。

綜上所述，本發(fā)明公開了一種焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)。相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果：

該系統(tǒng)基于焦耳定律，利用電流流通發(fā)熱元件發(fā)熱來防止閘門與門槽相互凍結。為達到上述目的，該系統(tǒng)包含一條u型發(fā)熱元件，該u型發(fā)熱元件u型發(fā)熱元件與控制系統(tǒng)用導線相連，形成回路，結構簡單，安裝維護方便，成本低。

所述控制系統(tǒng)將高壓電源轉換為36v安全電源，并含有溫度傳感器，可根據(jù)溫度變化來控制該發(fā)熱元件加熱。采用36v安全電壓，安全控制可靠。

u型發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量一部分用于加熱其周邊液體防止結冰，一部分通過絕緣導熱墊片傳輸至門槽，以防止門槽與閘門之間結冰。絕緣又導熱，安全可靠且熱能轉換效率高。

發(fā)熱元件采用絕緣導熱層包裹的具有ptc效應的金屬薄片，ptc是正溫度系數(shù)效應(positivetemperaturecoefficient)的縮寫,其電阻隨溫度變化,溫度越高電阻越高。該具有ptc效應的金屬薄片穩(wěn)定耐腐蝕，對水質無污染，環(huán)?？煽?。

該發(fā)熱元件長度與閘門高度一致，可完全覆蓋冰層厚度，同時適用于垂直門門槽和弧形門門槽、適用面廣。可廣泛應用于冬季氣溫低、閘門易結冰的冬小麥灌溉區(qū)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)應用于一套垂直門實施例的俯視圖。

圖2是本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)分別應用于垂直門的側視圖。

圖3是本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)分別應用于弧形門的側視圖。

圖4是圖1的局部的俯視圖及局部詳細圖。

圖5是圖4中局部詳細圖。

圖6是本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)中u型發(fā)熱元件尺寸圖。

圖中各附圖標記對應如下：1、門槽；2、閘門；3、u型發(fā)熱元件；4、絕緣導熱墊片；5、絕緣螺釘；6、導線；7、控制系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結合附圖1-6及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)包含有在閘門門槽1內(nèi)設置的u型發(fā)熱元件3、以及設置在門槽1外的控制系統(tǒng)7。u型發(fā)熱元件3與控制系統(tǒng)7用導線6相連，形成回路。上述u型發(fā)熱元件3為扁長u型面，沿閘門2運動軌跡固定設置在閘門門槽1內(nèi)的凹槽面上，與所述凹槽面平行且不與閘門2接觸(間隔設定距離，如圖1中設置在閘門的內(nèi)側)。

進一步的，所述u型發(fā)熱元件3可根據(jù)閘門2具體運動軌跡制作，可跟隨垂直升降門直線運動軌跡(圖1-2、4-6)或弧形門弧線運動(圖3)軌跡安裝。

對應的u型發(fā)熱元件3為扁平長u型面，兩個u型開放端從u型閉合部底部開始在一個平面內(nèi)相互平行且延伸到達各u型開放端頂部，整個u型發(fā)熱元件均在一個平面內(nèi)(圖1-2、4-6)；或u型發(fā)熱元件3為環(huán)形u型面，兩u型開放端從u型閉合部底部開始在一個弧形彎曲面內(nèi)相互平行且延伸到達u型開放端頂部(圖3)。

所述u型發(fā)熱元件3沿閘門2運動軌跡通過兩排絕緣螺釘5固定在閘門門槽1內(nèi)包含但不限于圖1、4、5所示安裝位置，并且與閘門門槽1中間隔有絕緣導熱墊片4。方便在絕緣的同時導熱至門槽1上。

進一步的，上述u型發(fā)熱元件3為絕緣導熱層包裹的具有ptc效應的金屬薄片。鎳鉻合金為高電阻電熱合金，且在長度、橫截面積一定時，溫度越低，其電阻越小，在電壓不變時，這一特性對低溫快速加熱極為有利。

進一步的，u型ptc發(fā)熱元件3的兩個u型開放端均朝向門槽1的外端設置(圖1為朝向上方)，方便正負極通過兩根導線6從同一區(qū)域的兩端引出，再分別接入控制系統(tǒng)7的電源正負極輸出端口。

上述控制系統(tǒng)7內(nèi)有電壓轉換模塊，可以將高壓電源轉換為36v安全電源并輸出，有溫度傳感器，用于檢測到閘門與門槽間溫度，可以根據(jù)溫度變化來自動控制電路的啟停，同時也具有手動控制模式。

進一步的，根據(jù)閘門門槽具體數(shù)量來安裝相同數(shù)量的本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)。如圖1所示，一扇閘門2至少配有兩個左右對稱的閘門門槽1，可以沿門槽1每側裝多個u型ptc發(fā)熱元件3續(xù)接，但為了安裝和控制方便，還是裝一個連續(xù)的u型發(fā)熱元件3為最優(yōu)。

如圖6，所述u型發(fā)熱元件3彎折后的長度(從u型閉合部底部到兩u型開放端頂部)約為閘門2的高度，即u型ptc發(fā)熱元件總長約為兩倍的閘門2高度，覆蓋整個可結冰深度。

u型ptc發(fā)熱元件3厚度為d，寬度為b，u型打開后長度為l，假設閘門1高度為h，則l＝2h(上述單位均為mm)。本發(fā)明焦耳熱源閘門門槽防冰凍系統(tǒng)的u型ptc發(fā)熱元件3，可根據(jù)發(fā)熱功率公式來調(diào)整設計發(fā)熱元件的尺寸，來適應各種尺寸的閘門門槽。如下示例：

優(yōu)選，d＝1mm，u型發(fā)熱元件3兩u型開放端電壓u＝36v，其電阻率ρ＝1×10^-6ω·m。

在本實施例中，要求發(fā)熱功率p＝3.6kw，則由焦耳定律可得

發(fā)熱元件電阻

又假設閘門高度h＝3m，由電阻定律

可得u型ptc發(fā)熱元件寬度b＝16.7mm。

本系統(tǒng)的工作原理為：

當溫度傳感器檢測到閘門與門槽間溫度為0攝氏度或以下時，控制系統(tǒng)7便開始工作，輸出36v電源通過導線6流通u型ptc發(fā)熱元件3，u型發(fā)熱元件3產(chǎn)生的熱量一部分用于加熱其周邊液體防止結冰，一部分通過絕緣導熱墊片傳輸至門槽，以防止門槽與閘門之間結冰。當溫度傳感器檢測到閘門與門槽間溫度到達用戶定義的溫度時，控制系統(tǒng)7便停止工作。

本發(fā)明與其他現(xiàn)有技術相比，其優(yōu)點如下：

結構簡單，安裝維護方便，成本低。

使用面廣，可用于各種軌跡的閘門與門槽。

熱能轉化效率高，節(jié)約能源。

所有零件無毒無害，不污染河水。

采用36v安全電壓，安全可靠。