一种立式干冰破碎装置、碎冰方法及干冰清洗机

技术领域

本发明涉及干冰清洗技术领域，具体涉及一种立式干冰破碎装置和该立式干冰破碎装置的碎冰方法，以及安装有该立式干冰破碎装置的干冰清洗机。

背景技术

现有的干冰清洗设备是利用破碎机构将大块的干冰分割，形成干冰颗粒，再利用气压将干冰颗粒喷射到待清洗的发动机表面。干冰颗粒被加速到接近音速的速度撞击被清洗的表面污垢，表面污垢突然降温导致表面脆化，同时造成这些温度极低的干冰气体进入出现裂缝的污染物内。当表面的污垢遭到撞击时，干冰颗粒迅速升华为气体，将碎裂的污染物从发动机的表面带走，完成清洗。

但是，现有的干冰清洗设备在实际使用过程中存在以下缺陷：其一是，干冰块经破碎机构处理后，形成的干冰颗粒过大，极易造成送冰管道的堵塞，进而使得清洗过程中断，大大影响清洗效率。例如，利用干冰对汽车发动机的燃烧室进行清洗时，大量积碳附着在燃烧室缸体的内壁上。受限于燃烧室缸体的结构，为了达到较好的清洗效果，干冰清洗机的喷嘴采用细长管结构。通常干冰清洗机通过碎冰结构将干冰块切割成粒径为3mm的干冰颗粒。如此一来，3mm粒径的干冰颗粒极易在喷嘴处形成堵塞，清洗作业难以持续进行，大大影响了清洗效率。同时，大粒径的干冰颗粒冲击缸体，一方面会造成缸体的内表面损伤，另一方面也大大增加了干冰的消耗量。

其二是，干冰块经破碎机构处理后，形成的干冰颗粒过小，在干冰颗粒接触清洗表面时，对污渍的冲击力较弱，去污效果不佳。例如，中国专利文献CN209287873U中公开了一种干冰清洗机。该干冰清洗机用于将块状干冰削碎为干冰微粒，并将干冰微粒传输并喷射到发动机缸体内。驱动单元带动所述旋转刀架转动。推进器将块状干冰推进旋转刀架。旋转刀架转动将干冰块削碎为干冰微粒。虽然，该干冰清洗机将干冰块磨成小粒径的干冰微粒，但是，干冰微粒的粒径太小，对发动机内部的清洗效果有限。甚至，有可能出现干冰微粒还没有到达清洗部位，就已经完全气化的情况。

进一步检索，中国专利文献CN105170298B中公开了一种干冰微粒处理器及干冰微粒的处理方法。该干冰微粒处理器包括外壳体、第一管道、第二管道、第三管道、喉管和筛板。第一管道、第二管道和第三管道分别设置在外壳体内。第一管道的一端与供料总成的出料口连接。第一管道的另一端与第二管道的一端垂直相贯通。第二管道的另一端与第三管道的一端垂直相贯通。喉管设置在第一管道内，筛板垂直插装在第二管道上。该干冰微粒处理器解决了现有干冰微粒的粒子直径较大，破坏力大，无法实现对精度要求较高的仪器或设备进行清洗的问题。但是，干冰在高压的压缩空气作用下，与管道和筛板的碰撞将3mm粒径的干冰颗粒缩小10倍以上形成干冰微粒。在清洗汽车发动机的燃烧室时，干冰微粒的清洗效果甚微。

又如，中国专利文献CN103846252B中公开了一种轻巧可方便携带的干冰清洗机。该干冰清洗机包括外壳体、用于放置干冰的圆柱形芯棒以及驱动所述芯棒旋转的动力装置。其中，芯棒外周表面设有多个放置干冰的凹坑。该外壳体顶端还设有与芯棒表面凹坑相对应的进料口。盛有干冰的芯棒旋转时，其外表面与进料口的内边沿相切，被切碎的干冰粒留在凹坑内且随着芯棒转动而落入贯穿外壳体下部左右两端的碎冰输送通孔中，并由连接在碎冰输送通孔一端的高压风机将干冰粒吹出。

上述方便携带的干冰清洗机中压缩气体的通道的轴线，与圆柱形芯棒的轴线相平行，且圆柱形芯棒相对于碎冰输送通道转动。因此，碎冰结构需要形成整体密封。在实际使用过程中，整体密封的效果难以达到预期，压缩气体在装置内散逸，使得干冰清洗机的喷头出口压力减小，进而影响清洗效果。

综上所述，在利用干冰清洗汽车发动机的过程中，如何设计一种碎冰结构，提高干冰清洗设备的稳定性，进一步提升清洗效果，就成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于，为利用干冰清洗汽车发动机的过程中，提供一种碎冰结构，用以将条状干冰破碎成颗粒均匀的干冰颗粒，提高干冰清洗设备的稳定性，进一步提升清洗效果。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：提出一种立式干冰破碎装置，包括壳体和转轮；

所述壳体的内部具有容纳转轮的容置腔，所述壳体的侧壁上设置有加冰口和出冰口，容置腔内设置有圆台，所述圆台的内部具有供压缩气体流通的气体通道，所述气体通道的出气端位于圆台的侧壁上，所述气体通道的出气端设置有第一密封结构；

所述转轮具有套接在圆台上的环形壁，所述环形壁上设置有贯穿的储冰孔，所述转轮具有套接在圆台上的环形壁，所述环形壁上设置有贯穿的储冰孔，所述储冰孔具有以下工作状态；

储冰状态，所述储冰孔与圆台的侧壁形成储冰室，所述储冰室内存储有干冰颗粒，并随转轮的旋转向出冰口运动；

出冰状态，所述储冰孔连通气体通道和出冰口，所述干冰颗粒与气体混合从出冰口排出。

作为优选，壳体包括底板和盖板，底板的中部具有容纳转轮的第一凹槽，底板的侧壁上设置有加冰口和出冰口，盖板固定安装在底板上，圆台位于盖板的内侧端面上。如此设置，便于该立式干冰破碎装置的制造和装配，进一步降低成本。

作为优选，圆台的侧壁上设置有第一密封槽，第一密封槽位于气体通道的出气端，第一密封槽内设置有垫块，垫块与第一密封槽的底部之间设置有第一密封垫片，第一密封槽、垫块和第一密封垫片组成第一密封结构。如此设置，当转轮套接在圆台上时，利用转轮的内壁向垫块施加压紧力，进而使得第一密封垫片发生形变，在出气孔处形成局部密封，特别设计了干冰破碎装置中的密封结构，提升了密封效果。

作为优选，出冰口的入口端设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有垫板，垫板与第二密封槽的底部之间设置有第二密封垫片，第二密封槽、垫板和第二密封垫片组成第二密封结构。如此设置，当盖板固定安装在底板上时，利用转轮的外壁向垫板施加压紧力，进而使得第二密封垫片发生形变，在出冰口处形成局部密封，进一步提升了密封效果。

第一密封结构、第二密封结构及出冰状态的储冰孔形成动密封结构，以保障出冰通道的气密性，进而保证压缩空气与干冰颗粒混合而成的清洗工作介质，具备均匀的工作压力与混合状态。

作为优选，底板为分体式结构，底板包括第一底板和第二底板，第一底板通过紧固件与第二底板相连，出冰口位于第二底板的侧壁上。如此设置，便于第二密封结构的安装，对出冰口处形成更好的密封。

作为优选，转轮为尼龙转轮，转轮的底部设置有安装槽，安装槽内固定安装有金属连接片。如此设置，利用尼龙材料与金属材料之间的热膨胀系数不同，有利于提高动力装置与转轮之间的连接强度，进一步提高立式干冰破碎装置运行的稳定性。

作为优选，储冰孔还具有碎冰状态，处于碎冰状态时，储冰孔的侧壁对从加冰口进入的干冰切割形成干冰颗粒。

作为优选，加冰口上设置有加冰漏斗。如此设置，有利于长条形的干冰持续平稳地进入立式干冰破碎装置，进一步提高了设备运行的稳定性。

本发明还提出一种使用上述立式干冰破碎装置的碎冰方法，包括：将条形干冰放入加冰口，动力装置驱动转轮转动，转轮上的储冰孔的侧壁对条形干冰切割形成干冰颗粒，干冰颗粒掉落在储冰孔与圆台的侧壁形成的储冰室内，并随着转轮的转动向出冰口运动。最终，干冰颗粒在高压气体的作用下，沿着清洗管路被喷射在待清洗的表面。

本发明还提出一种干冰清洗机，该干冰清洗机包括上述方案中的立式干冰破碎装置。

本发明提供的一种立式干冰破碎装置、碎冰方法及干冰清洗机与现有技术相比，具有如下突出的实质性特点和显著进步：

1、该立式干冰破碎装置在盖板的内部设置有供压缩气体流通的气体通道，气体通道的出气端位于圆台的侧壁上，并在转轮的外壁上设置有储冰孔，如此一来气体通道的轴线垂直于转轮的轴线，便于设置在气体通道的出气端设置第一密封结构，形成局部密封，一方面气体通道的出气端的持续高压，有利于防止干冰颗粒在出冰口处形成堵塞，另一方面，避免了压缩气体在装置内散逸，保证了干冰清洗机的喷头出口处的压力，提升了清洗效果；

2、该立式干冰破碎装置利用转轮相对于加冰口转动，转轮上储冰孔的侧壁对长条形干冰切割形成干冰颗粒，有利于保证干冰颗粒的均匀性，避免了干冰堵塞清洗管路的情况发生，提升了干冰清洗设备的稳定性，提高了清洗效率；

3、该立式干冰破碎装置可根据不同的清洗需求，通过更换具有不同形状和大小储冰孔的转轮，实现对干冰颗粒大小的调节，进一步提升了清洗效果。

附图说明

图1是本发明实施例中一种立式干冰破碎装置的立体结构示意图；

图2是图1的装配结构示意图一；

图3是图1的装配结构示意图二；

图4是图1的主视图；

图5是图4中A-A处的剖视图；

图6是本发明实施例中另一种立式干冰破碎装置的立体结构示意图；

图7是图6的装配结构示意图一；

图8是图6的装配结构示意图二；

图9是图6的主视图；

图10是图9中B-B处的剖视图。

附图标记：底板1、盖板2、转轮3、进气孔4、加冰口5、储冰孔6、垫块7、出冰口8、出气孔9、转轴孔10、第一底板11、第二底板12、垫板13。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。

如图1-5所示的一种立式干冰破碎装置，安装于干冰清洗设备中，用以将条状干冰破碎成颗粒均匀的干冰颗粒。该立式干冰破碎装置利用转轮相对于加冰口转动，转轮上储冰孔的侧壁对长条形干冰切割形成干冰颗粒。保证了干冰颗粒的均匀性，避免了干冰颗粒过大的情况，造成送冰管道的堵塞；也避免了干冰颗粒过小的情况，在干冰颗粒接触清洗表面时，对污渍的冲击力较弱，去污效果不佳。该立式干冰破碎装置提升了干冰清洗设备的稳定性，提高了清洗效率。

如图1结合图2所示，一种立式干冰破碎装置，包括壳体和转轮3。壳体的内部具有容纳转轮3的容置腔。壳体的侧壁上设置有加冰口5和出冰口8。容置腔内设置有圆台。圆台的内部具有供压缩气体流通的气体通道。气体通道的出气端位于圆台的侧壁上。气体通道的出气端设置有第一密封结构。转轮3具有套接在圆台上的环形壁。环形壁上设置有贯穿的储冰孔6。储冰孔6具有以下工作状态。

当处于储冰状态时，储冰孔6与圆台的侧壁形成储冰室，干冰颗粒掉落在储冰室内，并随转轮3的旋转向出冰口运动；当处于出冰状态时，储冰孔6连通气体通道和出冰口8，干冰颗粒与气体混合从出冰口排出。

储冰孔还具有碎冰状态，当处于碎冰状态时，储冰孔6的侧壁对从加冰口5进入的干冰切割形成干冰颗粒。

如图1-图3所示，一种立式干冰破碎装置，包括底板1、盖板2和转轮3。底板1的侧壁上设置有加冰口5和出冰口8。底板1的中部具有容纳转轮3的第一凹槽。加冰口5和出冰口8均延伸至第一凹槽内。第一凹槽的底部设置有转轴孔10。

盖板2的内侧端面上设置有圆台。盖板2的外侧端面上设置有进气孔4。圆台的侧壁上设置有出气孔9。出气孔9的进气端与进气孔4相连。出气孔9的出气端与出冰口8相连。出气孔9的出气端设置有第一密封结构。盖板2固定安装在底板1上，圆台位于第一凹槽内。

转轮3的中部具有第二凹槽。第二凹槽套接在圆台上。转轮3的外壁上设置有储冰孔6。储冰孔6的底端延伸至第二凹槽内。储冰孔6与圆台的侧壁形成储冰室。转轮3上设置有与驱动转轮3旋转的动力装置相联接的安装槽。

其中，转轴孔10用于将动力装置的输出轴伸入底板1，便于转轮3的安装槽与输出轴相联接。动力装置的输出轴可选用联轴器与转轮3相联接，便于动力更好地传递至转轮3。动力装置可选用调速电机，有利于实现对转轮3的转速实现控制。立式干冰破碎装置在实际使用过程中，转轮3每分钟转动的圈数在60圈-100圈范围内。转轮3的优选转速为80圈每分钟。

储冰孔6的形状可选为圆孔、椭圆孔、方形孔或者腰型孔等。如图2所示，储冰孔6的形状优选为方形孔。储冰孔6沿着转轮3的轴线在转轮3的外壁上等间距分布。如此设置，有利于进一步提升干冰颗粒的均匀性。

由于破碎干冰时，装置内部的温度极低。转轮3可选用尼龙板通过数控加工中心加工制成。底板1和盖板2均可选用铝板或者铝合金板，也通过数控加工中心加工制成。选用数控加工中心加工，有利于保证各个零部件的尺寸精度，进而提高装置运行的稳定性。

转轮3可选为尼龙转轮。转轮3的底部设置有安装槽。安装槽内固定安装有金属连接片。如此设置，利用尼龙材料与金属材料之间的热膨胀系数不同，有利于提高动力装置与转轮之间的连接强度，进一步提高立式干冰破碎装置运行的稳定性。

如图4所示，进气孔4内设置第一螺纹。第一螺纹的设置，便于进气孔4与进气管路快速连接和拆卸，便于干冰清洗前后的准备工作，有利于进一步提高干冰清洗的效率。

如图3所示，出冰口8内设置有第二螺纹。第二螺纹的设置，便于出冰口8与清洗管路快速连接和拆卸，有利于进一步提高干冰清洗的效率。

如图5所示，圆台的侧壁上设置有第一密封槽。第一密封槽位于出气孔9的出气端。第一密封槽内设置有垫块7。垫块7与第一密封槽的底部之间设置有第一密封垫片。第一密封槽、垫块7和第一密封垫片组成第一密封结构。如此设置，当转轮3套接在圆台上时，利用转轮3的内壁向垫块7施加压紧力，进而使得第一密封垫片发生形变，在出气孔9处形成局部密封，简化了干冰破碎装置中的密封结构，提升了密封效果。

其中，第一密封槽为弧形槽。垫块7为弧形垫块。弧形垫块一方面能够更好地贴合圆台，另一方面能够更好地贴合转轮3的内壁。

根据不同的清洗需求，进气口4的输入压力通常为0.6Mpa-0.8Mpa。也可以通过更换具有不同形状和大小储冰孔6的转轮3，实现对干冰颗粒大小的调节。例如，在清洗汽车发动机时，干冰颗粒的粒径控制在1mm-2mm为最佳。

加冰口5上设置有加冰漏斗。如此设置，有利于长条形的干冰持续平稳地进入转轮3式干冰破碎装置，进一步提高了设备运行的稳定性。

为了进一步提升出冰口8处的密封性，在出冰口8处增设第二密封结构。如图6-10所示的另一种立式干冰破碎装置，包括底板1的侧壁上设置有加冰口5和出冰口8。盖板2固定安装在底板1上。盖板2的内侧端面上设置有圆台。盖板2的内部具有供压缩气体流通的气体通道。气体通道的出气端位于圆台的侧壁上。气体通道的出气端设置有第一密封结构。气体通道的出气端与出冰口8相连。

转轮3套接在圆台上。转轮3的外壁上设置有储冰孔6。储冰孔6与圆台的侧壁形成储冰室。动力装置驱动转轮转动，所述储冰孔的侧壁对从加冰口进入的干冰切割形成干冰颗粒。

如图7所示，出冰口8的入口端设置有第二密封槽。第二密封槽内设置有垫板13。垫板13与第二密封槽的底部之间设置有第二密封垫片。第二密封槽、垫板13和第二密封垫片组成第二密封结构。如此设置，当盖板2固定安装在底板1上时，利用转轮3的外壁向垫板13施加压紧力，进而使得第二密封垫片发生形变，在出冰口8处形成局部密封，进一步提升了密封效果。

如图7结合图8所示，底板1为分体式结构。底板1包括第一底板11和第二底板12。第一底板11通过紧固件与第二底板12相连。出冰口8位于第二底板12的侧壁上。如此设置，便于第二密封结构的安装，对出冰口8处形成更好的密封。

如图9结合图10 所示，在出气孔9的出气端设置有第一密封结构。在出冰口8的入口端设置有第二密封结构。利用转轮3的内壁和外壁分别向垫块7和垫板13施加压紧力，使得第一密封垫片和第二密封垫片发生形变，形成两道静密封。其中，第一密封垫片和第二密封垫片均可选用硅胶垫片。

本发明实施例中的一种立式干冰破碎装置使用时，动力装置的输出轴驱动转轮旋转，长条形的干冰从加冰口进入破碎装置内。转轮上的储冰孔的侧壁对长条形的干冰切割形成干冰颗粒。干冰颗粒被储存在储冰孔与圆台的侧壁形成的储冰室内，并随着转轮的转动向出冰口运动。在高压气体的作用下，干冰颗粒沿着清洗管路被喷射在待清洗的表面。

在实际使用过程中，为了进一步提升立式干冰破碎装置运行的稳定性，可在清洗管路中设置第一压力传感器，在圆台内部的气体通道中设置第二压力传感器。装置运行时，第一压力传感器用于检测清洗管路中的第一压力值。第二压力传感器用于检测气体通道中的第二压力值。

装置运行过程中，当第一压力值和第二压力值均趋于稳定，此时，干冰颗粒能够随着气体快速且均匀地从清洗管道中排出，转轮的转速与出冰速率相匹配，装置运行稳定；当第一压力值或者第二压力值出现波动，此时，干冰可能在管路中的某处出现堵塞，需要及时调整转轮的转速用以降低出冰速率，保障设备的稳定运行。

例如，当第二压力值急剧升高，且第一压力值下降，表明干冰颗粒在出冰口处形成堵塞，需要及时降低转轮的转速，降低出冰的速率。等待管路中的干冰颗粒自行升华，消除堵塞情况，即第一压力值和第二压力值恢复稳定值。再根据实际需要，调整转轮的转速，进而控制出冰速率。

本发明实施例中的一种干冰清洗设备是利用立式干冰破碎装置将长条形的干冰分割，形成干冰颗粒。再利用气压将干冰颗粒喷射到待清洗表面。干冰颗粒被加速到接近音速的速度撞击被清洗的表面污垢，表面污垢突然降温导致表面脆化，同时造成这些温度极低的干冰气体进入出现裂缝的污染物内。当表面的污垢遭到撞击时，干冰颗粒迅速升华为气体，将碎裂的污染物从发动机的表面带走，完成清洗。

本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。