[发明专利]一种刮片式冰粒即时制备装置及方法

说明书

本发明属于冰粒气体射流技术领域，具体公开一种刮片式冰粒即时制备装置及方法，包括制冷系统，与制冷系统相连的成冰系统，所述成冰系统上设有液滴生成器，成冰系统设有动力组件，所述成冰系统包括成冰腔，所述成冰腔顶部设有顶板，底部设有收集桶，所述成冰腔轴心位置设有一个旋转轴，旋转轴上活动套接有刀片，所述刀片两侧边缘延伸至成冰腔内侧壁，所述成冰腔侧壁为两层带有空腔的夹套结构，夹套之间的空腔为液氮腔，所述液滴生成器包括多个上下平行设置的针管构件，该设备原理简单，成本较低，对设备要求较低，且可控制冰粒形成的硬度和粒径。

技术领域

本发明属于冰粒气体射流技术领域，尤其涉及一种刮片式冰粒即时制备装置及方法。

背景技术

冰粒射流是一种环保、清洁的新型表面处理技术，它是属于喷砂脱漆法的一种，是以冰粒替代传统磨料，在高速流体带动下形成的高速冰粒粒子流，其冰粒在高速气流的带动下，冲击需要加工的表面，完成表面的除漆除锈工作。

对于冰粒射流，决定冰粒射流表面处理效果的是冲蚀性能，影响冲蚀性能的关键因素在于射流中冰粒的物理力学性质，因此制备合适的冰粒是提高冰粒射流冲蚀效果的前提。目前所采用的冰粒气体射流中冰粒的即时制备主要有以下几种方法一是制冷剂直接接触法，二是真空速冷法，三是大冰块物理破碎法，四是过冷水动态结冰法。这些方法存在较大的不足，直接接触式制冰法形成的冰粒硬度较低，冰粒之间易粘结，冰粒的制备效果往往不能达到预期的效果。真空速冷法制取的冰粒间粘结比较严重，实用性较差。大冰块物理破碎法体积较大且不规则、冰粒间的粘结较为严重，生成的冰粒多带有棱角易对机体造成伤害。过冷法形成的冰粒生成率低，对设备要求高。

发明内容

本发明的目的是提供一种刮片式冰粒即时制备装置及方法，该设备原理简单，成本较低，对设备要求较低，且可控制冰粒形成的硬度和粒径。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种刮片式冰粒即时制备装置，包括制冷系统，与制冷系统相连的成冰系统，所述成冰系统上设有液滴生成器，成冰系统设有动力组件，所述成冰系统包括成冰腔，所述成冰腔顶部设有顶板，底部设有收集桶，所述成冰腔轴心位置设有一个旋转轴，旋转轴上活动套接有刀片，所述刀片两侧边缘延伸至成冰腔内侧壁，所述成冰腔侧壁为两层带有空腔的夹套结构，夹套之间的空腔为液氮腔，所述液滴生成器包括多个上下平行设置的针管构件，每个针管构件贯穿成冰腔侧壁并通过卡箍与成冰腔内侧壁固定连接，每个针管构件包括针头，与针头固定连接的柱塞轴以及位于柱塞轴外的针管，所述针管内壁与柱塞轴之间设有真空腔，所述柱塞轴为空心管状，每个柱塞轴尾部设有一个管道，多个管道通过一个总管道与供水箱出水管固定连接。

进一步的，所述制冷系统包括液氮罐，液氮罐通过出口管道与成冰腔侧壁的液氮腔相连通。

进一步的，所述动力组件包括电动机，电动机的输出轴与旋转轴固定连接。

进一步的，所述成冰腔侧壁包括内壁面和外壁面，液氮腔位于内壁面和外壁面之间，内壁面材质为高导热基板，外壁面外侧还设有一层保温棉，且成冰腔侧壁上部还设有气阀和温度传感器，温度传感器另一端设有温度传感器显示器，成冰腔侧壁设有多个预留孔，针管构件通过预留孔与成冰腔内部联通。

进一步的，所述液氮罐的出口管路上设有流量计和开关，电动机也设有电源开关和档位计，所述供水箱出水管路上设有压力脉冲仪、流量计和开关。

进一步的，所述真空腔与柱塞轴之间设有垫圈和密封盖。

一种刮片式冰粒即时制备方法，包括以下步骤：

（1）根据需要制得的冰粒直径，准备不同规格的针头和刀片，将针头与针管相连接，置于成冰腔的预留孔内，密封完整；

（2）取出与旋转轴相接连的顶盖，将准备好的刀片连接至旋转轴上，将成冰系统下端的收集桶置于成冰系统底部；