CN105371549B - 造雪方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种造雪系统，适合于使用造雪机制造用于滑雪道或滑雪坡的人造雪，其中冰转换成雪状颗粒，并引导进入向上引导的流中，水滴的喷雾或雾在引入其中。雪状颗粒用作水滴的成核剂，以将液滴转化成雪花。雪花可引入到造雪机中，转换成雪状颗粒并结合到所述流中以产生进一步的雪花。雪花可“回收”到造雪机，直到已经产生所需数量的雪。该系统使得环境空气温度在正好高于或低于水的冰点时造雪。

Description

造雪方法和装置

技术领域

本发明涉及造雪系统(即方法和装置)，其能够有效和大量地生产高品质的雪。

该系统可用于零上和零下的环境中(即0℃以上或以下)以产生人造雪。

术语“雪”将用于包括“人工造雪”(artificail snow)或“人造雪”(man-madesnow)。

背景技术

对于，例如由于空气中缺乏水分、很高的环境气温、很高的地面温度、大量的滑雪运动使用等，使得只有有限或不充分的天然雪可用的滑雪场或滑雪胜地，对于经济造雪的需求存在已久。

因为天然雪是季节性的，并且不能保证足够的天然降雪(例如依据当地滑雪季的开幕)，滑雪场经营者可能每年只有有限的时间，他们可以收回其场地的资本和运营成本。此外，如果他们认为没雪/雪不足的风险太高，这些场地的潜在投资者可能会停止投资。

多年来，已经提出了许多在滑雪场就地造雪的建议；已经公开了由本发明人(Bucceri)早期建议的实例，特别是在美国专利4,742,958、4,973,142、5,297,731、6,454,182、6,938,830、6,951,308、7,484,373和8,403,242中；以及美国专利申请公开号US2003/0181248A1和US2005/0035210A1。这些公开文献反映了本发明人在造雪领域20多年的研究和发展。

在温度低于-5摄氏度(-5℃)时，如下面所讨论的，可操作常规“最先进的”造雪机，从而从机器上的喷水嘴喷射出来的水粒子与大量的环境空气混合，并吹到空中以允许足够水粒子有足够的“滞空时间”来产生足够的热量到环境空气中，以使水粒子冻结成冰晶和雪。

“现代雪地风扇通常由一个或多个喷嘴环组成，其将水喷入到风扇的空气流中。单独的喷嘴或一小组的喷嘴被供给了水和压缩空气的混合物，并产生雪晶的成核点。然后，水的小液滴和微小冰晶混合并由强力风扇推出，随后，随着它们落到地上，它们通过在周围空气中蒸发而进一步冷却。冰晶作为种子使水滴在0℃(32°F)冻结。如果没有这些结晶，水会过冷而不是冻结。冰与水的比例通常是12份水：1份由车载空气压缩机或外部压缩空气源产生的冰种。当空气的湿球温度高达-2℃(28.4°F)时，这种方法可以造雪。空气温度越低，雪炮就可以生产越多和越好的雪。这就是雪炮通常在夜间运行的主要原因。水和空气流的混合质量以及它们的相对压力对于造雪的数量和质量是至关重要的。”(参考：http://en.wikipedia.org/wiki/Snowmaking)

国际公布号WO2014/146009A2(Dodson)公开了用于产生在造雪系统中播种水滴的冰晶的成核剂。该成核剂包括用于压缩空气和水的混合室，压缩空气和水的混合物被送至成核区，其将该混合物进行分割并引导至多个喷嘴通道，其位于彼此垂直且以选择的度数彼此分离的平面中；以及各自的成核喷嘴，每个喷嘴连接到相应的喷嘴通道，并且每个喷嘴最初沿喷嘴的聚集部分进一步加压所述混合物，然后在喷嘴的散开部分(在喷嘴出口)减压所述混合物，从而使混合物以微小的冰晶离开喷嘴出口。

虽然成核剂可提高水滴转换为雪晶体的速率，但雪晶体仍然只能在环境温度低于水的冰点时而形成。

虽然传统的造雪机可以造雪，但雪的质量通常很差；并且所述机器只能在环境温度足够低时操作。

发明内容

本发明的目的是提供一种造雪系统，其克服或至少改善了常规造雪系统的缺点。

本发明的其它优选目的将在下面的描述中变得显而易见。

在第一优选实施方式中，本发明在于造雪的方法，包括以下步骤：

a)由冰形成雪状颗粒；

b)将至少一股雪状颗粒流吹入到环境空气中，该环境空气具有正好高于或低于水的冰点的温度；以及

c)将水滴的喷雾或雾引导进入所述流中以形成雪花。

优选地，雪状颗粒作为水滴的成核剂以协助所述雪花的形成。

优选地，该方法还包括步骤：

d)将至少部分的在步骤c)中形成的雪花加入到步骤b)之前的雪状颗粒中，所述雪花也提供用于水滴的成核剂。

优选地，在步骤d)中，所有的雪花都加入到雪状颗粒中，直到已经产生所需量的雪。

优选地，在步骤a)中，雪状颗粒由在造雪机中的块冰或碎冰形成(例如在US8,403,242中公开的类型)。

在第二优选实施方式中，本发明在于造雪的方法，包括以下步骤：

a)形成至少一股冷空气流；

b)引导至少一股冷空气流向上进入环境空气，该环境空气具有低于水的冰点的温度；以及

c)引导水滴的喷雾或雾进入所述流中以形成雪花。

优选地，该方法还包括步骤：

d)将至少部分的在步骤c)中形成的雪花加入到步骤b)之前的冷空气流中，所述雪花提供用于水滴的成核剂。

优选地，在步骤d)中，所有的雪花都加入到冷空气流中，直到已经产生所需量的雪。

此外，现有的雪(例如来自吹雪机)可加入到步骤b)之前的雪状颗粒流或冷空气流中，以进一步的提供用于水滴的成核剂。

此外，来自湖泊、水路、贮存容器或其它当地来源的冷冻冰可供给到造雪机，以转换成雪状颗粒和/或加入到冷空气流中。可选择地，由制冰机生产的冰可直接供给到造雪机；或冰可以在被需要前生产和储存。

引导到各自流中的水滴喷雾或雾的羽流或流动可通过常规的风扇造雪机提供，羽流或流动由该机器的风扇和水喷嘴产生。(来自上文所描述类型的造雪机和来自所述常规风扇造雪机的合并空气流，可确保水滴具有长的“滞空时间”以转换成雪花；并确保雪花可沉积在离它们产生的地方一定的距离，而不需要额外的运输。)

在第三优选实施方式中，本发明在于用于造雪的装置，包括：

具有至少一个腔室的造雪机；

腔室的第一入口，其可操作地连接到冰源或回收雪花；

腔室的第二入口，其连接到空气源；

在腔室中的可旋转叶轮，其可操作地由冰形成雪状颗粒；

腔室的出口，其可操作地引导在腔室内形成的雪状颗粒通过空气，在向上引导的流中吹入到具有刚好高于或低于水的冰点的温度的周围空气中；以及

至少一个水喷射器，其连接至水源，可操作地引导水滴喷雾或雾进入所述流中以形成雪花。

优选地，该腔室具有多个第一和/或第二入口和/或多个出口。

优选地，所述出口可操作地以相对于水平面不小于45°的角度引导所述流。

优选地，冰源是制冰机，或至少一个储存箱，其可操作地存储由制冰机生产的冰。

优选地，输送装置传送至少一部分已形成的雪花到腔室的第一或第二入口，在其中受到叶轮的挤压以形成并入到所述流中的雪状颗粒。

优选地，该输送装置传送基本上所有已形成的雪花至第一或第二入口，直到已经形成所需量的雪。

优选地，所述叶轮具有多个叶片，其沿着腔室内旋转轴延伸，用于围绕水平轴线转动，该水平轴线基本上横向于出口延伸，所述出口从该腔室的第一端延伸。

优选地，第一入口设置在腔室的顶壁或侧壁上，所述第二入口设置在所述腔室的第二端上。

优选地，空气风扇设置在与第二入口和腔室互连的空气通路中，以引导加压空气进入腔室。

优选地，雪偏转板设置在与腔室和出口互连的出口通道中，以进一步粉碎雪状颗粒；以及

雪偏转板是可调的，以改变来自出口的所述流的形状和方向。

优选地，所述水喷射器基本上靠近出口安装，从而使水滴的喷雾或雾刚好在雪状颗粒穿过出口之后进入所述流中，以通过雪状颗粒尽量增大水滴的成核。优选地，该水喷射器由安装在叶轮上的传感器控制，其测量雪的荷载(即数量)，然后将数据发送到PLC(程序逻辑控制器)，其基于接收到的信息控制提供通过该阀门的供给水喷射器的水。这意味着适量的水加入到被供给的雪饲料中，使得制造最优量的雪而不会浪费过量的水。所述PLC还可以监测空气温度和湿度以及接收来自传感器的数据，这可进一步根据现有的环境条件增加或减少水的流动。

本发明的其它优选方面将在下面的描述中变得显而易见。

附图上的任何说明或注释仅作为解释；而不限制本发明的范围。

附图说明

为了使本发明得到充分的理解，并且使本领域技术人员将本发明付诸实践，现在将参照所附插图描述一些优选的实施方式，其在下面的详细说明中描述。

附图中的任何注释仅作为解释和/或说明，而不是限制本发明的范围。

具体实施方式

在描述本发明的具体实施方式之前，应该注意以下说明的意见。

该造雪系统，即本发明的方法和装置可使用水、任何形状的冰、任何形式的雪，和/或这些不同形式的水(H₂O)的组合，以制造和产生大量的雪。

该系统是通用的，并且可以在温度高于或低于冰点(0℃)的滑雪胜地中使用；或在城市地区的促销活动中，例如降雪聚会或室外以制造滑雪或雪橇设施。造雪装置和造雪方法和系统也可用于室内滑雪中心。

在冰点温度以下，本发明的积雪系统是基于使用美国专利号US8,403,242中公开的专利叶轮系统产生雪；其中雪通过使用高速转子而由冰产生，该高速转子具有特殊切割的刀片，将冰变成蓬松的雪产品，其是持久的并且可轻松地由内置鼓风机吹落在滑雪场上，该内置鼓风机同样使用切削刀片来造雪。

当叶轮转动时，雪状颗粒由冰制成并吹入到空气中；高压水雾加入到抛向天空的冰流中；并且所述冰充当成核源，其将已引入的水滴冻结，以产生大量的降雪，其可用于滑雪场或其它娱乐应用。

使用本发明的方法产生的雪具有比现有的造雪系统更长的滞空时间，因为雪机装置可将冰/雪抛到空气20至30米，从而给引入到所述流中的水滴大量的时间来冷冻，并转换成额外的雪。

所生产的雪量可比常规的造雪机大得多，因为引入来充当使水滴冻结的成核剂的冰的数量比传统的造雪系统大得多，由此在-5℃和30％相对湿度下工作的标准造雪风扇枪将每分钟产生约18升的冰种，其来自在80psig的空气压力下的60cfm的空气压缩机，并且该冰种作为成核剂由在20巴300psig的水压下每分钟244升的水来造雪，且在本申请中所描述的装置每分钟可制造从400kg至2000kg的冰晶，并且超过100倍以上的冰被引入到空气和水的混合物中。

1.取决于温度，在使用的冰或回收雪中有很大的冻结能力。例如，如果环境空气温度为-10℃，则每一磅(0.45kg)冰将释放5Btus/磅的热量到水滴中，而它的温度从-10℃升至0℃。这将是以类似于在温度低于冰点时的现有造雪风扇机的方式使用的造雪机的正常功能之外的冷冻效果。

2.该装置可在温度高达0℃、100％的相对湿度下使用，而常规的造雪风扇枪只可在环境温度不高于-5℃、相对湿度不大于50％时才能有效地运作。

在实验验证中，已经发现在温度为-10℃以及以下时，高达5倍体积的水可添加到冰造雪中，以产生多达每分钟6000kg的冰，或一分钟30立方米的雪，其密度为0.2。

造雪量将根据环境温度和湿度、引入的冰或雪(如果有的话)以及水的温度而波动。温度越冷，湿度越低，造雪的量就越大。

在实验验证中，甚至已经能够使用造雪叶轮系统来造雪而不需要冰，当温度低于冰点时，水被引入到由叶轮产生的空气冷流中。

不同于传统的雪风机系统，这不需要风扇或空气压缩机；在低于冰点的所有温度下，造雪都是有保证的。

另一大优势是该机器将接受任何形式的冰来造雪，这可能包括在场地现有的雪、来自湖泊或水路的冻冰，和/或来自任何形式的制冰机的冰。

所述冰可以是任何形式或尺寸引入到系统中，并能够产生新鲜的雪。

这导致“克隆”雪的方法，从而提供了如上文大致描述的造雪的创新方法。

使用本申请中描述的装置的方法，允许曾经开发的最有效和有保证的造雪系统来保证滑雪场的雪生产。

在更具体的方面，本发明的造雪方法将特此进行如下说明：

●安装标准的制冰机使用，以制造用于造雪要求的启动器。该制冰机可以是标准的商业单元，或者水可以在冷冻室内的器皿(如水桶)中、上或装置外冻结。制冰机的容量可以为每天5吨到几百吨。制冰的成本可低至3美元/吨。

●如果滑雪场要保证开放日，则可安装空调存储区域，其中如上所述制成的冰可储存数天或数周或数月，以在环境空气温度约为或低于冰点时备用。

●当环境空气温度高于冰点时，在本发明中所描述的造雪装置可产生高达例如每小时120立方米的新鲜雪；并能将雪均匀地分布用于滑雪；从而，保证新鲜的雪用于开放日。可能需要数月的生产的存储的冰，使用造雪的方法可在1天或更少时间内变成雪并吹洒。

●当温度低于0℃时，冰可通过由水喷雾器的喷雾射流引入的额外新鲜水变成雪和“克隆”。加入的水量将取决于周围的环境条件和冰的温度；并且一台机器可使由速率为每小时120立方米的机器制造的雪增加1至12倍；从而产生额外的每小时120至1140立方米的新鲜优质雪。

●产生的雪然后可“重新克隆”，这反过来又可使雪增加1至12倍，由所存储的冰产生了非常高的乘数效应。

该方法在0℃至-3℃的环境空气温度下的优点是巨大的；因为这是常规的造雪机不可操作的温度范围。造雪的潜力是巨大的，而且在理论上，1或2天的操作可以为运行一季16周的单个滑雪道提供全部所需的雪，启动基础低至100吨新鲜冰，费用低至300美元。

使用本专利申请中描述的装置和方法的优点说明如下：

●4天后25吨的片冰机产生100吨的冰，温度降到-1℃。

●放置100吨冰通过3台造雪机，速度为每个机器每分钟1吨；产生300立方米的雪，其以1:1的比例与10万升水混合时产生600立方米的雪。(即200吨的重量)

●利用3台机器能够每分钟生产1吨的冰，这个过程大约需要30至35分钟。

●然后，3台机器可产生200吨的雪；而在接下来的60分钟内生产1200立方米的雪；然后，在下面的120分钟内，将产生的1200立方米雪变成2400立方米雪。

●在接下来的4小时内，3台机器可将2400立方米变成4800立方米；以此类推，各机器在24小时期间能够仅以1:1的雪/水比产生7200立方米的雪，重量为24000kg。

●一些滑雪场经营者都知道7200立方米的雪，覆盖1米的深度，可在典型的滑雪季节持续多月。由此，本发明可通过一分钟雪量以最小成本造雪一天保证满足整个滑雪季节的雪量需求。

造雪装置可做成能产生更多或少量的雪，这取决于电机和叶轮风扇的尺寸，加上提供的喷水嘴的数目；在所述系统中使用的冰可以用卡车购买和补进，以用于起动机的需求；或者可使用、更新和回收陈雪来产生更多的雪。

当在室内造雪中心或滑雪场地使用时，可在低温下将冰保持在储藏室中，以在由水制雪时提供更多的冷冻能力。

另外，可使用本发明的方法和装置立即收集、回收和增加由常规雪枪制成的雪。

造雪机在低于冰点的温度下使用高压水泵制造廉价的雪，该高压水泵将水引入到空气流、环境空气中，和/或再循环以产生更多的雪的雪，或通过常规或非常规的造雪方法和设备形成的新冰，如前文所述。

造雪系统的另一个优点是能够回收可以是结冰或泥泞的陈雪，以产生高品质的新鲜雪，其比最初的可用雪体积更大。另外，可收集储存在道路或非滑雪场地上的陈雪来使用。

造雪装置的组件和方法可适用于标准吹雪机，其清洁道路和雪道，并将它们吹到空中；其中，水喷雾或雾可与由吹雪机排出的雪(和空气)流混合。

将本技术应用到吹雪机中，该装置是可动的，并且水可与雪混合以增加积雪效果。

在本发明中描述的装置也可通过添加驱动机构进行移动，以在车辆移动时收集雪和造雪。

使用30kw电机的单个机器具有每小时用回收的雪或用于冰种目的的新冰造雪高达30000kg至60000kg的能力；并且还可提供将添加到由冰所产生的雪中的额外的高达30000至720000升的水，产生了巨大潜力的造雪能力。

当再循环雪用于造雪时，以每千瓦小时10美分的能量成本，制造这种雪的总能量成本将低至300立方米雪为3.00美元。这相当于或比现有的风扇枪生产每立方米雪约为1美分的价格更便宜。

在12小时期限内，用如上所述的造雪装置，一台机器可以36美元的能量成本下产生惊人的3600立方米雪。

注意：雪地移动设备诸如前端装载机、滑移式装载机、反铲挖土机等和装载机器所需的劳动力的成本将附加于此。

另一主要优点是造雪机可在冰点以下的任何温度使用；甚至在冰点之上，雪仍然可通过将冰或循环冰或任何形式的雪引入到机器中产生，所述机器将这些冰变成新鲜雪，其可抛到空气中例如30米或以上，并可在室外或室内滑雪中心使用，用于推广活动或用于雪橇或滑雪的滑雪场的雪。

然而，不同于标准的制冰系统技术，本发明中所描述的造雪系统是有保证的，并且可在任何温度下造雪且易于安装和在滑雪场地操作。

该系统也可通过租用制冷冷却器操作，例如由“Aggreko”(商标)提供，以产生在输水管中制冰的冷却需求，该输水管向造雪装置供料。

当场地拥有传统的风扇造雪机时，这种机器可用本发明的造雪机操作。常规的风扇造雪机位于靠近本发明的造雪机，并操作以引导来自喷嘴(和冷空气)的水的羽流或流动进入由本发明机器产生的雪状颗粒流中，并与之混合。由两台机器产生的合并空气流可增加“滞空时间”，用于水滴转化成雪花和/或以比可能的任意单机离所述机器更远的距离沉积雪花。

在实际应用中，造雪系统技术优选地由三个主要部件组成。

第一部件是输送系统，其准备冰并将冰提供给造雪机的破碎机。第二部件是造雪机风扇/叶轮式破碎机，优选使用US8,403,242中公开的叶轮，它是改进的制冰系统，可将冷冻水转换成高质量的雪，用于许多冰雪相关的应用中。第三部件是水(例如在喷雾或雾中的液滴)，其用泵抽入到雪流中以增加造雪的量。这种水由PLC控制器来控制，以释放适量的水到由叶轮产生的雪中，该叶轮转换引入到雪种中的冰/雪。

制冰的技术相对简单，并且可使用陈雪、从冰冻湖或其它水路收获的冰或利用基于现有技术(包括管、片和块的制冰机)的系统和非标准制冰系统制得的冰。例如，本发明可通过放置在容器中的冷冻水制冰，所述水在零度以下的温度冻结成冰。例如在滑雪场，可能使用直径为25mm-150mm(1'-6')(优选直径为38mm)的充满水的塑料-或金属管，然后利用该系统的制冰部件通过环境空气冻结。

之前所提到的管是充满水的；并且当管接触低于冰点的冷环境空气、低温材料、低温冷却剂溶液或制冷剂时管道内的水全部或部分冻结。

在管中的冰冻结之后，冰可通过局部除霜以机械或手动方式去除，并通过向上的水流和通过流通连接所述管与系统的造雪部件的冰输送管(多根)的水的浮选而自动输送到造雪机，为例如用于滑雪的滑雪道制造高品质的雪。

在冰从所述管除去之后，将管再次充满水，使得该过程可以重复。

所述造雪系统优选地具有组合吹雪机和造雪机，其直接定位在冰输送管的出口端处，使得冰管由冻结产生且由热气除霜释放后，他们浮到水管的出口处，在那里它们被破碎成小片，并从流动的水中分离，被有效地传递到所述造雪机，并转换成雪且快速地从系统中吹到滑雪道上，或者吹到需要使用雪的位置上。

设置如US 8,403,242中公开的造雪叶轮系统，使得冰碎片、冰块，冰管或冰块(剧烈)接触以150km/h至300km/h的速度移动的棒球棒状部件，以使冰被捣碎成细雪状碎片或块，其可被吹到离造雪机高达20米至50米的距离。

可定位或安装一种这样的机器以旋转通过完整的360°，或者通过180°，以用新鲜雪覆盖大的面积。雪覆盖范围可被非常迅速的影响，因为每个机器可利用1个叶轮每小时产生高达50立方米的雪，或利用4个叶轮或延长刀片每小时产生高达200立方米的雪。

在试验中还发现，系统的造雪部件能够每天由1000吨冰产生2500立方米的雪，其构造为占用的空间小，并易于制造和廉价的建造和运行。

目前，许多滑雪场关心全球变暖效应，这使得依赖于寒冷空气温度造雪的现有技术在环境空气温度变得温暖时难以操作或证明资本支出，且作为投资，使用这种昂贵的设备更难以自圆其说。本发明通过提供可一年每天24小时/365天造雪的设备而克服了这个问题。不同于在滑雪场使用的其它常规造雪或制冰应用，本发明可制造高品质的雪；并且造雪过程可通过在滑雪季之前制造并将冰存储数周或数月而开始，从而保证在今年的所定日子全雪覆盖。

此外，滑雪场经营者可提前知道他们将有足够的积雪覆盖，以在预设日期开放滑雪场的一组滑雪道，并且积雪的深度可持续整个滑雪季。

该选项以前从未提供给世界上的任何滑雪场；而且当结合高品质的雪和低成本生产时，本发明将永久改变滑雪场地的运营并带来革命性的产业。

提高本造雪系统的效率的因素包括：

a)在任何温度下简单高效造雪的能力；

b)所有进入该系统中的水转化为雪并吹入到需要雪的区域中；以及

c)接触和粉碎冰的叶轮刀片的速度和结构，以产生可用于多种应用的雪。

下面的图表显示了来自叶轮中心的叶轮叶片最优半径和所需的速度，该速度是叶轮叶片必须移动以产生力来产生并传送雪状颗粒；其中机器是US8,403,242中公开的类型。

叶轮图表信息

上面的图表显示了叶片前端所需的速度，以确保冰变成高质量的雪产品，其能够被抛出距离造雪系统超过20米。

从图表中可以看出，具有50cm长且以1061rpm的速度行进的叶片与长度为20cm且以26515rpm的速度行进的叶片操作相同。

还发现，当一叶片以此速度行进时，将冰送入到这样的转动叶轮的能力对于单一的4-叶片叶轮来说可高达每秒5kg，所述的4-叶片叶轮连接到容量至少为30kw的马达。这将提供每天高达432000kg冰的总生产量。这将相当于24小时内生产1080立方米的新鲜雪。

本发明可采用多种不同形式的这样的机器。例如，具有四个20cm长的叶片的单叶轮系统可连接到标准的电动机，以每日产生很高的造雪容量。为了适应这样的系统，所必须的设备总尺寸需要至少50厘米至77厘米的直径，和进一步的容许度用于机械控制以转动叶轮。可选择地，如果使用了20cm长的叶轮叶片，能够容纳这样的设备的系统的尺寸将小得多，并可能会是先前描述尺寸的10％。当加入到这时，能够加入类似尺寸的叶轮，可以看出，如果多个叶轮加入到该系统中，这样的小单元容量可允许2(即2个叶轮)至10倍多的容量。这样就可产生造雪系统，其中造雪鼓风机部件可具有的能力是每天造雪10000立方米或更多。

非常重要的因素是因为监督雪的撒布和生产所花费的时间可大大减少，使得节省了劳动力和能量需求，因为事实是雪能够在能源价格白天最便宜的时候制造和分布。

还有，因为在叶片端部产生速度以及雪的推力可超过20米，因此将有可能利用这样的系统在零度以下的温度将水粒子抛到空气中，也会以类似于常规手段的方式造雪。

造雪叶轮也可座落在旋转的平台上，其将自动转动单元以获得大面积的均匀积雪覆盖。同时，抛雪筒可上下移动，也获得均匀的覆盖。该机器还可安装在雪地运输车或拖车上，并在围绕山很容易的移动，以增加分布点。

图1是叶轮、供水及雪偏转器的视图，其形成造雪系统的基础，并说明了该系统如何操作。

叶轮1是由不锈钢或其它高冲击金属制成，且冰通过开口2被引入；轴3通过机械传动装置(例如电动马达及变速器)以高转速(见上表)转动，且旋转转动管叶轮6的高冲击风扇叶片5，以粉碎并将(雪状)冰粒以高速度通过出口管4抛出。传感器(未示出)连接到所述叶轮轴上并计算电机上用于吹雪的负荷，且将该数据发送到PLC控制器，其转换该数据以模拟并打开电磁阀，该电磁阀根据雪流以适当的比率，从1：1至12：1，释放水。

由于雪状颗粒在造雪装置耗尽，它们与具有凸起中央线8的雪偏转板7碰撞；雪状颗粒被进一步粉碎并以非常高的速度向上抛出。现在偏转板7是可调节的，并用于以任意角度侧向或向上地吹雪，这取决于板7的曲率和形状。所述板7通过可调节的连接杆9连接到造雪装置1。喷水嘴10连接到水软管11，并供应水到由装置1产生的造雪流中。优选加热所述板、所述喷嘴和导水管，以防止在操作期间冻结。

图2示出了造雪装置1和构成该装置的部件。料斗21收集冰，并供料给叶轮26，如先前图1所述。叶轮26连接到马达22，其具有转动叶轮26的皮带轮和皮带23。输送系统28，将在下面更详细的描述，以一定的方式设置，优选安装并连接到所述叶轮上。可调节的偏转板27连接到该装置，喷水嘴30连接到输送软管31，其具有在该装置上的连接器30，其然后连接到供水软管35上。

因为雪34是向上抛出的，因此水从32引入并随着水分子冻结在从所述叶轮33吹出的雪外部而在雪流中结冰，并且随着落到地面之前继续与水滴碰撞而增强。

图3和图5示出了用于该装置的输送系统。

图3示出了连接到螺旋和轴51的输送机50。冰或待回收的陈雪通过开口48引入，所述开口48具有金属栅49，以确保只有尺寸为100mm以下直径的颗粒引入到系统中。输送机50由框架52连接至料斗53，其放置在上面并与图5中所示料斗42连接。

参照图5，料斗42使得冰被输送到所述叶轮43，其通过连接到电动机(未示出)的皮带轮44驱动。雪叶轮、电动机和料斗容纳在壳体41中，并且雪通过出口46排出并抛洒到偏转板45上。

图4示出了在外壳68中的降雪装置61，外壳68配置成看起来像喷气发动机的机舱。料斗62连接到叶轮机构63，其通过皮带轮和皮带65由电机64驱动。所产生的雪通过开口66排出，并且开口66连接到偏转板69。电气控制和水连接由圆形交换机引入以提供足够的水来优化雪生产67，该圆形交换机具有PLC控制器，其监测来自传感器的数据，该传感器测量空气温度、湿度、电动机负载(例如电流输入)。

图6示出了用于PLC控制器的示意性电路图。电动机1连接到电压/安培/转矩测量传感器2，其将数据发送到PLC3。PLC3打开电磁阀4，其向导水管5供料，导水管5根据所测量的负荷供给喷嘴6。例如，如果负载是以安培测量，并且向电动机的输入电流范围是40A-50A，则所有的电磁阀将打开，以提供最大的水流通过喷嘴。然而，如果输入电流的范围是25A-30A，那么只有例如电磁阀7将打开。以最小的输入电流，则无电磁阀7打开。额外的传感器可监测环境温度、空气湿度、水温度、风速和/或方向和/或其它因素，以确保造雪中的最大效率。

图7示出了移动喷射装置的示例，其在所产生的雪被施加于此之前预润湿滑雪表面。所述喷射装置也可用于通过在冰点温度以下简单地将水喷到山上而在滑雪道上产生冰。当水变成冰，冰由带刀片和刮板的机器收获，并且冰通过降雪装置投入并造雪。所述冰也可存储供以后使用。

图8示出了进入的雪状颗粒是怎样被指引以撞击在叶轮板809的叶轮叶片810或811上。

图9示出了混合来自喷嘴801到空气或来自造雪装置804冰流802中的水喷雾的一种方法，来制作高品质的雪803。可以看出该方法如何有效的用于造雪，且如何容易地将水与空气或由该新发明生产的雪的冷流混合。图12示出了喷嘴的一个例子，其将在下面参照图24详细描述。

图10示出了混合来自喷嘴713的水喷雾的另一种方法。在这种方法中，喷嘴713围绕排出管711连接，且水喷雾714与大体积的空气或由叶轮叶片712所产生的雪混合。用此方法，雪可以在任何温度和任何湿度下来制造。

图11示出了雪由图9中描述的机构使用这样的方法被吹出。

图11示出了由喷嘴和冰方法制造的高品质雪。所述雪是非常多的粉末形式。

图13示出了导向叶片的可选位置的示例，该导向叶片可围绕轴转动，该转动由致动器(未示出)产生，以获得在滑雪场的雪的最大分布。

图14示出了在室内滑雪中心或室外滑雪场自动或半自动造雪的方法，其中水流101以一可控速率被引入通过电磁阀102到造雪装置100的出口103。雪104被收集在料斗105中，该料斗105的排出阀106连接到螺旋输送机，其具有输送机部件107和108(它们可以铰链地或弹性地连接在一起)，以输送雪到造雪装置100的雪入口109。

图15示出了降雪机构的高级版本，其允许制得的雪被抛出很远。该抛掷机构可用于“冰到雪”或“水和冰到雪”的操作。当待抛掷的雪需要增加20米的距离时添加该装置。参照附图，造雪装置示为201，冰和空气通过开口209加入。随着冰进入造雪装置中，冰被转换为雪，并与水喷雾203混合，雪从机器以高速在点206抛入到抛掷机202的转动传送带中，雪在这个过程中被抛出很大的距离205。所述抛掷机是由一系列所示的滑轮和环形输送带组成，其增加了出来的雪的速度，并将其高抛到空气中且离该机器有很远的距离。

图16示出了屋顶输送机系统，可设置为直接向造雪机或地面供应冰或雪，使得能够在室内滑雪中心的许多地点进行造雪。

图17示出了该装置的新设计，其可由柴油、汽油、天然气或电动马达来操作。

图18示出了使用中的该装置，其中所述旋转叶轮以2300rpm转动，并且空气被引入到风扇叶轮中。添加冰或雪并且制得的雪与引入到已制成的雪中的水滴混合，水被冻成雪，增加了原来的雪的生产。

图19示出了前端装载机，其将再循环雪供给到连接螺旋推运器的料斗中，该螺旋推运器向造雪装置供料。

图20示出了储冰室，其在屋顶中具有商业制冰机，收集冰用于后续造雪使用。

图21示出了在使用中的该装置，其仅具有在机器的前部工作的喷雾射流，水喷雾被吹入到低于冰点的环境中以类似于常规造雪机的方式造雪。

图22示出了该装置添加再循环雪或冰且制造新鲜雪的结果。

图23示出了在机器前部的偏转板，还示出了在机器前部的喷嘴板。每个水管件最多可容纳10个喷嘴；多达8个水管可连接到所述板的前部。该水由泵(未示出)或连接到2英寸给水配件的供水系统引入。水喷雾将连接到电加热器以确保喷嘴在寒冷的天气不冻结和阻塞。

图24示出了用于该机器的喷嘴，可以每分钟1-20升的流速供应。每个喷嘴具有7个小喷嘴，并随着高压喷雾被释放，产生的水滴碰撞并产生更小的水滴。喷嘴可设置为黄铜或不锈钢的，并且可使用有类似特征的其它喷嘴。

图25示出了雾喷嘴如何向上喷洒并与雪或冷空气剧烈地混合，所述雪或冷空气随着它们离开偏转板而越过喷嘴的顶部；以及图26示出了在喷嘴板任意侧上的侧喷嘴，其以较大的力向内喷洒以确保水粒子雾包含在某区域内，其中所述水滴会与通过雾喷吹的空气和雪混合。

图27示出了该装置的基本内部结构，具有通过皮带和滑轮2连接叶轮风扇3的电动机1。空气和再循环雪或冰通过料斗4引入，料斗4连接到雪/冰饲料螺旋推运器5，它快速连接到所述叶轮4，并成为一个单一的单元6。所制造的雪或空气仅通过出口7吹入到所述偏转板和喷嘴(未示出)中，电控盒8控制该装置的所有功能，包括电磁阀，其开放适量的将要添加到雪混合物中的水，其由在叶轮和当时环境空气温度中的雪生产计算。雪生产的速率较大，环境空气温度越低，更多的水可以引入到雪状颗粒的流中。

图28示出了根据本发明的装置的另一个实施方式的外部视图，并且本领域的技术人员将注意到，它对于能够有效生产的高容量的雪是相对紧凑的。

在图28中，将要注意的是该装置安装在轮式手推车或拖车上用于从站点到站点的轻松传输。

图29是本发明的又一实施方式的部分截面示意图，它安装在滑板或滑雪板上用于运输。本领域的技术人员将理解的是，该装置的操作如上文所述。

图30是底面图，示出了连接水流和导水管的电磁阀；而图31示出了布置在沿导水管的列和行中的喷嘴。通过控制水流过喷嘴，水滴引入雪状颗粒流中的速率可精确地控制，为例如目前正在经历的基于周围空气温度/空气湿度/风速条件下的最大雪生产。

在某些应用中，这将是不可能的或不经济的提供材料搬运设备，如滑移转向装载机，以将部分/全部产生的雪输送回造雪机，用于“再造”过程来产生额外的积雪。图32至34示意性地示出了可选择的安排，在此至少一部分的来自雪流所产生的雪由偏转板或偏转器口DP1、DP2、DP3啮合，并经由再循环软管RH1、供料板FP1或机械(即连续皮带)输送机MC1被传回造雪机，或回到连接所述入口的料斗H1；H2；H3回到造雪机。

可选择地，如图35示意性地所示，雪捕捉漏斗(或料斗)SCF1可位于某位置处或之内，在该位置处产生的雪落在地上，并将收集的雪通过参考图32至34如上文所描述的任何传送装置输送回造雪机。

如图36和37示意性所示，雪更优选地从雪捕捉漏斗SCF1经由抽吸软管SH1输送到造雪机，该抽吸软管SH1具有可密封地连接到用于所述叶轮I的所述壳体IH1的盖板CP1；其中叶轮I在抽吸软管SH1内产生了部分真空以将雪吸入壳体IH1中。在本实施方式中，操作叶轮I将冰/再循环雪粉碎为新的雪颗粒，水加入到其中以产生新的雪；而且还提供了将再循环的雪沿着所述抽吸软管SH输送回造雪机所需的抽吸。

所有的这些实施方式是针对尽量减少设备的要求，以将至少一部分产生的雪返回到造雪机；同时提高了造雪的资本和运营成本。

在某些应用中，可能优选的是，所产生的雪被引导到输送装置，例如螺旋推运器或皮带输送机，其可将所产生的雪输送到滑雪道上某个可能难以以其它方式接近的位置。

从上面的描述，对本领域技术人员将是很容易显而易见的是，可对上文描述的实施方式作出许多变化或修改而不脱离本发明。

Claims (7)

1.一种用于造雪的方法，包括以下步骤：

a）由冰形成雪状颗粒；

b）将至少一个雪状颗粒流吹入到环境空气中，该环境空气具有正好高于或低于水的冰点的温度；以及

c）将水滴的喷雾或雾引导进入流中以形成雪花；和

d）在重复步骤a)-c）至少一次后，在步骤b）之前抽真空并将至少部分的雪花加入到雪状颗粒中。

2.根据权利要求1的方法，其中：

雪状颗粒作为水滴的成核剂以协助所述雪花的形成。

3.根据权利要求1的方法，其中通过造雪机腔室内的叶轮将雪花抽真空到造雪机的腔室内。

4.根据权利要求1的方法，其中：

在步骤d）中，所有的雪花都加入到雪状颗粒中，直到已经产生所需量的雪。

5.根据权利要求1的方法，其中：

在步骤a）中，雪状颗粒由在造雪机中的块冰或碎冰形成。

6.根据权利要求1的方法，其中：

现有的雪加入到雪状颗粒流中，以提供用于水滴的进一步的成核剂。

7.根据权利要求1的方法，其中：

来自湖泊、水路、贮存容器或其它本地来源的冷冻冰或由制冰机生产的冰添加到雪状颗粒流中。