專利名稱：微波加熱清除道路結冰的方法和微波除冰車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微波加熱清除道路結冰的方法和微波除冰車。
在我國北方的大部分地區，冬季時間較長，有些地區每年都要經歷3～5個月的降雪期，降雪量較大，及時清除路面上的降雪，消除安全隱患，保障道路暢通就顯得十分重要。過去清除積雪主要以人工清除為主，費時、費力、不安全、作業效率低，而且清除的區段也非常有限。
為了克服人工清除冰雪的弊病，人們已經探索和研制出了許多種有效清除冰雪的方法及配套清除冰雪的機械，其中的一些方法和設備已經應用到實際工作中。
物理融化是通過加熱的方法，使路面的積雪或積冰融化掉。
一種是電加熱。采用導電混凝土融化冰雪的機理。普通混凝土的電阻率一般在106～109Ω·cm范圍內，既不屬于絕緣體，也不屬于良導體。導電混凝土是在普通混凝土中添加一定含量的導電組分材料，制成的一種新型的水泥基復合材料，導電組分材料使混凝土的導電性大大改善，從而成為具有良好導電性能的導電體。利用導電混凝土融雪化冰，即利用導電混凝土良好的導電性，通過外加交流或直流電場后所產生的熱量將冰雪融化。
一種是加熱車加熱。代表產品有英達科技有限公司的生產的稱為“加熱王”的除冰車。該車用加熱板加熱冰雪。加熱板以液化石油氣為燃料，以100％熱輻射加熱方式對路面加熱，加熱板分為4個區，可以有控制地、均勻地加熱。
物理融化的方法對于小降雪量和薄冰效果較好。當雪量較大時，要將所有的雪化掉，融化速度慢，效率低，能耗大，而且，融化出的大量的水也沒有辦法處理，當環境溫溫度較低時，水又會再次結成冰，影響了除冰雪的效果。
化學除冰雪的原理是通過給路面灑布一定量的防凍結化學材料，降低冰雪的結冰點，使路面冰雪溶化或降低其強度再利用其它方法清除。
一種是撒鹽來融雪化冰。這一方法是利用鹽降低水的冰點，使積雪自動融化。該方法具有材料來源廣泛、價格便宜、化冰雪效果好等特點，因而得到了普遍應用。但是，撤鹽法也給混凝土路面結構和環境帶來了許多負面效應，主要表現為鋼筋鋼纖維銹蝕、路面剝蝕破壞和環境污染等問題。世界上不少國家因使用除冰鹽，已造成道路、橋梁的嚴重破壞，目前正在花費巨額費用進行修復，其經濟損失十分巨大。
機械除冰法是通過機械對冰雪直接作用，清除冰雪，解除冰雪危害，它的應用范圍比較廣泛。目前除冰機械種類繁多，各有所長。
滾筒式破冰機主體是一圓柱狀滾筒，在滾筒的外表面上，焊有排列有序的馬蹄形鏟刀，筒內裝有沙子以增加質量，破冰機工作時由其他車輛拖拽前進，滾筒滾動利用鏟刀將大面積的積雪或積冰搗碎并使之脫離地面，同時由配備在該機構后面的刮鏟推到路邊。此機構在平坦的路面上還可以，當路面凹凸不平時效果會很差，而且鏟刀對路面的損傷也比較嚴重。
以除冰為主的機械，對于道路上的積雪效果較好，因為積雪一般和路面結合的不緊密，容易清除。但是當氣溫較低時，由于各種原因造成的由雪變成的冰與路面結合的會很緊密，而且此時冰的硬度很高，盡管在設計設備時考慮到設備對路面的損傷，試圖通過控制作業設備的高度或力的大小來避免傷害路面、損壞設備，但除冰機械的力量小時，不可能使冰與路面分離；而如果使力增大，又會不可避免地損傷了路面。
為實現上述目的，本發明采取以下設計方案微波除冰車的整體構造，主要由車體、動力源、微波加熱器、碎冰機構構成。
車體是各設備固定的基礎，動力源由內燃機和發電機來承擔，內燃機提供給各機構運動的動力，同時帶動發電機發電，向微波加熱器提供電力。碎冰機構的前部是微波加熱器，微波加熱器、碎冰機構與車體連接，這樣經過微波加熱器加熱后的冰會得到碎冰機構的擊碎。為了能夠控制各個部分的工作，還要有控制機構來控制各機構的狀態。
由于路面和路面上的冰不會是平整的，所以控制加熱器與路面之間的距離是一個問題。在微波加熱器的下部安裝車輪，加熱器與車體之間利用彈簧進行聯接。當彈簧為原長時，微波加熱器的車輪與車體的車輪下邊緣平齊。這樣微波除冰車在路上作業，當經過路面的凹處時，由于自重的影響，加熱器會下降一段距離，車輪會保持與路面接觸；當經過路面的凸起處時，會壓縮彈簧，加熱器會上升一段距離，車輪仍然會保持與路面接觸；這樣無論在什么情況下，微波加熱器與路面的距離始終是微波加熱器的下邊緣與微波加熱器自身車輪之間的距離。保證了距離基本不變。為了防止路面對微波加熱器的碰撞，在箱體的邊緣上安裝有橡膠圈。在微波加熱器的外部有擋板，擋板與車體連接。使得微波加熱器相對車體只能做上下運動，保證了微波加熱器的位置。
微波加熱器的后面是碎冰機構。它采用凸輪機構控制運動，凸輪旋轉時，逐漸抬高碎冰鏟的位置，當凸輪轉到凸輪上的半徑突變位置時，碎冰鏟會在彈簧力的作用下，迅速下降，擊碎路面的冰。
因為此時的冰由于加熱已經和路面基本分離，沒有了結合力，擊碎冰需要的力要比純機械方式小得多。
微波加熱清除道路結冰的方法是第一步將安裝有微波發生器的車輛運行器運行到冰面上；第二步開啟微波發生器，根據路面材料的不同設定微波發生器的功率，微波發生器的功率為(200-5000)千瓦/小時；第三步開啟除冰車的碎冰機構。
本發明的優點是能夠抓住除冰的關鍵，將冰層與地面的凍結連接處利用微波加熱的方法，使之解凍，從而將冰脫離地面，再加上機械的作用破碎冰層，達到除冰清掃路面的目的。還有無化學污染、保護環境、除冰效率高、不傷地面等優點。
圖6為本發明的碾冰雪機構示意圖微波除冰車的整體構造，主要由車體2、動力源17、微波加熱器1、碎冰機構3構成。
車體2是各設備固定的基礎，動力源17由內燃機19和發電機30來承擔，內燃機19提供給各機構運動的動力，同時帶動發電機30發電，向微波加熱器1提供電力。碎冰機構3的前部是微波加熱器1，微波加熱器1、碎冰機構3與車體2連接，這樣經過微波加熱器1加熱后的冰會得到及時的擊碎。車輪8與車體2連接。
選擇輻射型加熱器。為了能夠對路面進行均勻地加熱，在輻射型加熱器中選擇一種現有的被稱為近場微波爐的輻射型微波加熱器，結構如圖4所示。
微波加熱器1的能量是由槽縫50來輻射的，槽縫50是在一個金屬板上開的若干個半波長諧振槽，槽縫50的排列如圖5所示。這些縫槽50由天線室45提供能量，天線室45通過上面的波導44經過對稱地放置在天線室45的十字天線46進行能量的傳輸。通過槽縫50的輻射，微波就可以比較均勻地輻射到箱體下面的路面并加熱路面。為了防止灰塵、污物等通過槽縫50進入天線室45影響微波加熱器1的正常工作，在開槽金屬板42的下面安裝有陶瓷板41，因為陶瓷屬于絕緣體材料，通常它吸收的微波功率很小，微波大部分都會透過陶瓷，在不影響微波傳遞的情況下，達到防塵的目的。在箱體47的下邊緣與陶瓷板41之間留有一定的距離，來保護陶瓷板41。微波管43與波導44連接。
由于路面和路面上的冰不會是平整的，所以控制微波加熱器1與路面之間的距離是一個問題。在微波加熱器1的下部安裝上四個車輪5，微波加熱器1與車體2之間利用彈簧7進行聯接。當彈簧7為原長時，微波加熱器1的車輪5與車體2的車輪8下邊緣平齊。這樣微波除冰車在路上作業，當經過路面的凹處時，由于自重的影響，微波加熱器1會下降一段距離，四個車輪5會保持與路面接觸；當經過路面的凸起處時，會壓縮彈簧7，微波加熱器1會上升一段距離，四個車輪5仍然會保持與路面接觸；這樣無論在什么情況下，微波加熱器1與路面的距離始終是微波加熱器1的下邊緣與微波加熱器1自身車輪5之間的距離。保證了距離基本不變。為了防止路面對微波加熱器1的碰撞，在箱體的邊緣上安裝有橡膠圈40。在微波加熱器1的外部有擋板31連接，使得微波加熱器1相對車體2只能做上下運動，保證了微波加熱器1的位置。
微波加熱器1的后面是碎冰機構3。如圖2所示，至少兩個支撐19與車體2連接，支撐19與軸21活動連接。凸輪20與軸21連接，并與軸21一起轉動。凸輪20與軸22接觸，軸22與兩個立柱18連接，立柱18上有彈簧6，碎冰鏟4與立柱18連接，構成一組冰鏟，至少有一組冰鏟安裝在車體2上。變速機構23與軸21連接。變速機構23由動力源17提供旋轉動力，采用凸輪機構控制運動，凸輪20旋轉時，逐漸抬高碎冰鏟4的位置，當凸輪20轉到凸輪20上的半徑突變位置時，碎冰鏟4會在彈簧6力的作用下，迅速下降，擊碎路面的冰。
因為此時的冰由于加熱已經和路面基本分離，沒有了結合力，擊碎冰需要的力要比純機械方式小的多，利用硬橡膠做碎冰鏟4的頭部，這樣既能夠擊碎路面上已經和路面分離的冰，又可以保護路面，使其不受到機械損傷。
實施例2碎冰機構3有如圖6所示的碾冰雪機構，車輛運行器至少有前后兩組車輪，碾冰雪機構安裝在后車輪前部兩組車輪之間，碾冰輥63的外圓周布滿錐釘62，碾冰輥63的寬度與微波加熱器加熱地面的寬度相配。碾冰輥63的一側的結構為通過擺桿69、連接鉸座66與車身67連接，油缸68與曲柄64、連桿70通過軸連接，曲柄64與連接鉸座65通過軸連接，連接鉸座65與車身67連接，連桿70與擺桿69通過軸連接。在碾冰輥63的另一側有前述相同的結構。在油缸68的活塞桿伸長將曲柄64連桿70和擺桿69成三角形狀，碾冰輥63與道路60上的結冰61接觸，此時后車輪懸空，與道路60上的結冰61脫離接觸。碾冰輥63轉動并利用自重和碾冰輥63上的錐釘62碾碎結冰61。在油缸68的活塞桿收回，使得曲柄64和連桿70被拉起，帶動擺桿69以連接鉸座66的軸為圓心轉動，碾冰輥63與道路60上的結冰61脫離接觸，此時后車輪落地，與道路60上的結冰61接觸。
實施例3操作微波除冰車的步驟方法是第一步將安裝有微波發生器的車輛運行器運行到冰面上；第二步開啟微波發生器，微波發生器的功率為200千瓦/小時；第三步開啟除冰車的碎冰機構。
實施例4操作微波除冰車的步驟方法是第一步將安裝有微波發生器的車輛運行器運行到冰面上；第二步開啟微波發生器，微波發生器的功率為5000千瓦/小時；第三步開啟除冰車的碎冰機構。
車輛運行器包括可駕駛的汽車或拖車。
權利要求
1.一種微波除冰車，由車體、動力源、微波加熱器、碎冰機構構成，其特征在于碎冰機構的前部是微波加熱器，微波加熱器、碎冰機構與車體連接，這樣經過微波加熱器加熱后的冰會得到碎冰機構的擊碎。
2.根據權利要求1所述的微波除冰車，其特征在于所述的微波加熱器為輻射型微波加熱器。
3.根據權利要求1所述的微波除冰車，其特征在于所述的微波加熱器的下部安裝車輪，微波加熱器與車體之間利用彈簧進行聯接，在微波加熱器的外部有擋板連接，使得微波加熱器相對車體只能做上下運動。
4.根據權利要求2、3所述的微波除冰車，其特征在于所述的微波加熱器的能量是由槽縫來輻射的，槽縫是在一個金屬板上開的若干個半波長諧振槽，這些縫槽由天線室提供能量，天線室通過上面的波導經過對稱地放置在天線室的十字天線進行能量的傳輸，在開槽金屬板的下面安裝有陶瓷板，在箱體的下邊緣與陶瓷板之間留有一定的距離。
5.根據權利要求2、3所述的微波除冰車，其特征在于所述的碎冰機構至少有兩個支撐與車體連接，支撐與軸活動連接，凸輪與軸連接，并與軸一起轉動，凸輪與軸接觸，軸與兩個立柱連接，立柱上有彈簧，碎冰鏟與立柱連接，構成一組冰鏟，至少有一組冰鏟安裝在車體上，變速機構與軸連接。
6.根據權利要求4、5所述的微波除冰車，其特征在于所述的變速機構由動力源提供旋轉動力，采用凸輪機構控制運動，凸輪旋轉時，逐漸抬高碎冰鏟的位置，當凸輪轉到凸輪上的半徑突變位置時，碎冰鏟會在彈簧力的作用下，迅速下降，擊碎路面的冰。
7.根據權利要求3所述的微波除冰車，其特征在于所述的變速機構由動力源提供旋轉動力，采用凸輪機構控制運動，凸輪旋轉時，逐漸抬高碎冰鏟的位置，當凸輪轉到凸輪上的半徑突變位置時，碎冰鏟會在彈簧力的作用下，迅速下降，擊碎路面的冰。
8.根據權利要求2、3所述的微波除冰車，其特征在于所述的碎冰機構為碾冰雪機構，碾冰雪機構安裝在后車輪前部兩組車輪之間，碾冰輥通過擺桿、連接鉸座與車身連接，碾冰輥的外圓周布滿錐釘，油缸與曲柄、連桿通過軸連接，曲柄與連接鉸座通過軸連接，連接鉸座與車身連接，連桿與擺桿通過軸連接，在油缸的活塞桿伸長將曲柄、連桿和擺桿成三角形狀，碾冰輥與道路上的結冰接觸，此時后車輪懸空，碾冰輥轉動，碾冰輥上的錐釘碾碎結冰，在油缸的活塞桿收回，使得曲柄和連桿被拉起，帶動擺桿以連接鉸座的軸為圓心轉動，碾冰輥與道路上的結冰脫離接觸，此時后車輪落地，與道路上的結冰接觸。
9.一種微波加熱清除道路結冰的方法，其特征在于操作所述的微波除冰車有以下步驟第一步將安裝有微波發生器的車輛運行器運行到冰面上；第二步開啟微波發生器，微波發生器的功率為(200-5000)千瓦/小時；第三步開啟除冰車的碎冰機構。
全文摘要
本發明公開了一種微波加熱清除道路結冰的方法和微波除冰車。微波除冰車的整體構造，主要由車體、動力源、微波加熱器、碎冰機構構成。動力源由內燃機和發電機來承擔，內燃機提供給各機構運動的動力，同時帶動發電機發電，向微波加熱器提供電力。碎冰機構的前部是微波加熱器，這樣經過微波加熱器加熱后的冰會得到及時的擊碎。利用微波加熱的原理，根據冰吸收微波能力弱、路面材料吸收微波能力強的特點，微波穿透冰層加熱與冰連接的地面，地面溫度升高，融化了與地面連接處的冰，消除路面與冰層之間的結合力，在上述步驟后，利用機械的方法，對冰層施加機械力，破碎冰層，使冰層脫離地面，使清冰變得容易。
文檔編號E01H5/10GK1470708SQ0212542
公開日2004年1月28日 申請日期2002年8月7日 優先權日2002年8月7日
發明者徐宇工, 李笑, 寧智, 徐財輝 申請人:徐宇工, 李笑, 寧智, 徐財輝