BE1019114A3 - Inrichting voor het maken van kunstmatige sneeuw. - Google Patents

Abstract

Inrichting (1) voor het maken van kunstmatige sneeuw middels een sneeukanon (6) waarin water wordt verneveld met samengeperste lucht, waarbij samengeperste lucht wordt geleverd door een compressor (9) in een compressorruimte (2) met een ingang (4) voor het aanvoeren van lucht en een uitgang (5) voor het afvoeren van samengeperste lucht naar het sneeuwkanon (6), waarbij samengeperste lucht doorheen het primair gedeelte van een warmtewisselaar (12) wordt geleid waarvan ht secundair deel uitmaakt van de verdamper (16) in een gesloten koelcircuit (17) waarin koelmiddel wordt rondgestuurd door een door een aandrijving (19) aangedreven compressrelement (18), waarbij een sturing (24) is voorzien teneinde aan de uitgang (14) van het primair gedeelte een gewenste temperatuur of drukdauwpunt te bekomen.

Description

Inrichting voor het maken van kunstmatige sneeuw.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het maken van kunstmatige sneeuw.

Men kent reeds inrichtingen voor het kunstmatig vervaardigen van sneeuw op basis van water en perslucht, waarbij in samengeperst gas water wordt verneveld en waarbij het vernevelde water bevriest door het afkoelende effect van de luchtexpansie.

Voor de toevoer van samengeperst gas wordt in de bekende inrichtingen gebruik gemaakt van een compressor.

Het is bekend dat het samengeperst gas, dat doorgaans bestaat uit lucht, aan de uitgang van deze compressor een zeer hoge temperatuur kan hebben en bovendien ook vochtig kan zijn.

De bekende inrichtingen bevatten dan ook één of meerdere nakoelers voor de afkoeling van de samengeperste lucht, waarbij door het koelen het vocht uit de perslucht condenseert en als condensaat kan worden afgescheiden door middel van een waterafscheider of dergelijke.

Deze nakoelers zijn meestal uitgevoerd in de vorm van lucht-lucht regeneratiewarmtewisselaars, waarbij de binnenkomende, warme samengeperste lucht wordt afgekoeld door middel van reeds gekoelde, samengeperste lucht.

De bekende inrichtingen zijn ondergebracht in een gebouw van aanzienlijke afmetingen waarin de compressor is ondergebracht en waarbij de inlaat van de compressor is verbonden met de buitenlucht voor het aanzuigen van de te comprimeren lucht, terwijl de uitlaat van de compressorinstallatie is verbonden met een sneeuwkanon voor het leveren van de samengeperste lucht.

De buizen die zijn voorzien voor het realiseren van voornoemde de verbindingen zijn omvangrijk met de bedoeling warmte van de samengeperste lucht te kunnen afgeven aan de ruimte in het voornoemde gebouw en deze warmte te benutten voor het opwarmen van de koude aangezogen lucht.

Een nadeel is dat deze installatie vrij omvangrijk en eerder stationair is.

Een ander nadeel is dat de temperatuur van het samengeperst gas ter hoogte van de ingang van het sneeuwkanon moeilijk te regelen is.

Een daaraan verbonden nadeel is dat de kwaliteit van de geproduceerde sneeuw afhankelijk is van de weersomstandigheden, waardoor de inrichting een eerder geringe betrouwbaarheid heeft.

Men kent dan ook verbeterde inrichtingen waarbij een bijkomende warmtewisselaar achter de nakoeler wordt voorzien die tot doel heeft de temperatuur van het uitgaand saméngeperst gas te regelen.

Een nadeel is dat dergelijke inrichting slechts een rudimentaire regeling van de temperatuur mogelijk maakt zodat het niet mogelijk is om onder alle omstandigheden sneeuw van hoge kwaliteit te produceren.

Nog een nadeel is dat de warmtewisselaar niet kan verhinderen dat er vocht in de nakoeler condenseert en daar bevriest.

Nog een bijkomend nadeel is dat de bekende inrichtingen energieverslindend zijn.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan één of meerdere van de voornoemde en/of andere nadelen een oplossing te bieden doordat zij voorziet in een inrichting voor het maken van kunstmatige sneeuw door middel van een sneeuwkanon waarin water wordt verneveld door middel van samengeperste lucht, waarbij deze inrichting is voorzien van een compressor voor het leveren van samengeperste lucht, welke compressor is opgesteld in een compressorruimte met een ingang voor het aanvoeren van lucht uit de omgeving en een uitgang voor het afvoeren van de samengeperste lucht naar het sneeuwkanon via een leiding, waarbij, volgens het specifieke kenmerk van de uitvinding, de voornoemde inrichting een warmtewisselaar met een primair gedeelte en een secundair gedeelte omvat, waarbij doorheen het primair gedeelte de samengeperste lucht van de compressor wordt geleid en waarbij het voornoemde secundair gedeelte deel uitmaakt van de verdamper van een gesloten koelcircuit waarin een koelmiddel wordt rondgestuurd door middel van een compressorelement dat door een aandrijving wordt aangedreven en waarbij de voornoemde inrichting een sturing omvat voor het aansturen van het voornoemde koelcircuit, teneinde aan een uitgang van het primair gedeelte van de warmtewisselaar een gewenste temperatuur of drukdauwpunt te bekomen.

Een voordeel is dat de temperatuur van de samengeperste lucht aan de uitgang van het primair gedeelte van de warmtewisselaar goed geregeld kan worden, één en ander zodat de geproduceerde sneeuw steeds van zeer goede kwaliteit is en de kwaliteit van de sneeuw niet onderhevig is aan de weersomstandigheden.

De uitvinding laat immers toe de sturing van het koelcircuit nauwkeurig te regelen zodat de gewenste temperatuur en/of het gewenste drukdauwpunt van de samengeperste lucht wordt verwezenlijkt.

Een ander voordeel is dat de inrichting relatief compact is ten opzichte van de bekende inrichtingen.

Een daaraan verbonden voordeel is dat de inrichting goedkoper is, niet alleen op het gebied van installatiekost maar ook op het vlak van energieverbruik.

In de meest praktische uitvoeringsvorm kan de inrichting aangebracht zijn in een container en aldus als een mobiele inrichting worden vervaardigd.

Een voordeel hiervan is dat de container makkelijk kan worden getransporteerd, één en ander zodanig dat de inrichting op verschillende plaatsen samengeperste lucht voor de productie van sneeuw kan leveren en er bijgevolg ook geen relatief omvangrijk buizenstelsel nodig is om verschillende sneeuwkanonnen te verbinden vanuit een centraal gelegen inrichting voor het leveren van samengeperste lucht.

In een praktische uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat het koelcircuit een tweede warmtewisselaar die de condensor vormt van het koelcircuit en die zich stroomafwaarts van het compressorelement bevindt en stroomopwaarts van in het koelcircuit voorziene expansiemiddelen.

In de meest praktische uitvoeringsvorm wordt het koelmiddel dat door deze tweede warmtewisselaar stroomt door middel van een ventilator gekoeld. Bij voorkeur is de voornoemde ventilator zodanig opgesteld dat hij lucht blaast over de tweede warmtewisselaar tot in de compressorruimte.

Een voordeel hiervan is dat de ventilator warme lucht in de compressorruimte verspreidt, één en ander zodanig dat de temperatuur in de compressorruimte hoger dan 0° is en aldus bevriezing wordt vermeden en dus ook schade door bevriezing volledig uitgesloten is.

Nog een voordeel is dat er geen extra omvangrijke buizen tussen de uitgang van het primair gedeelte van de warmtewisselaar en de ingang van het sneeuwkanon moeten worden voorzien.

Bij voorkeur is de temperatuur van de samengeperste lucht aan de uitgang van het primair gedeelte van de warmtewisselaar kleiner dan 8° Celsius en liefst ongeveer 3° Celsius.

Een voordeel is dat in dit temperatuursgebied sneeuwvlokken van goede kwaliteit kunnen worden gemaakt en dat de totale productietijd voor het aanmaken van de sneeuw kleiner is.

Bij voorkeur vertoont de samengeperste lucht aan de uitgang van het primair gedeelte van de warmtewisselaar een druk van 8 bar of nagenoeg 8 bar.

Bij voorkeur wordt de lucht samengeperst door middel van een olievrije compressor zoals een watergeïnjecteerde schroefcompressor.

Een voordeel is dat de samengeperste lucht niet door oliedeeltjes kan worden verontreinigd, zodat deze samengeperste lucht niet noodzakelijk door één of meerdere filters moet worden geleid, wat uiteraard de kostprijs en grootte van de inrichting gunstig beïnvloedt.

In het geval van een watergeïnjecteerde compressor is het risico op de verontreiniging van de lucht zelfs volledig uitgesloten.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als· voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een inrichting volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin een schema van een inrichting volgens de uitvinding voor het maken van kunstmatige sneeuw wordt weergegeven.

De inrichting 1 voor het maken van kunstmatige sneeuw bevat hoofdzakelijk een compressorruimte 2 met een behuizing 3 waarin een ingang 4 voor het aanvoeren van lucht uit de omgeving is voorzien en een uitgang 5 voor het afvoeren van samengeperst gas zoals lucht is voorzien.

In een praktische uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de behuizing 3 gevormd door een container die mobiel kan zijn of door een gebouw of dergelijke.

De afmetingen van de behuizing 3 kunnen bijvoorbeeld beperkt zijn tot een grondplan van zes meter bij zes meter, dit in tegenstelling tot de bestaande inrichtingen waar gebouwen worden gebruikt met afmetingen die tientallen meters lang en breed zijn.

In een wand van de behuizing 3 is een rooster voorzien dat de ingang 4 vormt waar doorheen omgevingslucht wordt aangezogen volgens de richting van pijl L.

In de behuizing 3 is verder de voornoemde uitgang 5 voorzien waarmee een sneeuwkanon 6 via een leiding 7 van samengeperste lucht kan worden voorzien.

Het sneeuwkanon 6 is verder voorzien van een aanvoerleiding . 8 voor water, één en ander zodanig dat aan de uitgang van het sneeuwkanon 6 op bekende wijze water door de samengeperste lucht wordt verneveld zodat sneeuwkristallen worden gevormd die zich verspreiden vanuit de mond van het sneeuwkanon 6.

Voor de productie van de samengeperste lucht is in de compressorruimte 2 een compressor 9 voorzien met een ingang voor het aanzuigen van lucht en een uitgang 11 voor het afvoeren van de samengeperste lucht.

De voornoemde compressor 9 wordt daarbij op bekende wijze aangedreven door middel van een aandrijving 10 zoals bijvoorbeeld, doch niet noodzakelijk, een elektrische motor.

De voornoemde compressor 9 kan bestaan uit een enkelvoudig compressorelement, zoals weergegeven in de figuur, maar kan ook als een meertrapscompressor zijn uitgevoerd waarbij de lucht door meerdere opeenvolgende compressorelementen wordt samengeperst.

In een bijzondere uitvoeringsvorm bevat de compressor 9 enkel watergeïnjecteerde compressorelementen en is het ook niet uitgesloten tussen opeenvolgende druktrappen interkoelers te voorzien. Vanzelfsprekend is de uitvinding niet als dusdanig beperkt vermits evenzeer gebruik kan worden gemaakt van een ander type van olievrije compressor, of van een oliegeïnjecteerde' compressor voorzien van een gepaste luchtfiltering.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de uitvinding is de compressor 9 afgesteld op een maximale werkdruk tussen 8 bar en 9 bar en het liefst op een maximale werkdruk van 8,5 bar of nagenoeg 8,5 bar.

Volgens de uitvinding wordt er in de compressorruimte 2 een warmtewisselaar 12 voorzien voor de koeling van de samengeperste lucht, met een primair gedeelte en een secundair gedeelte, waarbij de ingang 13 van het primair gedeelte verbonden is met de uitgang 11 van de compressor 9.

Bij voorkeur is de warmtewisselaar 12 zodanig ontworpen dat de drukval van de samengeperste lucht dat door het primair gedeelte wordt geleid kleiner is dan 0,2 bar, liever nog kleiner dan 0,1 bar en bij voorkeur zelfs lager dan 0,05 bar.

Het is bekend dat door de verlaging van de temperatuur het vocht in de samengeperste lucht zal condenseren.

Aan de uitgang 14 van het primair gedeelte van de warmtewisselaar 12 wordt dan ook bij voorkeur een vloeistofafscheider 15 voorzien die het condenswater kan afvoeren.

Volgens de uitvinding vormt het secundair gedeelte van de voornoemde warmtewisselaar 12 de verdamper 16 van een gesloten koelcircuit 17 dat gevuld is met een koelmiddel of koelfluïdum.

Zoals bekend wordt het koelmiddel daarbij door middel van een compressorelement 18 in het koelcircuit 17 rondgestuurd, welk compressorelement 18 wordt aangestuurd door een aandrijving 19.

Verder is in het gesloten koelcircuit 17 tussen de uitgang van het compressorelement 18 en het secundair gedeelte van de warmtewisselaar 12, achtereenvolgens een condensor 20 en expansiemiddelen, bijvoorbeeld in de vorm van een expansieventiel 21, voorzien.

In een praktische uitvoeringsvorm wordt de voornoemde condensor 20 gevormd door een tweede warmtewisselaar en wordt deze tweede warmtewisselaar gekoeld door middel van een ventilator 22 die lucht over de condensor 20 blaast en deze lucht verder de compressorruimte 2 inblaast.

In de meest praktische uitvoeringsvorm van de uitvinding is het toerental van de voornoemde ventilator 22 regelbaar teneinde de temperatuur van het koelmiddel aan de uitgang van de condensor 20 te kunnen regelen. Hiertoe kan de voornoemde ventilator bijvoorbeeld worden aangedreven door middel van een toerentalgestuurde motor die is verbonden met een stuureenheid waarop tevens meetmiddelen zijn aangesloten voor het meten van de voornoemde temperatuur aan de uitgang van de condensor, bijvoorbeeld in de vorm van een temperatuursensor in het leidingdeel tussen het expansieventiel 21 en de condensor 20.

In een praktische uitvoeringsvorm van de uitvinding kan het expansieventiel 21 als een.thermostatisch of elektronisch ventiel zijn uitgevoerd en wordt dit ventiel 21 gekoppeld aan een temperatuursensor 23 die aan de uitgang 14 van het primair circuit is opgesteld.

Volgens de uitvinding is de inrichting van een sturing 24 voorzien voor het regelen van de stroming van het koelfluïdum en voorziet de voornoemde sturing 24 in het realiseren van een gewenste temperatuur en of drukdauwpunt aan de uitgang 14 van het primair gedeelte van de warmtewisselaar 12.

De sturing 24 kan daarbij het toerental van de aandrijving 19 regelen, waarbij bijvoorbeeld een aandrijving wordt toegepast in de vorm van een frequentiegestuurde motor.

De sturing 24 kan ook gebruikt worden voor het sturen van de motor van de ventilator 22 en/of voor het regelen van het expansieventiel 21, evenals desgevallend voor het aansturen van de aandrijving 10 van de compressor 9.

Het is duidelijk dat voor het regelen van de temperatuur of drukdauwpunt het regelen van de aandrijving 10 van de compressor 9 één van de mogelijkheden is maar andere regelingen zijn eveneens mogelijk.

Tussen de uitgang 11 van de compressor 9 en de inlaat 13 van het primair gedeelte van de warmtewisselaar 12 is bij voorkeur nog een nakoeler 25 en een tweede waterafscheider 26 voorzien.

De werkwijze voor het maken van kunstmatige sneeuw door middel van een inrichting 1 volgens de uitvinding is zeer eenvoudig en als volgt.

In de compressorruimte 2 wordt een gas zoals lucht door de compressor 9 aangezogen en samenperst. De warme samengeperste lucht wordt eerst doorheen de nakoeler 25 gestuurd en de tweede waterafscheider 26 gestuurd, waarna dit reeds gedeeltelijk gekoeld gas door het primair gedeelte van de warmtewisselaar 12 wordt geleid, zodat de samengeperste lucht aan de uitgang 14 van het primair gedeelte een nog lagere temperatuur heeft.

Condensaat dat wordt gevormd in de nakoeler 25 en de warmtewisselaar 12, wordt in de respectievelijke vloeistofafschelders 26 en 15 afgescheiden en de koude, minder vochtige lucht wordt vervolgens via een leiding 7 naar het sneeuwkanon 6 gevoerd. In het sneeuwkanon 6 zal het water door middel van de afgekoelde samengeperste lucht worden verneveld zodat sneeuwkristallen worden gevormd.

De afkoeling van de samengeperste lucht in het primair gedeelte van de warmtewisselaar 12 wordt gerealiseerd door een koelfluïdum doorheen het secundair deel van de warmtewisselaar 12 te sturen. Bij voorkeur vloeit dit koelfluïdum in tegenstroom met de lucht die doorheen het primair gedeelte van deze warmtewisselaar stroomt.

Het voornoemd koelfluïdum wordt bij doorgang door het secundair gedeelte opgewarmd en vervolgens afgekoeld door de condensor 20 . die in dit geval onmiddellijk stroomafwaarts van het compressorelement 18 in het koelcircuit 17 is voorzien.

De temperatuur van het koelfluïdum zal bij het stromen door de laatstgenoemde condensor 20 verminderen aangezien de ventilator 22 lucht blaast over deze condensor 20.

De lucht die door de ventilator 22 over de condensor 20 wordt geblazen, warmt op.

Doordat deze warme lucht zich door de volledige compressorruimte 2 verspreidt zal de temperatuur in de compressorruimte 2 steeds boven het vriespunt blijven.

Het koelmiddel dat de condensor 20 verlaat wordt vervolgens door het expansieventiel 21 en zo opnieuw naar de ingang van het secundair gedeelte van de warmtewisselaar 12 geleid.

Voor de warmtewisselaar 12 en het daaraan verbonden koelcircuit 17 met de sturing 24 kan desgevallend gebruik worden gemaakt van een klassieke koeldroger waarvan echter de lucht-lucht recuperatiewarmtewisselaar, die klassiek in zulke koeldroger aanwezig is, weggelaten is.

Een voordeel is dat de inrichting op eenvoudige wijze kan worden opgebouwd uit een compressor die gekoppeld wordt aan een aangepaste koeldroger die in de handel verkrijgbaar is.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuur weergegeven uitvoeringsvorm, doch een inrichting 1 volgens de uitvinding, voor het maken van kunstmatige sneeuw, kan in allerlei vormen en afmetingen verwezenlijkt worden, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (12)

1. Inrichting voor het maken van kunstmatige sneeuw door middel van een sneeuwkanon (6) waarin water wordt verneveld door middel van samengeperste lucht, waarbij deze inrichting is voorzien van een compressor (9) voor het leveren van samengeperste lucht, welke compressor (9) is opgesteld in een compressorruimte (2) met een ingang (4) voor het aanvoeren van lucht uit de omgeving en een uitgang (5) voor het afvoeren van de samengeperste lucht naar het sneeuwkanon (6) via een leiding (7), daardoor gekenmerkt dat de voornoemde inrichting (1) een warmtewisselaar (12) met een primair gedeelte en een secundair gedeelte omvat, waarbij doorheen het primair gedeelte de samengeperste lucht van de compressor (9) wordt geleid en waarbij het voornoemde secundair gedeelte deel uitmaakt van de verdamper (16) van een gesloten koelcircuit (17) waarin een koelmiddel wordt rondgestuurd door middel van een compressorelement (18) dat door een aandrijving (19) wordt aangedreven en dat de voornoemde inrichting een sturing (24) omvat voor het aansturen van het voornoemde koelcircuit, teneinde aan een uitgang (14) van het primair gedeelte van de warmtewisselaar (12) een gewenste temperatuur of drukdauwpunt te bekomen.

2. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat aan de uitgang (14) van het primair gedeelte van de warmtewisselaar (12) een vloeistofafscheider (15) is voorzien voor het afvoeren van condenswater.

3.- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het koelcircuit (17) stroomafwaarts van het compressorelement (18) een warmtewisselaar (20) bevat die de condensor vormt van het koelcircuit (17) en dat deze warmtewisselaar (20) door middel van een ventilator (22) wordt gekoeld door het blazen van lucht over de warmtewisselaar (20) in de compressorruimte (2).

4·- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de compressor (9) lucht samenperst die uit de compressorruimte (2) wordt aangezogen.

5·- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de sturing (24) zodanig is dat temperatuur aan de uitgang (14) van het primair gedeelte tussen 3° en 8° Celsius bedraagt, liever nog tussen 3° en 5° Celsius.

6·- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de sturing (24) zodanig is dat de temperatuur van de uitgang (14) van het primair gedeelte 3° Celsius of ongeveer 3° Celsius bedraagt.

7.- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de sturing (24) zodanig is dat een drukdauwpunt van de grootteorde van 3° Celsius wordt gerealiseerd.

8.- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de compressor (9) is afgesteld op een maximale werkdruk van 8,5 bar.

9·- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de warmtewisselaar (12) zodanig is ontworpen dat de drukval van de samengeperste lucht over het primair gedeelte lager is dan 0,2 bar, liever nog lager is dan 0,1 bar, en bij voorkeur lager is dan 0,05 bar.

10.- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) mobiel en aangebracht is in een container. II·- Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de inrichting (1) een klassieke koeldroger bevat zonder recuperatiewarmtewisselaar.

12. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat tussen een uitgang (11) van de voornoemde compressor (9) en een inlaat (13) van het voornoemde primaire gedeelte van de warmtewisselaar (12) , een nakoeler (25) is voorzien.

13. Inrichting volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat net stroomafwaarts na de nakoeler (25) een tweede vloeistofafscheider (26) is voorzien.