CN1479850A - 制雪方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种制雪方法和设备，其中，在冷却介质(1)里的柔软储器(2)里的水(3)转换成雪和/或结晶冰屑。储器(2)周期地膨胀和收缩，使结晶冰屑脱离储器(2)的内侧壁表面。当储器(2)里充满结晶冰屑时，可通过抽吸或吹风输出结晶冰屑。

Description

制雪方法和设备

技术领域

本发明涉及制雪方法和设备。本发明特别涉及、但不限于一种改进的制雪方法及其设备，以制造人造雪和结晶冰屑，以便用人造雪覆盖滑雪坡道；用于室内滑雪中心；以及用于冰的商业销售或家庭的或冷却的需要。

背景技术

美国专利第5,297,731号(Alfio Bucceri)公开了一种制雪技术和设备，其中，结晶冰屑形成在许多软管里，并通过经过在软管上的滚筒机构而被除下。该机械只限于制雪的特定范围内，且笨重和难以环绕着该地方移动。因此，这种机器不能在没有准备的或高低不平的地方方便地使用。冷却剂的要求是高的，而一个漏洞可能导致昂贵的更换。该机器不能经济地生产以批量供应，因为需要许多工时来生产这种机器。除下结晶冰屑的方法可能使机器停工，因为只有一个滚筒机构在许多软管上工作。因此，如果一个软管失效，其它所有的软管因进行修补而待工。此外，成品有时候对于立即使用来说太湿，需要进一步排水。且软管由于机器的复杂性而只能限于短的长度。

国际专利申请PCT/AU99/00312(国际公开号WO 99/56067)(Alfio Bucceri)公开了一种具有至少一个柔软的软管组件的制雪机，它带有与水供应器连接的内侧软管和从冷却器接受冷却剂的外侧护套。形成在内侧软管里的冰/雪通过膨胀在外侧护套里的压碎软管而被除下，通过管道输入内侧软管的加压空气可输送干的结晶冰屑至软管组件的端部。在一个实施例里，利用一对滚筒使软管组件变形，这对滚筒沿着轨道一致移动，以释放形成在内侧软管的壁上的冰。

PCT/AU99/00312的方法和设备的缺点包括，必须在外侧护套里具有最多3个软管，即内侧软管、压碎软管和加压空气软管；以及内侧软管和外侧护套的壁厚度必须相当厚，以便经受通过滚筒组件的变形，而内侧软管的厚度尤其将减少自外侧护套里的冷却剂至内侧软管里的水的热传递的速率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的制造人工雪和/或结晶冰屑的方法，该方法比国际专利申请PCT/AU99/00312公开的方法更简单。

本发明一个首选的目的是提供一种可用于任何气候条件的、没有低温和/或低空气湿度要求的方法。

本发明的另一个首选的目的是提供一种具有改进的、从冷却介质至水(或水基混合物)的热传递的方法，从而由水形成雪和结晶冰屑。

本发明的又一个首选的目的是提供一种使用较少的水、由此允许引导至储器里的所有的水以非常快的速率转换成雪或结晶冰屑的方法。

本发明的又一个首选的目的是提供一种方法，它通过限制活动零件的数量或使活动零件的数量减至最低程度而将对储器的危害减至最低程度。

本发明的又一个首选的目的是提供一种实现该方法的设备，其中，制造和组装的成本被显著地减少。

本发明的其它的首选的目的将从下面的描述中变得更加清楚。

在说明书中，术语“储器”将用来包括一个或多个软管、管子、筒、导管等；其中，储器较佳的是具有外壁，它包括弹性的柔软材料，或用弹性的柔软材料制造。

在说明书中，术语“水”将包括水或水/表面活性剂混合物等。适当的表面活性剂包括“SNOWFOAME”和“FXSsnow”(商标)。

一方面，本发明涉及一种制雪方法，它包括以下步骤：

(1)将处于至少部分收缩状态的柔软的储器设置在冷却介质里；

(2)用水至少部分充填储器，允许自水至冷却介质的热传递，从而在储器里产生雪和/或结晶冰屑；

(3)给储器施加膨胀力，使储器至少部分地膨胀，由此从储器内壁表面上除下雪和/或结晶冰屑；

(4)减少膨胀力，以便在储器里再产生雪和/或结晶冰屑；

(5)重复步骤(3)和(4)，直至储器里所有的水至少基本上转换成雪和/或结晶冰屑；以及

(6)从储器里输出所述的雪和/或结晶冰屑，以便能重复本方法。

较佳的是，步骤(3)和(4)在取决于储器里产生雪和/或结晶冰屑的速率的周期率下实现。

较佳的是，步骤(3)和(4)连续地实现，以使储器的壁表面连续地运动。

较佳的是，冷却介质是环境空气或液体(例如，盐水或水/乙二醇混合物)，它们较佳的是通过使冷却介质经过一致冷装置或经过一可操作地与一致冷装置连接的热交换器维持在预定温度或之下。

较佳的是，步骤(3)通过将压缩空气输入储器实现，而步骤(4)通过从储器里放出或释放空气实现。较佳的是，将压缩空气输入和放出储器是通过由计算机处理的或类似的定时装置控制的阀实现的。

较佳的是，步骤(6)是通过释放安装在储器一端部的夹子或密封装置、及引导压缩空气至储器的另一端部实现的，压缩空气有助于雪和/或结晶冰屑通过储器的一端部的运输。

另一方面，本发明涉及一种制雪设备，它包括：

在一保护壳体里的冷却介质；

至少部分地充填水的许多储器；

施加一至少间歇的或可循环的膨胀力给储器的装置，以使储器至少部分地膨胀和收缩；以及

输出在储器里产生的雪和/或结晶冰屑的装置；其中：

自水至冷却介质的热传递在储器里产生雪和/或结晶冰屑；以及

通过膨胀力产生的储器的至少部分膨胀从储器的内侧壁表面除下雪和/或结晶冰屑。

较佳的是，保护壳体是柜桶，它具有较佳地隔热的侧壁、端壁、底板和任选的可卸下的盖子。

较佳的是，冷却介质是空气或液体，较佳的是盐水或水/乙二醇混合物。

较佳的是，储器是由不透水的、柔软的、可膨胀的及在低温使能够维持柔软的材料制造。较佳的是，储器具有由诸如特氟纶、聚氨酯、尼龙或类似的塑料或橡胶材料构成的、阻挡冰形成的光滑的内侧衬垫，并可涂敷诸如亚麻油的东西粘不上的涂层。

较佳的是，储器的保护外层由包括薄壁聚丙烯、塑料、织物或金属纤维的柔软材料或纤维形成。  (根据供内侧衬垫用的材料的选择，外层可省略，以便改进储器里的水与冷却介质之间的热传递。)

较佳的是，储器包含在一笼罩或附加在其上的柜桶里，以便维持储器与冷却介质的热传递接触。

较佳的是，至少部分膨胀储器的装置包括压缩空气供应器、液体泵或真空泵；而与一控制系统较佳地连接的阀能使储器以预定的周期膨胀和收缩。

较佳的是，从储器里输出雪和/或结晶冰屑的装置包括压缩空气、泵和/或重力。

较佳的是，可释放的密封装置可操作地关闭储器的一端部。较佳的是，密封装置包括在一可伸缩的气缸上的、可向外与储器啮合的夹具，一关闭阀或在储器里的可膨胀的囊状物。

附图的简要说明

为了充分地了解本发明，下面将参考附图描述较佳实施例，其中：

图1是实施该方法的设备的示意的侧视图，其中，柔软的储器被收缩/放气；

图2是同样的设备的视图，其中，柔软的储器被膨胀/充气；

图1a和2a分别是柔软的储器在收缩/放气和膨胀/充气状态时的端视图；

图3是实施该方法的设备的第一实施例的立体图，为了清楚起见，省略了部分零件；

图4是图3中的设备的示意的侧视图，其中，辅助装置用方框显示；

图5是对应于图3的、设备的第二实施例的视图；

图6是设备的第三实施例的类似的视图；

图7是用于第四实施例的柔软的储器(或软管)的示意的立体图；以及

图8是柔软的储器和密封装置的示意的剖视侧视图。

具体的实施方式

现在参看图1、1a、2和2a，以便详细地描述本发明的操作。

流体冷却介质(例如，盐水)(或空气)1储存在一适当的保护壳体、例如一顶部敞开的柜桶里。冷却介质1是通过冰点之下的环境空气温度、热泵、冷冻机等产生的，冷却介质1可经过被冷冻机冷却的热交换机。

水3至少部分地充填储器2，储器2较佳的是矩阵形式布置，以允许储器2的外表面和冷却介质1之间的密切接触。

储器2由对水密封的材料制造，是柔软的，可充气的，且在低温时能保持柔软。

雪是通过将来自储器2里的水的热量传送给冷却介质1形成的。结晶冰屑由于储器的机械操作及冷却介质1的冰点之下的温度而开始形成在储器2的内壁表面和/或水3中。

储器2的机械操作使储器2内壁表面上的结晶冰屑被重复除去，机械操作是通过储器2里的压力的循环的增加和减少实现的。该机械操作使储器2的壁不断运动，当其与储器2内壁表面的不粘东西的性能结合时，它允许产生或形成百万计的均匀的结晶雪。

机械操作装置4可是用来改变储器里的压力的任何方法，并可包括下列所述：

一压缩空气供给器，它在循环地操作以膨胀和收缩储器；

一泵，较佳的是没有单向阀的隔膜泵，它循环地操作，以便连续地注满和抽空储器；

一真空泵，它循环地操作，以便稳定地减少和增加在流体管路上的空气压力；或者

一吹风机，或类似的液压力，能够间歇使用，它使储器的壁稳定地运动和变形。

图1a和2a是储器的示意的端视图，它们分别显示了在收缩和膨胀时的形状的例子。

较佳的是，储器2具有用诸如柔软的特氟纶(Teflon^TM)、聚氨酯、尼龙或类似的塑料或橡胶的材料制造的内层，它们是有弹性的，以便在壁上形成冰。内壁表面可用东西粘不上的涂层、如亚麻油处理。储器2的外层可是任何柔软的材料或纤维，它们能进行高的热传递，并具有经受7psi/210kpa的能力，用作储器2外层的适当的结构材料包括薄壁聚丙烯、塑料、织物或金属纤维。

此外，可使用诸如铺设的扁平软管的专利材料。

在一段时间后，储器2里的所有水将转变成结晶冰屑。该时间将变化，并取决于水的进入温度，冷却介质1的类型和温度，所使用的机械操作的类型，做储器内层及外层的材料等等。

当时间一过，形成于储器里的雪可通过压缩空气6吹出，或通过泵从储器里抽吸(或在重力下流动)至使用或储存点。

然后，通过泵7在储器2里重新充水，重复上述工艺，直至产生所需数量的雪所需的时间。

整个制雪工艺可通过DDC或可编程序逻辑控制器控制，它们监控使用中的系统的全部操作。

现在参考图3和4来更详细地描述该方法，这些图显示了具有36个、如上所述那样工作的雪储器2的制雪设备。雪储器2可以任何尺寸预制，并具有共三层、每层12个如上所述的储器的构造。在这个例子里，用压缩空气来操作储器2。

冷却介质1包含在顶部敞开的、用不锈钢、铝、镀锌铁或其它适合于容纳水的材料制造的柜桶10里；柜桶的壁、可卸下的盖子及底部较佳的是绝热的。矩形笼罩2A包括36个矩形不锈钢隔间，但它们也可以是正方形的或椭圆形的。各隔间可定位储器2，并将储器2保持在冷却介质1的水平面之下，冷却介质1稳定地保持在低温并重复循环地通过柜桶10。

冷却介质是水和防冻剂混合物(例如，盐水或水/乙二醇)，它们通过泵111被泵入柜桶10里。冷却介质1通过利用自然环境条件的热交换器或通过机械的热泵被冷却至冰点之下。冷却介质1通过进口8泵入柜桶10，并通过出口9离开柜桶，而冷却介质1的水平维持在覆盖笼罩2A的顶部，而储器2成三层位于笼罩2A中。

升降气缸12通过升降凸耳与笼罩2A连接。为便于维修或当系统不使用时，包含在笼罩2A里的储器2可通过升降气缸12从柜桶10上升至冷却介质之上。

在柜桶10一端的可伸缩的气缸13通过向下的压力可操作地密封储器2的一端，这样，通过打开与压缩空气20的接收器连接的螺线管17使空气可注入储器2，压缩空气20被用来膨胀和缩小储器2，从而制造结晶冰屑。当可伸缩气缸13从储器2收缩而电磁阀17关闭时，加压空气逸出，而储器2恢复至其正常的(收缩的)椭圆形位置(见图1a)。

歧管组件15由用于各储器2的三根歧管和三个电磁阀组成。电磁阀17可电操作并与PLC控制器18连接，控制器18编程以操作系统。电磁阀17与歧管连接，而歧管与压缩空气接收器20和与供水系统连接的水泵19连接。对进入储器2的压缩空气和水进行控制，以便如此前参考图1和2所述的制造结晶冰屑。

储器2通过储器夹具与在歧管21上的一组储器后部连接，雪从歧管21喷出。

在图5所示的替换的实施例里，该机器由一组由铝、钢或塑料制造的柜桶组成，它们整齐地配合安装在各自的顶部。以彼此安装在顶部的方式进行安装将允许不限高度的制雪机。

柜桶22以相同的比例制造，且各包含一层矩形隔间，它们分隔和包含制雪储器2。任何数量的柜桶可彼此安装在顶部。这些柜桶被设计成允许冰点之下的冷却介质1沿着箭头23所示的流动路径落入紧靠其下面的柜桶里，直至它被收集在最下面的柜桶里。当冰点之下的冷却介质处于底部柜桶里时，它从出口24被泵送至一冷却器，以便再次冷却，并通过位于机器顶部的进口25再循环通过制雪机。利用此前所述的相同的部件和操作方法制造雪。较佳的是，机器的外侧覆盖隔热层，以便使冷却介质1向周围环境的流失降至最低程度。

图6显示了本发明的第三实施例，它以带有内藏储器密封设备的单机组的、成套的、可变长度的制雪机的形式出现。该机器包括一个用高密度塑料或金属材料制造的外侧矩形金属部分，它可用隔热的覆盖层覆盖。一个或多个制雪储器28包含在金属外侧管状部分26的长度里。

制雪储器具有新颖的内置可膨胀的橡胶储器密封装置27，它位于制雪储器的端部内，以便密封制雪储器的端部。制雪储器密封装置的一个例子在图8中有详细的显示。

其它的可膨胀的橡胶或塑料可用来密封储器。密封装置27通过配件28a连接在PLC控制的文丘里型真空/空气阀29上，而真空/空气阀29与一压缩空气供应器30连接，供应器通过抽真空收缩储器28，通过输入压缩空气膨胀储器28。制雪储器28的供应端通过储器后部31和配件32与电磁阀33连接，而电磁阀33与压缩空气供应器34连接，以便输入压缩空气使储器28运动和雪喷出；并且还与电磁阀35连接，而电磁阀35与一水泵36连接，以便输入制雪用的水。设备的两端除了制雪储器开口37外被密封，冰点之下的冷却介质1被引导通过进口38，并通过塑料或金属制造的内管39连接至对角线位置的一较高水平处。被泵送通过系统以制造雪的冰点之下的冷却介质1通过出口40被排出管39，并通过泵42被输送和再循环通过冷却器41。

图7是16个储器的便携式制雪机的简略视图，其中，16个图6所示的矩形管互相堆叠，形成一可家用的小机器。相反，管的长度可用最多100米的长度、并以排和层的多种方式堆叠，以形成非常大的制雪机。

参看图8，下面将详细介绍制雪储器28和安装在储器28里的、可阻断储器28与压缩空气供应器的密封装置27。

所示的制雪储器28具有一内侧的、东西粘不上的衬垫44，以及形成储器的外侧的、耐压的衬垫45。带有适当的配件的储器尾部件46可配合安装在储器的两端部。可膨胀的密封囊状物或管状物27在储器内完全膨胀时具有略比储器28大的直径。收缩时，密封囊状物27收缩至储器的上壁，以确保不可能发生堵塞。密封囊状物通过粘结或焊接在内侧衬垫44上而固定在储器的壁上，或通过将两管状物固定在内侧金属环50上的储器夹子49而固定到位。此外，密封囊状物27可嵌入储器尾部件46内，然后连接在制雪储器28的端部以供使用。密封囊状物27具有一固定在适当位置上的阀51，并通过管道连接在一压缩空气配件上，以便在制雪工艺中需要时使囊状物27收缩。

本技术领域的技术人员将容易地知道，本发明的方法和设备能够有效地和经济地制造雪和/或结晶冰屑，而它们具有广泛的用途。储器的机械操作确保结晶冰屑从储器的内壁表面除去，以及当储器里的所有水转换成结晶冰屑时可从储器里输出。

在不脱离本发明的情况下，对所述的和所示的实施例可作出各种变化和改进。

Claims (17)

1.一种制雪方法，包括以下步骤：

(1)将处于至少部分收缩状态的柔软的储器设置在冷却介质里；

(2)用水至少部分充填储器，允许自水至冷却介质的热传递，从而在储器里产生雪和/或结晶冰屑；

(3)给储器施加膨胀力，使储器至少部分地膨胀，由此从储器内壁表面上除下雪和/或结晶冰屑；

(4)减少膨胀力，以便在储器里再产生雪和/或结晶冰屑；

(5)重复步骤(3)和(4)，直至储器里所有的水基本上转换成雪和/或结晶冰屑；以及

(6)从储器里输出所述的雪和/或结晶冰屑，以便能重复本方法。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)在取决于储器里产生雪和/或结晶冰屑的速率的周期率下实现。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)和(4)连续地实现，以使储器的内表面连续地运动。

4.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，冷却介质、环境空气或液体通过使冷却介质经过一致冷装置或经过一可操作地与一致冷装置连接的热交换器维持在预定温度或之下。

5.如权利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)通过将压缩空气输入储器实现，而步骤(4)通过从储器里放出或释放空气实现。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，将压缩空气输入和放出储器是通过由计算机处理的或类似的定时装置控制的阀实现的。

7.如权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，步骤(6)是通过释放安装在储器一端部的夹子或密封装置、及引导压缩空气至储器的另一端部实现的，压缩空气有助于雪和/或结晶冰屑通过储器的一端部输出。

8.一种制雪设备，包括：

在一保护壳体里的冷却介质；

至少部分地充填水的许多储器；

施加一至少间歇的或可循环的膨胀力给储器的装置，以使储器至少部分地膨胀和收缩；以及

输出在储器里产生的雪和/或结晶冰屑的装置；其中：

自水至冷却介质的热传递在储器里产生雪和/或结晶冰屑；以及

通过膨胀力产生的储器的至少部分膨胀从储器的内侧壁表面除下雪和/或结晶冰屑。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，保护壳体是柜桶，它具有隔热的侧壁、端壁、底板和任选的可卸下的盖子。

10.如权利要求8或9所述的设备，其特征在于，冷却介质是空气或液体，较佳的是盐水或水/乙二醇混合物。

11.如权利要求8至10之一所述的设备，其特征在于，储器是由不透水的、柔软的、可膨胀的及在低温时能够维持柔软的材料制造。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，储器具有由诸如特氟纶、聚氨酯、尼龙或类似的塑料或橡胶材料构成的、阻挡冰形成的光滑的内侧衬垫，并可任选地涂敷诸如亚麻油的东西粘不上的涂层。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，储器的外层由包括薄壁聚丙烯、塑料、织物或金属纤维的柔软材料或纤维形成。

14.如权利要求8至13之一所述的设备，其特征在于，储器包含在一笼罩或附加在其上的柜桶里，以便维持储器与冷却介质的热传递接触。

15.如权利要求8至14之一所述的设备，其特征在于，至少部分膨胀储器的装置包括压缩空气供应器、液体泵或真空泵；而与一控制系统连接的阀能使储器以预定的周期膨胀和收缩。

16.如权利要求8至15之一所述的设备，其特征在于，从储器里输出雪和/或结晶冰屑的装置包括压缩空气、泵和/或重力。

17.如权利要求8至16之一所述的设备，其特征在于，可释放的密封装置可操作地关闭储器的一端部，密封装置包括在一可伸缩的气缸上的、可向外与储器啮合的夹具；一关闭阀；或在储器里的可膨胀的囊状物。

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