基于蒸汽微波的路面冰层分离装置及方法技术领域
本发明涉及除冰设备技术领域，具体涉及一种基于蒸汽微波的路面冰层分离装置及方法。
背景技术
在冬季，道路结冰时极其容易引发事故。为了快速去除路面冰层，目前常用的除冰方法包括机械法和化学法。但是，这两种方法都存在一定的弊端，如机械法容易损伤路面，化学法则会对环境造成污染。近年来，蒸汽微波加热技术也被应用于道路除冰领域，利用该技术能有效避免机械法和化学法引起的问题。然而，利用微波加热路面分离冰层的技术效率太低，技术耗能太大，路面除冰的运行成本高、成效低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种高效率、低能耗、可行性好的基于蒸汽微波的路面冰层分离装置及方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于蒸汽微波的路面冰层分离装置，主要包括高压蒸汽源、蒸汽切割系统和微波加热系统，所述蒸汽切割系统包括若干通过管道与高压蒸汽源连通的喷嘴组，喷嘴组与路面相对设置；所述微波加热系统包括微波发生器，微波发生器的加热面与路面相对设置；所述微波发生器的加热面位于喷嘴组的后方。
按上述方案，所述装置还包括风干系统，所述风干系统包括送风管道和设置在送风管道内的送风机，所述送风管道的出风口与路面正对设置；所述送风管道的出风口位于喷嘴组和微波发生器加热面之间。
按上述方案，所述装置还包括碎冰系统，碎冰系统包括与高压蒸汽源连通的碎冰喷头，碎冰喷头与路面相对设置；所述碎冰喷头位于微波发生器加热面的后方。
按上述方案，所述微波发生器的四周设有不锈钢板。
按上述方案，所述喷嘴组包括10~50个喷嘴。
按上述方案，所述碎冰系统还包括两根垂直于所述路面冰层分离装置行走方向的滑轨，滑轨上安设有可沿滑轨滑动的滑块，所述碎冰喷头安设在滑块上。
按上述方案，所述送风管道出风口的截面宽度为5~20mm，截面长度为20~100mm。
本发明还公开了一种利用上述分离装置分离路面冰层的方法，该方法是先通过蒸汽射流切割覆盖在路面上的冰层，使冰层表面产生切痕同时并引入部分水分，水分经切痕进入路面和冰层的交界处；再用蒸汽微波加热表面覆盖有冰层的路面，冰层切痕中的水分迅速升温并向四周传导，使冰层和路面交界处迅速融化，实现冰层和路面的分离。
按上述方案，在蒸汽射流切割冰层后，先送风，冻结冰层表面的水分，保留切痕中的水分，然后再进行蒸汽微波加热。
按上述方案，在冰层与路面分离后，对冰层进行碎冰回收处理。
本发明的有益效果是：
1、本发明利用水的介电损耗远大于路面的特性，先用蒸汽射流将冰层进行切割，引入水分的同时造成切痕，水分经切痕进入路面与冰层的交界处；再用微波加热路面，划痕中的水分快速升温并向四周传导热量，使冰层和路面交界处的温度迅速上升，达到使冰层和路面快速分离的效果，提高了除冰效率，节约了能源；
2、本发明采用风干系统向路面吹风，用于风干冰层表面的水分，便于微波穿透冰层加热路面；
3、本发明采用蒸汽射流切割路面冰层，有效壁面了采用其他机械方式切割引起的路面损坏；
4、本发明稳定性好，可靠性高，实用性强。
附图说明
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。
图2为本实施例的仰视图。
其中：1、送风机；2、喷嘴组；3、出风口；4、微波发生器；5、滑轨；6、高压蒸汽源；7、滑块；8、碎冰喷头；9、外壳。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步地描述。
本发明的基于蒸汽微波的路面冰层分离装置可用于机动车辆，以下以用于汽车为例进行说明。如图1~2所述的一种基于蒸汽微波的路面冰层分离装置，主要包括高压蒸汽源6、蒸汽切割系统、微波加热系统、风干系统和碎冰系统。
蒸汽切割系统包括若干组通过管道与高压蒸汽源6连通的喷嘴组2，喷嘴组2与路面相对设置，喷嘴组2包括10~50个喷嘴（高压蒸汽喷嘴）；汽车向前行进，喷嘴组2喷出高压蒸汽，沿直线切割冰层，在冰层上留下切痕。
微波加热系统包括微波发生器4，微波发生器4的加热面与路面相对设置；微波发生器4的四周设有不锈钢板，防止微波向四周发散；微波发生器4的加热面位于喷嘴组2的后方；微波发生器4微波加热冰层表面的水分。
风干系统包括送风管道和设置在送风管道入口的送风机1，送风管道的出风口3与路面正对设置；送风管道出风口3的截面宽度为5~20mm，截面长度为20~100mm；送风管道的出风口3位于喷嘴组2和微波发生器4加热面之间；送风机的出风口3位于任意两相邻喷嘴组2中心线的后方，向路面吹风，用于风干冰层表面的水分，便于微波穿透冰层加热路面。
碎冰系统包括与高压蒸汽源6连通的碎冰喷头8，以及两根垂直于所述路面冰层分离装置行走方向的滑轨5，滑轨5上安设有可沿滑轨5滑动的滑块7，碎冰喷头8安设在滑块7上；碎冰喷头8与路面相对设置；碎冰喷头8位于微波发生器加热面的后方；碎冰喷头8在冰层与路面分离后往复运动，利用高压蒸汽射流切割碎冰，并将碎冰后续回收。
本实施例中微波加热系统、送风管道的出风口3、微波切割系统的喷嘴组2以及随碎冰系统的碎冰喷头8均可安装在汽车的车架以下的外壳9内；高压蒸汽源6可安装在汽车其他部位。以汽车的行走方向为基准，喷嘴组2位于行走方向的最前端，其次为送风管道的出风口3，再次为微波发生器4的加热面，碎冰喷头8位于行走方向的最后端。
利用如上所述分离装置分离路面冰层的方法，该方法是先通过蒸汽射流切割覆盖在路面上的冰层，引入水分同时使冰层表面产生切痕，并利用切痕将水分引入路面和冰层的交界处；然后，对冰层表面送风，冰层表面的水分在低温环境下迅速冻结，切痕中的水分保留；接着用蒸汽微波加热表面覆盖有冰层的路面，由于水的介电损耗远大于路面，冰层切痕中的水分迅速升温并向四周传导，使冰层和路面交界处迅速融化，实现冰层和路面的分离；最后，对分离的冰层进行碎冰回收处理。本方法结合了蒸汽射流，采用先高压蒸汽射流后微波加热最后碎冰的工作方式。本实施例中，分离路面和冰层的具体步骤为：
步骤一、将本装置固定在汽车上，将汽车移动到待处理的冰面上，调节高压蒸汽源6的输出气压以及喷嘴组2、微波发生器4、送风管道的出风口3和碎冰8与冰面的距离，开启蒸汽切割系统、微波加热系统和风干系统；
步骤二、汽车向前行进，喷嘴组2喷出高压蒸汽，沿直线切割冰层；
步骤三、送风管道向冰层表面送风，在低温环境下迅速使冰层表面的水分重新凝固，而保存切痕中的水分；
步骤四、微波加热系统产生微波，加热冰层表面和切痕中的水分，冰面和路面交界处的冰层以切痕为中心迅速融化，冰面和路面分离；
步骤五、碎冰喷头8利用高压蒸汽射流将已与路面分离的冰层切碎便于后续回收。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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，均应包含在本发明的保护范围之内。