CN213566509U - 一种石墨烯薄膜电热除冰装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种石墨烯薄膜电热除冰装置，属于飞机除冰技术领域。该石墨烯薄膜电热除冰装置包括：除冰装置，包括石墨烯电热膜、多孔膜、和蒙皮，所述多孔膜左右两侧附着有毛细通气管，所述毛细通气管管道水平方向两侧壁设置有毛细通气口，所述毛细通气口与多孔膜的侧壁紧贴，且蒙皮表面设有密集的喷气通孔；供气装置，包括供气泵和通气管，所述供气泵的进气口与大气连通，所述供气泵的出气口与通气管相连，通气管与毛细通气管连通。本实用新型的除冰装置既能利用加热石墨烯电热膜的热传导方式对冰层进行加热除冰，还利用加热空气的热对流方式来给飞机表面除冰，而且加热空气在冰层与该装置之间还能形成气浮效应，大大加快除冰效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及飞机除冰技术领域，具体涉及一种石墨烯薄膜电热除冰装置。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，航空运输业也随之蓬勃发展，但飞机结冰始终威胁着飞行安全，结冰是一种很常见现象，但当机翼、尾翼前缘结冰时，会使翼型改变，降低升力，增加阻力，破坏飞机操稳特性。飞机的防冰与除冰是保障飞机安全的重要问题。飞机结冰可能发生的四个阶段：地面、起飞、平飞及降落等。飞机停留在地面上时，气温接近或低于0°，或者有降雨、雪、霜时，飞机表面会出现结冰现象。飞机在海拔7000米以下的对流云层飞行时，由于云层中分布着过冷水滴，这些过冷水滴会撞击在飞机迎风表面，由于内外温差，并迅速冻结成冰。
目前主流的飞机防冰与除冰方式是电热除冰：将带状、丝状或薄膜状的加热元件嵌入飞机易结冰的部位结构内部，采用通电加热的方式防、除冰，这种方式简单易操作，效果良好。但如果仅采用这种单一的热传导方式进行除冰，会存在效率低下，除冰时间长，反应速度慢等问题。为了解决这些问题，我们提出一种既能通过热传导方式除冰，又能通过热对流和气浮效应除冰的石墨烯薄膜电热除冰装置。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中的短板，提供一种石墨烯薄膜电热除冰装置。
本实用新型提供了一种石墨烯薄膜电热除冰装置，包括：
除冰复合膜，包括石墨烯电热膜、多孔膜和蒙皮，所述石墨烯电热膜设在飞机机翼表面，石墨烯电热膜与电源模块电连接，所述多孔膜附着在石墨烯电热膜上，多孔膜由多孔透气且耐高温材料制成，所述多孔膜边缘分别附着有毛细通气管，所述毛细通气管管道侧壁设置有毛细通气口，所述毛细通气口与多孔膜的边缘侧壁紧密贴合，所述蒙皮附着在多孔膜和毛细通气管之上，且蒙皮表面设有密集的喷气通孔；
供气装置，与毛细通气管的毛细进气口连通，用于给整个除冰复合膜的毛细通气管供气。
较佳地，所述供气装置包括供气泵、主通气管和副通气管，所述供气泵的进气口与大气连通，出气口与所述主通气管的进气口连通，供气泵与电源模块电连接，主通气管管道侧壁设有主通气口，所述主通气口与副通气管进气口连通，副通气管壁设置有副通气口，所述副通气口与毛细通气管的毛细进气口连通。
较佳地，所述多孔膜与蒙皮之间设有压电材料层，所述压电材料层通电后能产生形变或震动，且压电材料层表面设有密集的喷气通孔，所述压电材料层与电源模块电连接。
较佳地，所述压电材料层与多孔膜之间设有导热硅胶层，且导热硅胶层表面设有密集的喷气通孔，所述石墨烯电热膜与飞机机翼表面之间设有保温材料层。
较佳地，所述多孔膜与石墨烯电热膜之间温度传感器，所述温度传感器与控制器电连接，所述石墨烯电热膜与控制器电连接。
较佳地，所述毛细通气管管道位于石墨烯电热膜之上。
较佳地，所述供气泵进气口设有空气滤清器。
较佳地，所述多孔膜为泡沫铜。
较佳地，所述蒙皮具有疏水性。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的除冰装置既能利用加热石墨烯电热膜的热传导方式对冰层进行加热除冰，还能利用加热空气的热对流方式来给飞机表面除冰，而且加热空气在冰层与该装置之间还能形成气浮效应，大大加快除冰效率。压电材料层通电之后可产生机械形变或震动，可进一步加快除冰效率。导热硅胶可以起到绝缘和降低接触热阻的作用，进而保护元器件加快热量传递。疏水性蒙皮可以加速碎冰块滑落，防止水汽附着在蒙皮表面二次结冰。
附图说明
图1为本实用新型实施例1除冰复合膜的结构示意图；
图2为本实用新型供气装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例2除冰复合膜的结构示意图；
图4为本实用新型实施例3除冰复合膜的结构示意图；
图5为本实用新型实施例3除冰复合膜的三维示意图；
图6为本实用新型毛细通气管示意图。
附图标记说明：
1.除冰复合膜，101.保温材料层，102.石墨烯电热膜，103.多孔膜，104.蒙皮，105.压电材料层，106.导热硅胶层，107.温度传感器，108.喷气通孔，2.供气装置，201.毛细通气管，202.毛细通气口，203.供气泵，204.主通气管，205. 主通气口，206.毛细进气口，207.副通气管，208.副通气口，209.空气滤清器。
具体实施方式
下面结合附图1-6，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图所示，本实用新型提供的一种石墨烯薄膜电热除冰装置，包括：
除冰复合膜1，包括石墨烯电热膜102、多孔膜103和蒙皮104，所述石墨烯电热膜102设在飞机机翼表面，石墨烯电热膜102与电源模块电连接，所述多孔膜103附着在石墨烯电热膜102上，多孔膜103由多孔透气且耐高温材料制成，所述多孔膜103边缘分别附着有毛细通气管201，所述毛细通气管201 管道侧壁设置有毛细通气口202，所述毛细通气口202与多孔膜103的边缘侧壁紧密贴合，所述蒙皮104附着在多孔膜103和毛细通气管201之上，且蒙皮 104表面设有密集的喷气通孔108；
供气装置2，与毛细通气管201的毛细进气口206连通，用于给整个除冰复合膜1的毛细通气管201供气。
其中，所述供气装置2包括供气泵203、主通气管204和副通气管207，所述供气泵203的进气口与大气连通，出气口与所述主通气管204的进气口连通，供气泵203与电源模块电连接，主通气管204管道侧壁设有主通气口205，所述主通气口205与副通气管207进气口连通，副通气管207壁设置有副通气口208，所述副通气口208与毛细通气管201的毛细进气口206连通。
现简述实施例1的工作原理：
多片除冰复合膜拼接覆盖在飞机机翼表面，空气经供气泵泵入主通气管，通过主通气管侧壁的主通气口进入多个副通气管，通过副通气管侧壁的副通气口进入多个毛细通气管，最后通过毛细通气管侧壁的毛细通气口进入除冰复合膜中的多孔薄膜层，经过除冰复合膜底层的石墨烯电热膜加热后成为热空气。加热后的热空气通过蒙皮层的喷气通孔喷出，喷入除冰复合膜和覆盖在除冰复合膜表面的冰层之间的空隙，利用热对流的方式对冰层进行加热，而且热空气在除冰复合膜和冰层之间形成气浮效应，将冰层托起，加快除冰效率。除此之外，石墨烯电热膜产生的热量可通过多孔薄膜层和蒙皮层传导至冰层，对冰层进行直接加热，进而达到除冰的目的。
实施例2
在实施例1的基础上，为了进一步加快除冰效率。
其中，所述多孔膜与蒙皮之间设有压电材料层105，所述压电材料层105通电后能产生形变或震动，且压电材料层105表面设有密集的喷气通孔108，所述压电材料层105与电源模块电连接。
现简述实施例2的工作原理：
压电材料层通电之后可产生机械形变或震动，使冰层与除冰复合膜间产生更大的缝隙，也能将大面积的整块冰块震碎成小冰块，进一步加快除冰效率。
实施例3
在实施例2的基础上，为了防止元器件漏电和防止由于飞机机翼导热造成热量散失。
其中，所述压电材料层105与多孔膜103之间设有一层导热硅胶层106，且导热硅胶层106表面设有密集的喷气通孔108，所述石墨烯电热膜102与飞机机翼表面之间设有一层保温材料层101。
现简述实施例3的工作原理：
导热硅胶层可以起到绝缘和降低接触热阻的作用，进而保护元器件加快热量传递，保温材料层防止热量从飞机机翼导出流失。
实施例4
在实施例2或3的基础上，为了防止石墨烯电热膜过热而对元器件造成损伤。
其中，所述多孔膜103与石墨烯电热膜102之间温度传感器107，所述温度传感器107与控制器电连接，所述石墨烯电热膜102与控制器电连接。
现简述实施例3的工作原理：温度传感器监测实时温度信息，信号传输至控制器，控制器根据温度信息实时调节石墨烯电热膜的工作状态。
作为一种优选方式，所述毛细通气管201管道位于石墨烯电热膜102之上。毛细通气管在导气的同时，下面的石墨烯电热膜顺便对空气进行加热
作为一种优选方式，所述供气泵203进气口设有空气滤清器209。防止空气中的杂质堵塞喷气通孔。
作为一种优选方式，所述多孔膜103为泡沫铜。泡沫铜多孔透气、耐高温且导热快。
作为一种优选方式，所述蒙皮104具有疏水性。疏水性蒙皮可以加速碎冰块滑落，防止水汽附着在蒙皮表面二次结冰。
本实用新型的除冰装置，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，包括：
除冰复合膜(1)，包括石墨烯电热膜(102)、多孔膜(103)和蒙皮(104)，所述石墨烯电热膜(102)设在飞机机翼表面，石墨烯电热膜(102)与电源模块电连接，所述多孔膜(103)附着在石墨烯电热膜(102)上，多孔膜(103)由多孔透气且耐高温材料制成，所述多孔膜(103)边缘分别附着有毛细通气管(201)，所述毛细通气管(201)管道侧壁设置有毛细通气口(202)，所述毛细通气口(202)与多孔膜(103)的边缘侧壁紧密贴合，所述蒙皮(104)附着在多孔膜(103)和毛细通气管(201)之上，且蒙皮(104)表面设有密集的喷气通孔(108)；
供气装置(2)，与毛细通气管(201)的毛细进气口(206)连通，用于给整个除冰复合膜(1)的毛细通气管(201)供气。
2.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述供气装置(2)包括供气泵(203)、主通气管(204)和副通气管(207)，所述供气泵(203)的进气口与大气连通，出气口与所述主通气管(204)的进气口连通，供气泵(203)与电源模块电连接，主通气管(204)管道侧壁设有主通气口(205)，所述主通气口(205)与副通气管(207)进气口连通，副通气管(207)壁设置有副通气口(208)，所述副通气口(208)与毛细通气管(201)的毛细进气口(206)连通。
3.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述多孔膜(103)与蒙皮(104)之间设有压电材料层(105)，所述压电材料层(105)通电后能产生形变或震动，且压电材料层(105)表面设有密集的喷气通孔(108)，所述压电材料层(105)与电源模块电连接。
4.如权利要求3所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述压电材料层(105)与多孔膜(103)之间设有导热硅胶层(106)，且导热硅胶层(106)表面设有密集的喷气通孔(108)，所述石墨烯电热膜(102)与飞机机翼表面之间设有保温材料层(101)。
5.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述多孔膜(103)与石墨烯电热膜(102)之间温度传感器(107)，所述温度传感器(107)与控制器电连接，所述石墨烯电热膜(102)与控制器电连接。
6.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述毛细通气管(201)管道位于石墨烯电热膜(102)之上。
7.如权利要求2所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述供气泵(203)进气口设有空气滤清器(209)。
8.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述多孔膜(103)为泡沫铜。
9.如权利要求1所述的石墨烯薄膜电热除冰装置，其特征在于，所述蒙皮(104)具有疏水性。
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