本發(fā)明涉及自動化低溫介質(zhì)輸送領(lǐng)域，特別是涉及一種用于低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)的除冰裝置及方法。

背景技術(shù)：

在航天、航空、LNG等領(lǐng)域中，低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于將低溫介質(zhì)(液氫、液氧、液態(tài)天然氣等)輸送至運載火箭貯箱、汽車LNG氣瓶等容器中。在低溫輸送過程中，在低溫介質(zhì)的作用下，自然環(huán)境中的水分很容易在輸送系統(tǒng)中的加注器、連接器、加液槍、活門等設(shè)備表面產(chǎn)生結(jié)霜、結(jié)冰現(xiàn)象，影響低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)的正常脫離。此外，當(dāng)?shù)蜏亟橘|(zhì)輸送系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重結(jié)冰現(xiàn)象時，需通過操作人員通過機械外力方式敲除冰塊，除冰效率低，影響二次對接流程，并且容易導(dǎo)致爆炸等安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超聲振動自動除冰裝置及方法，具有除冰效果好，效率高，操作簡單，使用安全，通用性強等特點。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，包括呈環(huán)形的保持架，所述保持架上固定設(shè)有至少兩個氣缸，所述氣缸沿保持架的中心周向均勻排列，所述氣缸的活塞桿朝向保持架的中心布置，所述活塞桿上固定連接有超聲振動器。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述保持架呈圓環(huán)形，所述保持架上固定設(shè)有六個氣缸。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述超聲振動器包括架體，所述架體上固定連接有變幅桿，所述變幅桿的前端固定連接有振動頭，變幅桿的后端固定連接有壓電換能器，所述架體固定連接在活塞桿上。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述架體固定連接在活塞桿上的方式為，所述架體上開設(shè)有螺紋孔，所述活塞桿的端頭設(shè)有螺紋，架體通過所述螺紋孔連接在活塞桿端頭，所述活塞桿端頭還螺紋連接有鎖緊螺母，所述鎖緊螺母與所述架體相貼緊。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述保持架上固定設(shè)有氣缸的方式為，保持架上固定設(shè)有與氣缸數(shù)量相同的底板，所述底板沿保持架中心周向均勻排列，所述氣缸與底板一一相對固定。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述保持架上固定設(shè)有安裝板，所述安裝板上開設(shè)有安裝孔，所述安裝板用來安裝所述保持架。

本發(fā)明中的使用上述超聲振動自動除冰裝置的除冰方法，包括以下步驟：

超聲振動自動除冰裝置與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)對中；

各氣缸的正腔供氣口通氣，自動推進(jìn)超聲振動器直至其振動頭端面與所述低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)的外表面接觸；

所述超聲振動器交替循環(huán)工作，使所述低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)產(chǎn)生圓周方向的諧波變形效果；

除冰一段時間后，根據(jù)除冰效果調(diào)整各氣缸正腔供氣壓力，直至完成低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)除冰；

各超聲振動器停止工作，各氣缸的反腔供氣口通氣，各超聲振動器自動反向退出低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)，完成超聲振動自動除冰。

本發(fā)明中的除冰方法，其中所述超聲振動器交替工作的時間為0.5s～5s，超聲振動器工作頻率范圍為20kHz～30kHz，振幅范圍為0.005mm～0.03mm。

本發(fā)明中的除冰方法，其中當(dāng)超聲振動器的數(shù)量為大于等于4的偶數(shù)時，沿保持架中心相對設(shè)置的兩個超聲振動器為一組，每組超聲振動器交替循環(huán)工作，交替工作的時間為0.5s～5s，超聲振動器工作頻率范圍為20kHz～30kHz，振幅范圍為0.005mm～0.03mm。

本發(fā)明中的除冰方法，其中各氣缸的正腔供氣口通氣時，供氣壓力范圍為0.05MPa～0.6MPa。

本發(fā)明超聲振動自動除冰裝置及方法與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置在使用的時候，將其與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)對中，之后各氣缸正腔供氣口通氣，調(diào)節(jié)活塞桿的伸出長度，使固定在活塞桿上的超聲振動器與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)相接觸，之后再使超聲振動器交替循環(huán)工作，這樣做的目的是使低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)產(chǎn)生圓周方向的諧波變形效果，加速低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)表面冰塊破裂，再通過調(diào)整氣缸正腔供氣壓力，控制超聲振動器與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)的作用力及除冰速度，有效解決了低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)除冰的問題，并且除冰效果好，效率高，操作簡單，使用安全，通用性強。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中的氣缸和超聲振動器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置的工作狀態(tài)圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置包括呈環(huán)形的保持架1，所述保持架1上固定設(shè)有至少兩個氣缸2，氣缸2包括缸體21和活塞桿22，活塞桿22安裝于缸體21內(nèi)，氣缸2為現(xiàn)有技術(shù)，在此對其結(jié)構(gòu)及工作原理不予贅述。所述氣缸2沿保持架1的中心周向均勻排列，所述氣缸2的活塞桿22朝向保持架1的中心布置，所述活塞桿22上固定連接有超聲振動器3。

所述保持架1呈圓環(huán)形，所述保持架1上固定設(shè)有六個氣缸2。本發(fā)明中的保持架1還可以設(shè)計為其他形狀的環(huán)形，只要能夠?qū)⒈３旨?套在低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)上對其進(jìn)行除冰操作即可。當(dāng)然，氣缸2的數(shù)量也可以為其他個數(shù)，根據(jù)實際需要來確定即可。

如圖2所示，所述超聲振動器3包括架體34，所述架體34上固定連接有變幅桿32，所述變幅桿32的前端固定連接有振動頭31，變幅桿32的后端固定連接有壓電換能器33，所述架體34固定連接在活塞桿22上。超聲振動器為現(xiàn)有技術(shù)，在此對其具體的工作原理不予贅述。超聲振動器3與氣缸2的活塞桿22固定連接，通過氣缸2正腔供氣口23通氣，調(diào)節(jié)活塞桿22的伸出長度，本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置可自動適應(yīng)不同尺寸規(guī)格的低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述架體34固定連接在活塞桿22上的方式為：所述架體34上開設(shè)有螺紋孔，所述活塞桿22的端頭設(shè)有螺紋，架體34通過所述螺紋孔連接在活塞桿端頭，所述活塞桿端頭還螺紋連接有鎖緊螺母4，所述鎖緊螺母4與所述架體34相貼緊。設(shè)置在活塞桿端頭的鎖緊螺母4經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后與連接在活塞桿端頭的架體34相貼緊，這樣能夠防止架體34與活塞桿端頭之間發(fā)生松動，使其連接更穩(wěn)固。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述保持架1上固定設(shè)有氣缸2的方式為：保持架1上固定設(shè)有與氣缸2數(shù)量相同的底板6，所述底板6沿保持架1中心周向均勻排列，所述氣缸2與底板6一一相對固定。氣缸2通過底板6可實現(xiàn)與保持架1的快速安裝連接。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置，其中所述保持架1上固定設(shè)有安裝板7，所述安裝板7上開設(shè)有安裝孔，所述安裝板7用來安裝所述保持架1，通過安裝板7能夠方便地將保持架1與其他設(shè)備實現(xiàn)快速安裝連接。

本發(fā)明中的使用上述超聲振動自動除冰裝置的除冰方法，包括以下步驟：

超聲振動自動除冰裝置與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5對中；

各氣缸2的正腔供氣口23通氣，自動推進(jìn)超聲振動器3直至其振動頭31端面與所述低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5的外表面接觸；

所述超聲振動器3交替循環(huán)工作，使所述低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5產(chǎn)生圓周方向的諧波變形效果；

除冰一段時間后，根據(jù)除冰效果調(diào)整各氣缸2正腔供氣壓力，直至完成低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5除冰；

各超聲振動器3停止工作，各氣缸2的反腔供氣口24通氣，各超聲振動器3自動反向退出低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5，完成超聲振動自動除冰。

本發(fā)明中的除冰方法，其中所述超聲振動器3交替工作的時間為T＝0.5s～5s，這里的交替工作時間指的是：第1個超聲振動器3工作T秒后停止，之后第2個超聲振動器3接著工作，第2個超聲振動器3也是在工作T秒后停止，接著第3個超聲振動器3開始工作……直至最后一個超聲振動器3也在工作T秒后停止，接下來就是重復(fù)上述工作過程，即在最后一個超聲振動器3停止工作后，第1個超聲振動器3接著開始工作……如此往復(fù)循環(huán)。上述每個超聲振動器3不間斷工作，即上一個超聲振動器3停止工作的瞬間，下一個超聲振動器3立刻開始工作，中間不停頓。在超聲振動器3工作過程中，超聲振動器3工作頻率范圍為20kHz～30kHz，振幅范圍為0.005mm～0.03mm。

為了使低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5在圓周方向產(chǎn)生更好的諧波變形效果，當(dāng)超聲振動器3的數(shù)量為大于等于4的偶數(shù)時，沿保持架1中心相對設(shè)置的兩個超聲振動器3為一組，每組超聲振動器3交替循環(huán)工作，交替工作的時間為T＝0.5s～5s，超聲振動器3工作頻率范圍為20kHz～30kHz，振幅范圍為0.005mm～0.03mm。

如圖3所示，以保持架1上設(shè)置6個(大于4的偶數(shù))超聲振動器3來說明，按順時針方向，6個超聲振動器3分別以A、B、C、D、E、F表示，沿保持架1中心相對設(shè)置的兩個超聲振動器3為一組，即A、D一組，B、E一組，C、F一組，工作的時候，A、D一組工作T秒后停止，之后B、E一組接著工作T秒后停止，再接著C、F一組工作T秒后停止，接下來重復(fù)上述工作過程，即在C、F一組停止工作后，A、D一組接著工作T秒……如此往復(fù)循環(huán)。上述每組超聲振動器3不間斷工作，即上一組超聲振動器3停止工作的瞬間，下一組超聲振動器3立刻開始工作，中間不停頓。

本發(fā)明中的除冰方法，其中各氣缸2的正腔供氣口23通氣時，供氣壓力范圍為0.05MPa～0.6MPa。

超聲波是一種頻率高于20kHz的聲波，具有頻率高、傳播方向強好、穿透能力強和易于獲得集中聲能等優(yōu)點，當(dāng)超聲波在介質(zhì)中傳播時，對介質(zhì)產(chǎn)生機械效應(yīng)、熱效應(yīng)等，使介質(zhì)內(nèi)部顆粒升溫并產(chǎn)生高頻振動，活性增強。本發(fā)明即是利用上述超聲波的優(yōu)點，將其用于低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5的除冰工作。

本發(fā)明中的超聲振動自動除冰裝置在使用的時候，將其與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5對中，之后各氣缸2正腔供氣口23通氣，調(diào)節(jié)活塞桿22的伸出長度，使固定在活塞桿22上的超聲振動器3與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5相接觸，之后再使超聲振動器3交替循環(huán)工作，這樣做的目的是使低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5產(chǎn)生圓周方向的諧波變形效果，加速低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5表面冰塊破裂，再通過調(diào)整氣缸2正腔供氣壓力，控制超聲振動器3與低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5的作用力及除冰速度，有效解決了低溫介質(zhì)輸送系統(tǒng)5除冰的問題，并且除冰效果好，效率高，操作簡單，使用安全，通用性強。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。