[实用新型]一种基于介质内气隙等离子体加热的表面放电防除冰装置

说明书

一种基于介质内气隙等离子体加热的表面放电防除冰装置。其包括等离子体电源系统和表面放电装置；等离子体电源系统可为脉冲电源或者交流电源；表面放电装置包括绝缘介质层、高压电极和接地电极。旨在解决等离子体防除风力发电机和飞机覆冰时出现的“哑火”问题，本发明在绝缘介质层内部分别安装高压电极和接地电极，其中高压电极侧的介质层内部设定气隙，施加脉冲或者交流电压用于在高压电极侧的介质内部气隙和介质表面产生放电等离子体，当激励器表面覆盖明冰时，利用高压电极侧的介质内部气隙放电产生等离子体加热效应融化介质表面覆冰，防止激励器覆冰后出现放电“哑火”现象。本发明提出的方法与装置可以实现风力发电机和飞机在低温潮湿环境下快速高效防除冰。

技术领域

本实用新型属于放电等离子体在低温潮湿环境下防除风力发电机和飞机表面覆冰的应用技术领域，涉及一种基于介质内气隙等离子体加热的表面放电防除冰方法与装置，利用介质内气隙放电等离子体热效应防止激励器附着明冰时出现“哑火”现象，快速高效防除覆冰。

背景技术

风力发电机和飞机在低温潮湿环境下运行，容易出现表面覆冰问题，进而显著影响装备的正常工作，严重时甚至对人身财产安全造成危害。目前，一系列传统的防除冰方法也得到相应的发展，如电热法、气热法、机械法和材料涂覆法等。然而这些方法均存在一定问题，如电热法和气热法能耗较高；机械法易损伤装备表面；材料涂覆法防除冰效果不稳定。因此，快速高效防除冰方法亟需研究与发展。

对比文件1（流动控制和防除冰双功能等离子体发生装置及发生方法，梁华等，实用新型专利，申请公布号：CN 114340123 A）公开了一种能够在流动控制和防除冰功能上实现自由切换的方法。文件2（采用射频放电等离子体激励进行机翼防除冰的装置与方法，宋慧敏等，实用新型专利，申请公布号：CN 108545197 A）公开了一种利用射频电源驱动的放电等离子体防除冰方法。文件3（一种网状等离子体热刀，梁华等，实用新型专利，申请公布号：CN 109552644 A）公开了一种网状等离子体热刀在电压作用下产生热效应防除冰。文件4（基于等离子体的结冰传感和防除冰集成装置及其使用方法，吴云等，实用新型专利，申请公开号：CN 109573055）公开了一体化结冰传感和防除冰的方法。文件5（等离子体热刀与疏水材料复合式除冰装置及应用，郑博睿等，实用新型专利，申请公布号：CN 113148183 A）公开了一种等离子体放电与疏水材料结合的除冰装置。文件6（一种三电极脉冲沿面流光放电等离子体防破覆冰装置，李杰等，实用新型专利，申请公开号：CN108718477A）公开了一种三电极结构用于防破覆冰的装置。文件7（一种应用滑动放电等离子体防除冰的系统与方法，郑博睿等，实用新型专利，申请公布号：CN 108482683 A）公开了一种利用产生的大范围滑动放电等离子体产生快速加热防除覆冰的方法。文件8（用于风力发电机叶片的等离子体控制装置和方法，邵涛等，发明专利，授权号：CN103410680B）公开了一种实现流动控制和防除冰的装置。文件9（一种用于除湿/霜/冰的合成热射流激励器及应用，罗振兵等，发明专利，授权号：CN105523186B）公开了一种利用射流等离子体产生冲击、加速和加热作用，用以抑制流动分离和防除冰。

上述一系列与放电等离子体相关的防除冰方法均未考虑当激励器覆盖明冰时，由于明冰附着在表面，使得激励器表面缺乏气体空隙，且覆冰显示出介质特性，导致激励器不能有效产生等离子体，即出现放电“哑火”现象，不能及时诱导热效应除冰。因此，亟需提出一种应对等离子体激励器表面附着明冰，防止出现放电“哑火”的等离子体发生装置。

实用新型内容

本实用新型从放电结构出发，以应对等离子体激励器附着明冰出现“哑火”问题为目标，提出一种基于介质内气隙等离子体加热的表面放电防除冰方法与装置，人为制造局部气隙，当激励器表面被明冰覆盖时，局部气隙仍能工作产生等离子体，诱导快速加热的形成，进而融化激励器表面覆冰，使之产生气隙，为放电提供有利的气体环境，从而快速高效去除覆冰。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：