冰测试装置制造方法及图纸

公开了冰测试装置。一种这样的冰测试装置是冰粘附性测试装置。该冰粘附性测试装置包括：冰粘附性测试目标物，该冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在该井中。该目标物包括位于该井的底部处的样品板以及围绕该样品板周向地定位并提供该井的侧壁的冰接合元件，并且其中，该样品板能够相对于冰接合元件旋转。该冰粘附性测试装置还包括扭矩器件，该扭矩器件用于在样品板和冰接合元件之间施加旋转扭矩。该冰粘附性测试装置还包括变送器器件，该变送器器件用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】冰测试装置
本专利技术涉及冰测试装置。在实施例中，本专利技术涉及一种冰粘附性测试装置。在其它实施例中，本专利技术涉及一种冰回流测试装置。
技术介绍
当冰在诸如飞机结构的结构上形成时，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、或者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，必须在对其进一步开发或将其应用于结构之前针对“它是否实际上是适当地憎冰的”来评估新涂层。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。必须测试的潜在憎冰涂层的一个特性是冰到涂层的粘附性强度。能够通过测量使冰从涂层分离所需的力来测试冰到涂层的粘附性强度。然而，现有测试技术的结果并不能准确地代表现实世界中形成的冰(特别是大气结冰)的粘附性。与结构相比，大气冰是由冷却的或过冷的水滴冻结而形成的。所形成的冰也称为“积冰”，因为它由许多水滴形成。用于测试冰到涂层的粘附性强度的现有技术使用通过常规冻结方法(均匀的明冰)在两个涂覆的基板之间冷却的冻结水块。该冰不代表大气冰，因而，如果其预期应用是在暴露于大气结冰的结构(例如飞机结构)上，则该测试只给出了关于潜在的憎冰涂层的性能的、有限的有用信息。在不使用风洞的情况下，也没有令人满意的手段来模拟由“回流”形成的冰的影响和行为。这种被称为“回流重结冰”的冰是当表面的一个部分上的现有冰融化并在其它地方重新冻结时形成的冰。例如，当水滴在前缘上冻结并然后被加热系统融化而使得水回流并重新冻结时，回流重结冰可能在飞机机翼或尾翼的被加热的前缘后方形成。在加热的螺旋桨叶片上也可能形成回流重结冰。在两个示例中，都可能发生上文所述的重量增加、空气动力学性能降低和机械损伤的问题。因而，重要的是适当地研究回流重结冰的形成。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。
技术实现思路
[第一方面]根据本专利技术的第一方面，提供了一种冰粘附性测试装置，其包括：冰粘附性测试目标物，该冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在该井中，其中，冰粘附性测试目标物包括位于该井的底部处的样品板以及围绕该样品板周向地定位并提供该井的侧壁的冰接合元件，并且其中，该样品板能够相对于冰接合元件旋转；扭矩器件，该扭矩器件用于在样品板和冰接合元件之间施加旋转扭矩；以及变送器器件，该变送器器件用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力。冰粘附性测试装置在以井(在使用时，积冰层被积聚在该井中)的形式提供冰粘附性测试目标物时允许积冰粘附到待测试的样品。当样品具有潜在的憎冰涂层时，与使用冻结水块的装置所能进行的测量相比，冰粘附性测试装置能够用于提供与大气冰或积冰相关的涂层特性的更精确测量。用于在样品板和冰接合元件之间施加旋转扭矩的扭矩器件允许将应力施加到冰上，使得：如果涂层是憎冰的，则冰将从样品板或从冰接合元件分离。用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力的变送器器件允许测量发生这种情况时的扭矩或该冰上的应力，由此指示冰到样品板的粘附性强度。[样品板]样品板可布置成使样品固定到该样品板。样品板可以是可旋转的。扭矩器件可布置成将旋转扭矩施加到样品板。冰接合元件可以被固定在适当位置。当样品板是可旋转的并且冰接合元件被固定在适当位置时，变送器器件能够测量冰从样品板分离时的旋转扭矩、和/或当冰分离时该冰上的应力——当样品板带有待测试的潜在的憎冰涂层时，感兴趣的是该冰上的应力——而不是冰从冰接合元件分离时的旋转扭矩。样品板的直径可以在40mm和100mm之间。[样品]冰粘附性测试装置可包括固定到样品板的样品。该样品可包括复合材料。该样品可包括玻璃。该样品可包括金属。该样品可包括铝或钢。该样品可包括塑料。该样品可包括聚碳酸酯、聚醚醚酮(PEEK)或丙烯酸树脂。该样品可以由这些材料中的一种或多种形成。该样品可具有这些材料中的一种或多种材料的涂层。该样品的厚度可以在1mm和15mm之间。[冰的旋转]扭矩器件可布置成在使用中尝试使样品板克服积冰层的阻力而相对于冰接合元件旋转。冰接合元件可成形为防止积冰层相对于冰接合元件旋转。冰接合元件可具有非圆形的内周壁。冰接合元件可具有圆形的内周壁。冰接合元件可以具有内周壁，该内周壁具有用于与积冰层键合的突起，以防止积冰层相对于冰接合元件旋转。冰接合元件可以具有内周壁，该内周壁具有用于与积冰层键合的凹部，以防止积冰层相对于冰接合元件旋转。当内周壁具有突起或凹部时，该内周壁可以是大致圆形的。冰接合元件可以被粗糙化，以防止积冰层相对于冰接合元件旋转。冰接合元件可具有内周壁，该内周壁被粗糙化以防止积冰层相对于冰接合元件旋转。当冰接合元件被成形为防止积冰层相对于冰接合元件旋转时，能够对积冰到样品的粘附性进行更精确的测量。这是因为冰接合元件的形状确保了冰不会简单地相对于冰接合元件自由旋转。相反，冰通过冰接合元件的形状保持在适当位置，使得样品板的旋转对冰施加应力。然后，变送器器件能够测量冰停止粘附到样品板时的旋转扭矩和/或发生这种情况时的应力。[可变直径的冰接合元件]冰接合元件可布置成直径可调的。冰接合元件可具有可调节的内径。冰接合元件可布置成限定样品板的暴露于水滴的区域。所述侧壁可布置成直径可调的。以这种方式，能够调节暴露于水滴喷雾的面积，以允许不同尺寸的样品板与该装置一起使用。还允许特定尺寸的样品板的不同区域暴露于水滴喷雾，并因而使冰在这些区域上累积。这提供了样品之间的基于它们的明显憎冰性的、与暴露于水滴喷雾的特定区域的进一步区分。例如，“差的”样品即使在相对小的暴露表面区域上也会使冰聚合地而非粘附性地破碎。“好的”样品在较大的暴露表面区域上将具有低的冰粘附性。[第二方面]根据本专利技术的第二方面，提供了一种冰粘附性测试装置，其包括：冰粘附性测试目标物，该冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在该井中，其中，冰粘附性测试目标物包括位于该井的底部处的样品板以及围绕该样品板的外周定位的环状体；扭矩器件，该扭矩器件用于在样品板和所述环状体之间施加旋转扭矩并增加该旋转扭矩；以及变送器器件，该变送器器件用于至少在积冰层从样品板分离的时刻测量旋转扭矩和/或冰上的应力。第一方面的可选特征也是该第二方面的可选特征，本领域技术人员在必要时可推断术语的变化以使可选特征有意义。[第三方面]根据本专利技术的第三方面，提供了一种回流重结冰测试装置，其包括：回流重结冰测试目标物，该回流重结冰测试目标物包括具有上表面的平台，该平台由突出的热屏障分隔为第一部分和第二部分；平台倾斜器件，该平台倾斜器件被布置成使所述平台倾斜，使得第二部分在第一部分上方；第一加热器器件，该第一加热器器件用于产生所述平台的第一部分的局部加热，以在使用中、积冰层积聚在所述平台的第二部分上时使所述平台的第一部分保持基本无积冰；第二加热器器件，该第二加热器器件用于产生所述平台的第二部分的局部加热，以在所述平台倾斜时产生所融化的冰从积冰层越过所述屏障本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冰粘附性测试装置，包括：冰粘附性测试目标物，所述冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在所述井中，其中，所述冰粘附性测试目标物包括位于所述井的底部处的样品板以及围绕所述样品板周向地定位并提供所述井的侧壁的冰接合元件，并且其中，所述样品板能够相对于所述冰接合元件旋转；扭矩器件，所述扭矩器件用于在所述样品板和所述冰接合元件之间施加旋转扭矩；以及变送器器件，所述变送器器件用于至少在所述积冰层从所述样品板分离的时刻测量所述旋转扭矩和/或冰上的应力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.20 GB 1608953.41.一种冰粘附性测试装置，包括：冰粘附性测试目标物，所述冰粘附性测试目标物为井的形式，在使用时，积冰层被积聚在所述井中，其中，所述冰粘附性测试目标物包括位于所述井的底部处的样品板以及围绕所述样品板周向地定位并提供所述井的侧壁的冰接合元件，并且其中，所述样品板能够相对于所述冰接合元件旋转；扭矩器件，所述扭矩器件用于在所述样品板和所述冰接合元件之间施加旋转扭矩；以及变送器器件，所述变送器器件用于至少在所述积冰层从所述样品板分离的时刻测量所述旋转扭矩和/或冰上的应力。2.根据权利要求1所述的冰粘附性测试装置，其中，所述样品板是可旋转的，所述扭矩器件被布置成向所述样品板施加所述旋转扭矩，并且所述冰接合元件被固定在适当位置。3.根据权利要求1或权利要求2所述的冰粘附性测试装置，其中，所述扭矩器件被布置成在使用中尝试使所述样品板克服所述积冰层的阻力而相对于所述冰接合元件旋转。4.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述冰接合元件被成形为防止所述积冰层相对于所述冰接合元件旋转。5.根据权利要求4所述的冰粘附性测试装置，其中，所述冰接合元件具有非圆形的内周壁。6.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述井的侧壁具有用于与所述积冰层键合的突起，以防止所述积冰层相对于所述冰接合元件旋转。7.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述井的侧壁具有用于与所述积冰层键合的凹部，以防止所述积冰层相对于所述冰接合元件旋转。8.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述冰接合元件被粗糙化，以防止所述积冰层相对于所述冰接合元件旋转。9.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述冰接合元件被布置成限定暴露于水滴的区域，并且其中，所述侧壁被布置成直径可调的。10.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述样品板的直径在40mm和100mm之间。11.根据前述权利要求中的任一项所述的冰粘附性测试装置，其中，所述冰粘附性测试装置还包括固定至所述样品板的样品。12.根据权利要求11所述的冰粘附性测试装置，其中，所述样品包括以下项中的一种或多种：复合材料、玻璃、金属、铝、...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·马克·霍顿，苏珊娜·哈尔斯，
申请(专利权)人：GKN航空服务有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB