一种柱状冰的制备模具及方法

本发明涉及制冰，具体而言，涉及一种柱状冰的制备模具及方法。

背景技术：

1、相关研究表明，自然界中存在的冰以非均质的形式存在，具体表现为在冰层的最上层，晶体类型呈现为粒状，而在粒状冰的下层，冰的晶体类型逐渐演化为柱状。一般情况下，如果想在实验室中对柱状冰进行科学研究，首先需要在野外的湖泊和海洋进行采冰，然后运输至实验室进行切割、保存和实验研究。

2、一个较为关键的问题在于，由于自然界环境的复杂性，导致野外开采的冰中含有大量的杂质，包括气泡、树枝和树叶等，这对冰样的科学研究带来一定的复杂性。此外，近年来与冰样相关的科学研究得到了迅猛的发展，使得冰样需求量大增，因此，在实验室制备高质量柱状冰成为了学者们的必经之路。

技术实现思路

1、为至少在一定程度上解决上述问题，第一方面，本发明提供一种柱状冰的制备模具，包括容器、加热组件、拦截层、凝结层与溢流管组件，所述容器的顶部设为开口结构，所述拦截层与所述凝结层覆盖于所述容器的顶部，且所述拦截层位于所述凝结层的下方，所述溢流管组件与所述容器的底部连通，所述加热组件用于加热所述容器的周面与底面以及所述溢流管组件。

2、可选地，还包括缓冲层，所述缓冲层连接于所述容器的内周面。

3、可选地，所述加热组件包括电加热带、电线、温控器与温度传感器，所述电加热带缠绕于所述容器的周面与底面以及所述溢流管组件的表面上，所述电加热带通过所述电线与所述温控器连接，所述温控器与所述温度传感器连接，所述温度传感器用于检测所述容器与所述溢流管组件的温度。

4、可选地，还包括保温层，所述保温层包覆于所述容器周面与底面以及所述溢流管组件表面的所述电加热带上。

5、可选地，所述容器包括外壳，所述外壳的底部设有内螺纹孔，所述内螺纹孔与所述溢流管组件螺纹连接。

6、可选地，所述溢流管组件包括弯头快速接头、管道与直角快速接头，所述管道包括第一管段与第二管段，所述弯头快速接头的一端与所述内螺纹孔螺纹连接，所述弯头快速接头的另一端通过所述第一管段与所述直角快速接头的一端连接，以使所述第一管段水平，所述直角快速接头的另一端与所述第二管段连接，以使所述第二管段竖直。

7、可选地，所述保温层与缓冲层均设为保温棉。

8、可选地，所述凝结层设为保鲜膜，所述保鲜膜以张紧状态连接于所述容器的顶部周沿。

9、可选地，所述拦截层设为纱布，所述纱布以松弛状态连接于所述容器的顶部周沿，以使所述纱布与所述保鲜膜之间形成向下凹陷的空腔。

10、第二方面，本发明还提供一种柱状冰的制备方法，基于如上所述的柱状冰的制备模具，包括以下步骤：

11、s1：提前准备脱气蒸馏水，并将其放入冷室中进行冷却，当脱气蒸馏水的温度降至0℃时，将制冰模具移入冷室中，并将准备好的脱气蒸馏水缓慢倒入制冰模具的容器中；

12、s2：将拦截层与凝结层覆盖于所述容器的顶部，并使拦截层处于所述凝结层的下方；

13、s3：将冷室温度调整为冻结温度，同时开启加热组件，并根据冻结温度设置加热温度；

14、s4：预设时间后，容器中的冰样冻结为一定的厚度，进入冷室，拆掉容器的顶部的拦截层与凝结层，取出冰样，将冰样的各个表面切割平整，最终得到高质量的柱状冰冰样。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、通过加热组件对容器的周面与底面进行加热，从而平衡容器四周和底部的热损失，而容器的顶部为开口结构，从而使冰样从容器顶部向底部的方向逐渐冻结，而在其他方向上保持未冻结状态或较慢的冻结速度，从而实现冰样的单向冻结，并且加热组件还能对溢流管组件进行加热，防止溢流管组件被冻住，不仅能够排出水体在冻结时产生的气泡，提高冰样质量，还能释放冰样冻结过程中在容器深度方向上产生的膨胀压力，防止容器因过度压力而破裂或变形，同时在冻结初期，由于容器内的水体温度与冷室温度存在温差，水体会有一定程度的蒸发，通过设置凝结层，使水体蒸汽在凝结层下表面凝结成冰霜，然后掉落到下方的拦截层上，从而避免冰霜掉落到水体上影响冰样的冻结质量，进而制备出透明度高、气泡含量少的高质量柱状冰冰样，为实验室研究柱状冰提供了可靠的制备模具。

技术特征：

1.一种柱状冰的制备模具，其特征在于，包括容器(1)、加热组件(2)、拦截层(5)、凝结层(6)与溢流管组件(8)，所述容器(1)的顶部设为开口结构，所述拦截层(5)与所述凝结层(6)覆盖于所述容器(1)的顶部，且所述拦截层(5)位于所述凝结层(6)的下方，所述溢流管组件(8)与所述容器(1)的底部连通，所述加热组件(2)用于加热所述容器(1)的周面与底面以及所述溢流管组件(8)。

2.如权利要求1所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，还包括缓冲层(4)，所述缓冲层(4)连接于所述容器(1)的内周面。

3.如权利要求2所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述加热组件(2)包括电加热带(21)、电线(22)、温控器(23)与温度传感器(24)，所述电加热带(21)缠绕于所述容器(1)的周面与底面以及所述溢流管组件(8)的表面上，所述电加热带(21)通过所述电线(22)与所述温控器(23)连接，所述温控器(23)与所述温度传感器(24)连接，所述温度传感器(24)用于检测所述容器(1)与所述溢流管组件(8)的温度。

4.如权利要求3所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，还包括保温层(3)，所述保温层(3)包覆于所述容器(1)周面与底面以及所述溢流管组件(8)表面的所述电加热带(21)上。

5.如权利要求1所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述容器(1)包括外壳(11)，所述外壳(11)的底部设有内螺纹孔(12)，所述内螺纹孔(12)与所述溢流管组件(8)螺纹连接。

6.如权利要求5所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述溢流管组件(8)包括弯头快速接头(81)、管道(82)与直角快速接头(83)，所述管道(82)包括第一管段与第二管段，所述弯头快速接头(81)的一端与所述内螺纹孔(12)螺纹连接，所述弯头快速接头(81)的另一端通过所述第一管段与所述直角快速接头(83)的一端连接，以使所述第一管段水平，所述直角快速接头(83)的另一端与所述第二管段连接，以使所述第二管段竖直。

7.如权利要求4所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述保温层(3)与缓冲层(4)均设为保温棉。

8.如权利要求1所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述凝结层(6)设为保鲜膜，所述保鲜膜以张紧状态连接于所述容器(1)的顶部周沿。

9.如权利要求8所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，所述拦截层(5)设为纱布，所述纱布以松弛状态连接于所述容器(1)的顶部周沿，以使所述纱布与所述保鲜膜之间形成向下凹陷的空腔。

10.一种柱状冰的制备方法，基于如权利要求1-9任一项所述的柱状冰的制备模具，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明提供一种柱状冰的制备模具及方法，涉及制冰技术领域。柱状冰的制备模具包括容器、加热组件、拦截层、凝结层与溢流管组件，容器的顶部设为开口结构，拦截层与凝结层覆盖于容器的顶部，且拦截层位于凝结层的下方，溢流管组件与容器的底部连通，加热组件用于加热容器的周面与底面以及溢流管组件。本发明通过设置凝结层，使水体蒸汽在凝结层下表面凝结成冰霜，然后掉落到下方的拦截层上，从而避免冰霜掉落到水体上影响冰样的冻结质量，进而制备出透明度高、气泡含量少的高质量柱状冰冰样，为实验室研究柱状冰提供了可靠的制备模具。技术研发人员：丁烨,霍浩东,冯晨铭,杨立军受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27