[发明专利]积冰设备

说明书

公开了一种积冰设备。所述积冰设备包括柱体，该柱体具有纵向轴线、侧壁以及具有顶端和底端的中心腔室。所述积冰设备还包括：顶部单元，该顶部单元封闭所述腔室的顶端并包括用于产生水滴的水滴排出装置；底部单元，该底部单元封闭所述腔室的底端并包括目标物；以及腔室冷却器件，该腔室冷却器件被构造成在测试期间冷却所述腔室并由此冷却水滴，从而在测试期间使用时，积冰层被积聚在所述目标物上。

技术领域

本发明涉及一种积冰设备。在实施例中，本发明涉及一种台式(bench-top)冰测试装置。

背景技术

当水滴在诸如飞机结构的结构上冻结时，其影响可能是有问题的。例如，在飞机结构上形成冰可能改变该结构的空气动力学特性并增加其重量。如果已在结构上生长的冰破裂，这可能对该结构或周围结构造成机械损坏。

因此，希望开发有效的涂层以防止或减少冰在这种结构上的形成。这些涂层被称为“憎冰(ice-phobic)”涂层。它们能够有用地应用于诸如飞机机翼的前缘、发动机叶片、直升机的转子叶片或风力涡轮机叶片等的结构。

当开发憎冰涂层时，必须评估新涂层，以在对其进一步开发或将其应用于结构之前确定它是否实际上是适当地憎冰的。然而，目前对潜在憎冰涂层的有效性进行测试的方法并不令人满意。

通常，首先使用台式冰粘附性测试方法来测试涂层的性能。这种方法能够提供关于冰到涂层的粘附性的一些数据。然而，其结果并不代表涂层的真实性能(real-worldperformance)。这尤其是由于使用这种方法产生的冰不能代表在涂层所针对的现实世界应用中形成的冰。

由于目前的台式冰粘附性方法的这种不足，即使可以对憎冰涂层进行进一步的测试，但也只能证明是不令人满意的。这种不必要的进一步测试浪费了时间和金钱。

另一种测试方法的示例是在结冰风洞(也称为冰风洞)中测试样品。这涉及将具有潜在的憎冰涂层的样品放置在风洞中的冷却空气和水滴流中。然而，这种过程耗时且昂贵，并且需要测试相对大的样品。如果被测试的涂层证明不具有令人满意的憎冰性能且因而不适合用作憎冰涂层，这是特别不利的。

至少一些实施例的目的在于解决这些问题中的一个或多个问题。

发明内容

[第一方面]

根据本发明的第一方面，提供了一种积冰设备，其包括：柱体，该柱体具有纵向轴线、侧壁以及中心腔室，该中心腔室具有顶端和底端；顶部单元，该顶部单元封闭所述腔室的顶端并包括用于产生水滴的水滴排出装置；底部单元，该底部单元封闭所述腔室的底端并包括目标物；以及腔室冷却器件，该腔室冷却器件被构造成在测试期间冷却所述腔室并由此冷却水滴，从而在测试期间使用时，积冰层被积聚在所述目标物上。

由于该设备包括水滴排出装置、用于在测试期间冷却所述腔室的腔室冷却器件、以及在所述腔室的底部处的目标物，所以该设备是自给自足的(self-contained)。也就是说，该设备以单个单元提供了用于产生水滴的元件和对水滴喷雾落下时所经过的腔室进行冷却的元件、以及已冷却的水滴落在其上的目标物。因而，该设备能够按尺寸成型为台式设备，所以能够比结冰风洞小得多。因此，与结冰风洞测试相比，它允许对样品的更便宜且更省时的测试。

该积冰设备能够以如下方式在目标物上积聚冰：该方式代表了冰在大气中在结构上积聚的方式。通过与结构接触时冻结的、冷却的或过冷的水滴形成大气冰。由此形成的冰也被称为“积冰”，因为它由许多水滴形成。用于在测试期间冷却所述腔室的腔室冷却器件能够用于在该设备内产生代表大气结冰条件的条件，并因此产生与大气冰非常类似的冰。

被构造成在测试期间冷却所述腔室的腔室冷却器件可以构造成在水滴从水滴排放装置向下穿过所述腔室行进到目标物时冷却或过冷却这些水滴。

[温度控制器件]