一种冰晶制备及输送的方法、系统与流程

1.本技术属于冰晶试验技术领域，尤其涉及一种冰晶制备及输送的方法、系统。


背景技术：

2.飞行器结冰是威胁飞行安全的严重问题之一。结冰是云层中含有的冰晶或过冷水滴(温度低于0℃仍保持液态)撞击到飞行器部件表面而产生的积冰现象。目前在世界范围内，飞机结冰领域对于冰云试验有了充分的研究，大水滴试验也已积累了丰富的经验，但对于冰晶试验，还基本处于空白区域。
3.因此，对飞行器开展地面冰晶试验的需求日益迫切，但冰晶不易制备、不易储存、易融化、难输送，如何在地面再现冰晶环境成为飞行器冰晶试验的一大难点。


技术实现要素：

4.为了解决相关技术无法满足飞行器及各类试验件冰晶试验的需求的问题，本技术提供一种冰晶制备及输送的方法、系统，所述技术方案如下：
5.第一方面，提供一种冰晶制备及输送的系统，包括：制冰机、低温冷冻粉碎设备、冰晶尺寸控制设备、冰晶试验区和气力输送驱动设备，气力输送驱动设备通过气力输送气体管道连接至冰晶尺寸控制设备出口，冰晶尺寸控制设备出口通过冰晶输送管道连接至冰晶试验区，
6.制冰机用于制取冰，作为冰晶试验的来源；
7.低温冷冻粉碎设备用于粉碎由制冰机制取的冰以形成冰晶；
8.冰晶尺寸控制设备用于控制低温冷冻粉碎设备出口的冰晶尺寸；
9.气力输送驱动设备用于抽吸外界空气，为冰晶的输送提供动力源；
10.符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验。
11.进一步地，该系统还包括：气力输送温度控制设备，
12.气力输送温度控制设备通过气力输送气体管道与气力输送驱动设备连接，并通至冰晶尺寸控制设备出口，气力输送温度控制设备用于控制来自气力输送驱动设备的气力输送气体的温度。
13.进一步地，该系统还包括：冰输送设备，
14.冰输送设备用于将制冰机制取的冰输送至低温冷冻粉碎设备。
15.进一步地，该系统还包括：设置在低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备外部的低温环境设备，
16.低温环境设备用于为低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备提供满足预设要求的低温环境。
17.第二方面，提供一种冰晶制备及输送的方法，用于第一方面任一所述的冰晶制备及输送的系统，所述方法包括：
18.气力输送驱动设备抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量；
19.通过制冰机制取的冰，在低温冷冻粉碎设备内进行粉碎以形成冰晶，再经过冰晶尺寸控制设备达到冰晶试验的尺寸要求；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；
20.气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验。
21.进一步地，所述方法还包括：气力输送温度控制设备控制来自气力输送驱动设备的气力输送气体的温度。
22.其中，制冰机制取的冰由冰输送设备输送至低温冷冻粉碎设备。
23.其中，低温环境设备为低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备提供满足预设要求的低温环境。
24.可选地，符合尺寸要求的冰晶的直径为50-200um。
25.可选地，低温环境设备提供的低温环境的温度低于零下10摄氏度。
26.本技术提供的一种冰晶制备及输送的方法、系统，气力输送驱动设备抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量；通过制冰机制取的冰，在低温冷冻粉碎设备内进行粉碎以形成冰晶，再经过冰晶尺寸控制设备达到冰晶试验的尺寸要求；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验，通过本技术能实现冰晶的实时制备、实时输送、实时试验，可满足飞行器及各类试验件冰晶试验的需求。
附图说明
27.图1为本技术实施例提供的一种冰晶制备及输送的系统示意图。
28.其中，1-制冰机、2-冰输送设备、3-低温冷冻粉碎设备、4-冰晶尺寸控制设备、5-低温环境设备、6-冰晶试验区、7-冰晶输送管道、8-气力输送气体管道、9-气力输送温度控制设备、10-气力输送驱动设备。
具体实施方式
29.下面通过具体的实施方式和附图对本技术作进一步详细说明。
30.本技术一实施例提供一种冰晶制备及输送的系统，请参见图1，该系统包括：制冰机1、低温冷冻粉碎设备3、冰晶尺寸控制设备4、冰晶试验区6和气力输送驱动设备10，气力输送驱动设备10通过气力输送气体管道8连接至冰晶尺寸控制设备4出口，冰晶尺寸控制设备4出口通过冰晶输送管道7连接至冰晶试验区6，
31.制冰机1用于制取冰，作为冰晶试验的来源；
32.低温冷冻粉碎设备3用于粉碎由制冰机1制取的冰以形成冰晶；
33.冰晶尺寸控制设备4用于控制低温冷冻粉碎设备3出口的冰晶尺寸；
34.气力输送驱动设备10用于抽吸外界空气，为冰晶的输送提供动力源；
35.符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道8；气力输送驱动设备10驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道7输送至冰晶试验区6，冰晶试验区6为试验区，飞行器及各类试验件在此处开展冰晶试验。
36.本技术还提供一种冰晶制备及输送的方法，用于上述系统，请参见图1，该方法包
括：
37.步骤10、气力输送驱动设备10抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量。
38.步骤20、通过制冰机1制取的冰，在低温冷冻粉碎设备3内进行粉碎以形成冰晶，再经过冰晶尺寸控制设备4达到冰晶试验的尺寸要求；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道8。示例地，符合尺寸要求的冰晶的直径可以为50-200um。
39.步骤30、气力输送驱动设备10驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道7输送至冰晶试验区6，完成冰晶试验。
40.本技术另一实施例提供一种冰晶制备及输送的系统，如图1所示，该系统包括：制冰机1、冰输送设备2、低温冷冻粉碎设备3、冰晶尺寸控制设备4、低温环境设备5、冰晶试验区6、冰晶输送管道7、气力输送气体管道8、气力输送温度控制设备9和气力输送驱动设备10。
41.制冰机1用于制取片冰、块冰等各类冰，作为冰晶试验的来源；
42.冰输送设备2用于将制冰机1制取的片冰、块冰等各类冰输送至低温冷冻粉碎设备3；
43.低温冷冻粉碎设备3用于粉碎片冰、块冰等各类冰，形成冰晶；
44.冰晶尺寸控制设备4用于控制低温冷冻粉碎设备3出口的冰晶尺寸；
45.气力输送驱动设备10用于为冰晶的输送提供动力源；
46.气力输送气体管道8连接气力输送驱动设备10、气力输送温度控制设备9，并通至冰晶尺寸控制设备4出口；
47.气力输送温度控制设备9用于控制气力输送气体温度，使冰晶在输送过程中不出现融化现象；在气力输送驱动设备10下游设置气力输送温度控制设备9，保证气力输送空气温度低于冰点，防止冰晶融化；
48.冰晶输送管道7自冰晶尺寸控制设备4出口至冰晶试验区6；冰晶输送管道7用于输送低温气体与冰晶掺混后的气固两相流体；
49.低温环境设备5为低温冷冻粉碎设备3、冰输送设备2、冰晶尺寸控制设备4提供低温环境；示例地，低温环境设备提供的低温环境的温度低于零下10摄氏度。
50.气力输送驱动设备10为冰晶的气力输送提供能量；通过制冰机1制取的片冰、块冰等各类冰，在低温冷冻粉碎设备3内进行粉碎，经过冰晶尺寸控制设备4达到冰晶试验的尺寸要求(即颗粒度要求)，然后进入气力输送气体管道8，气力输送驱动设备10驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道7输送至冰晶试验区6。
51.本技术提供一种冰晶制备及输送的方法，该方法应用于如图1所示的系统，该方法包括如下步骤：
52.步骤1、气力输送驱动设备10直接抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量；气力输送温度控制设备9控制气力输送气体温度，使冰晶在输送过程中不出现融化现象。
53.步骤2、通过制冰机1制取的片冰、块冰等各类冰，由冰输送设备2输送至低温冷冻粉碎设备3。
54.步骤3、片冰、块冰等各类冰在低温冷冻粉碎设备3中粉碎，而后由冰晶尺寸控制设备4对冰晶尺寸进行筛选。低温环境设备5为低温冷冻粉碎设备3、冰输送设备2、冰晶尺寸控制设备4提供低温环境。
55.步骤4、符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道8，与气力输送驱动设备10驱动的低温空气形成气固两相流体，并通过冰晶输送管道7输送至冰晶试验区6，实现对飞行器及各类试验件的冰晶试验。
56.本技术解决了飞行器及各类试验件在地面开展冰晶试验过程中，冰晶的制备、输送问题，可应用于各类飞行器及各类试验件开展环境可靠性试验。
57.以上仅表达了本技术的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。另外，本技术未详尽部分均为常规技术。

技术特征：
1.一种冰晶制备及输送的系统，其特征在于，包括：制冰机、低温冷冻粉碎设备、冰晶尺寸控制设备、冰晶试验区和气力输送驱动设备，气力输送驱动设备通过气力输送气体管道连接至冰晶尺寸控制设备出口，冰晶尺寸控制设备出口通过冰晶输送管道连接至冰晶试验区，制冰机用于制取冰，作为冰晶试验的来源；低温冷冻粉碎设备用于粉碎由制冰机制取的冰以形成冰晶；冰晶尺寸控制设备用于控制低温冷冻粉碎设备出口的冰晶尺寸；气力输送驱动设备用于抽吸外界空气，为冰晶的输送提供动力源；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：气力输送温度控制设备，气力输送温度控制设备通过气力输送气体管道与气力输送驱动设备连接，并通至冰晶尺寸控制设备出口，气力输送温度控制设备用于控制来自气力输送驱动设备的气力输送气体的温度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括：冰输送设备，冰输送设备用于将制冰机制取的冰输送至低温冷冻粉碎设备。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还包括：设置在低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备外部的低温环境设备，低温环境设备用于为低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备提供满足预设要求的低温环境。5.一种冰晶制备及输送的方法，其特征在于，用于权利要求1至4任一所述的冰晶制备及输送的系统，所述方法包括：气力输送驱动设备抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量；通过制冰机制取的冰，在低温冷冻粉碎设备内进行粉碎以形成冰晶，再经过冰晶尺寸控制设备达到冰晶试验的尺寸要求；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：气力输送温度控制设备控制来自气力输送驱动设备的气力输送气体的温度。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，制冰机制取的冰由冰输送设备输送至低温冷冻粉碎设备。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，低温环境设备为低温冷冻粉碎设备、冰输送设备、冰晶尺寸控制设备提供满足预设要求的低温环境。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，符合尺寸要求的冰晶的直径为50-200um。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，低温环境设备提供的低温环境的温度低于零下10摄氏度。

技术总结
本申请提供一种冰晶制备及输送的方法、系统，属于冰晶试验技术领域，本申请中，气力输送驱动设备抽吸外界空气，为冰晶的气力输送提供能量；通过制冰机制取的冰，在低温冷冻粉碎设备内进行粉碎以形成冰晶，再经过冰晶尺寸控制设备达到冰晶试验的尺寸要求；符合尺寸要求的冰晶进入气力输送气体管道；气力输送驱动设备驱动的低温空气混合符合尺寸要求的冰晶后经过冰晶输送管道输送至冰晶试验区，完成冰晶试验，通过本申请能实现冰晶的实时制备、实时输送、实时试验，可满足飞行器及各类试验件冰晶试验的需求。试验的需求。试验的需求。


技术研发人员：白鹏博 端木兵雷 郄方 卢强 王博言 宋晓明 赵斌
受保护的技术使用者：中航工程集成设备有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/4