CN212820550U - 超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机，所述超音速造雪喷嘴包括空气流道和水流道，所述空气流道上设置有拉瓦尔喷管段，所述水流道与所述拉瓦尔喷管段的扩张段连通。本实用新型提供的超音速造雪喷嘴使冷水雾化效果更好，成雪率更高，没有多余的水汽散失到空中，湿度不会明显增加，且不消耗空气中的冷量，不增加室内环境温度，进而能够整体节约能耗并持续造雪。

Description

超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机

技术领域

本实用新型涉及人工造雪设备领域，特别是涉及一种超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机。

背景技术

人工造雪机原理很好理解，就是由水和压缩的高压空气充分混合，经核子喷嘴分散形成细小水雾，然后由喷射系统通过大功率的风机吹出，产生晶核体。1950年美国人Wayne pierce、Art Hunt和Dave Richey实用新型了第一台造雪机。主要原理是利用压缩空气将水喷洒在处于寒冷条件下的空气中，来实施人工造雪。这也就是后来雪炮的雏形。1958年Hanson申报了一种新型的造雪机，风扇造雪机，克服了原压缩空气型造雪机的一些不足之处，并选择使用了成核剂。1969年，哥伦比亚大学的Erikson,Wollin,和Zaunier申报了著名的Wollin专利。它是通过特殊的旋转风机，运用机械的方式使从后部进入的水变成原子化的水滴，水滴离开前段时就凝固并变成雪，该专利促成了风扇型造雪机的发展。

室外滑雪场受季节和地域限制明显，为了全天候和全区域滑雪，室内滑雪场近几年逐渐兴起，它是使用制冷系统将温度保持在0度以下，然后人工造雪，利用除湿系统将造雪过程中产生的水汽除掉。现有的雪炮造雪机不能适用于室内造雪，因为室内空间是有限的，造雪产生的热量会使室内温度很快上升到0度以上，多余的水汽漂浮在空气中，湿度上升也很快，造雪只能持续20多分钟。

现有的室内造雪机技术和雪炮的技术一样，只是把造雪机做的很小，造雪量也只有雪炮的二十分之一或三十分之一。造雪量小了发热量也变小，水汽散失也变小，发热量与制冷系统的降温能力相匹配，水汽散失量与除湿系统能力相匹配，因此造雪机可以持续造雪。虽然现有的室内造雪技术可以实现持续造雪，但是造雪的周期很长，往往需要1个月以上的时间。另外为了增加成雪率，室内环境温度需要降低到-8℃左右，所以制冷系统能耗很大。

由此可见，上述现有的室内造雪机在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的超音速造雪喷嘴及包含其的超音速室内造雪机，实属当前重要研发课题之一。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种超音速造雪喷嘴，使其能够在室内造雪时不增加室内环境温度，持续造雪，而且造雪量大，造雪周期缩短，从而克服现有的造雪喷嘴的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种超音速造雪喷嘴，包括空气流道和水流道，所述空气流道上设置有拉瓦尔喷管，所述水流道与所述拉瓦尔喷管的扩张段连通。

作为本实用新型的一种改进，所述空气流道包括直管段和拉瓦尔喷管段，所述直管段和拉瓦尔喷管段相接并内部连通，所述直管段和拉瓦尔喷管段外安装有锁紧螺帽，所述锁紧螺帽的外壁设置有第一进水孔，在所述拉瓦尔喷管段的外壁设置有第二进水孔，所述第一进水孔和第二进水孔相接使得拉瓦尔喷管段内部与锁紧螺帽外部径向连通，形成所述水流道。

进一步地，所述第二进水孔位于扩张段靠近出口的三分之一处。

进一步地，所述拉瓦尔喷管段的收缩段内壁面斜率大于扩张段内壁面斜率。

进一步地，所述第二进水孔的轴线与所述拉瓦尔喷管段的轴线相垂直。

进一步地，所述直管段的一端设置有沉孔，所述拉瓦尔喷管段整体呈圆管状，外壁设有凸起的档环，所述拉瓦尔喷管段的收缩段一端插入至直管段的沉孔中，档环抵在直管段的端面上，使得直管段和拉瓦尔喷管段能够紧密贴合并内部连通，所述拉瓦尔喷管段插入所述直管段的沉孔处，在拉瓦尔喷管段外壁与直管段内壁之间设置有密封圈。

进一步地，所述锁紧螺帽套装在直管段和拉瓦尔喷管段之外，所述直管段和拉瓦尔喷管段的外壁与锁紧螺帽的内壁紧密贴合，所述锁紧螺帽的内壁与所述拉瓦尔喷管段的外壁之间设置有两道密封圈，两道密封圈的位置分别位于水流道的前后两侧。

进一步地，所述直管段外壁设有外螺纹，所述锁紧螺帽内壁设有内螺纹，所述直管段与锁紧螺帽之间螺纹连接。

此外，本实用新型还提供了一种超音速室内造雪机，使其降低造雪能耗，造雪量大，造雪持续，且造雪周期缩短，从而克服现有的室内造雪机的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种超音速室内造雪机，包含上述的超音速造雪喷嘴。

作为进一步改进，数个所述超音速造雪喷嘴均匀安装在装配盘上同时工作。

采用这样的设计后，本实用新型至少具有以下优点：

1、压缩空气和高压冷水在拉瓦尔喷管段内掺混后喷出，能够使气流喷射速度超过音速，气流超过音速后与管壁摩擦产生音爆即超声波，超声波能够将水分子切割的更为细小，雾化效果好，成雪率高，没有多余的水汽散失到空中，室内湿度增加不明显。

2、气流越过喉部后急剧蒸发，吸收热量，使气流温度降低，细小水滴结晶成雪，不消耗空气中的冷量，所以不增加室内环境温度，可以持续造雪，而且造雪量大，造雪周期缩短。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型提供的超音速造雪喷嘴的正向剖面视图。

图2是本实用新型提供的超音速造雪喷嘴的三维视图。

图3是直管段的正向剖面视图。

图4是拉瓦尔喷管段的正向剖面视图。

图5是锁紧螺帽的正向剖面视图。

图6是超音速造雪喷嘴与装配盘的装配三维视图。

附图标记说明：1-直管段；2-拉瓦尔喷管段；3-锁紧螺帽；4-第一进水孔；5-第二进水孔；6-沉孔；7-档环；8-收缩段；9-喉道；10-扩张段；11-密封圈槽；12-超音速造雪喷嘴；13-装配盘；14-外螺纹；15-内螺纹。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本实用新型提供一种超音速造雪喷嘴，包括空气流道和水流道，所述空气流道由直管段1和拉瓦尔喷管段2构成，所述直管段1和拉瓦尔喷管段2相接并内部连通，在直管段1和拉瓦尔喷管段2的外部套装有锁紧螺帽3，所述锁紧螺帽3外壁上设有第一进水孔4，在拉瓦尔喷管段2的扩张段外壁设有第二进水孔5，所述第一进水孔4和第二进水孔5相连通构成水流道。

请参阅图3，所述直管段1与拉瓦尔喷管段2对接的一端设置有沉孔6，所述沉孔6的尺寸与拉瓦尔喷管段2相匹配，使所述拉瓦尔喷管段2能够插入至沉孔6中。

优选的，在所述直管段1与拉瓦尔喷管段2相接的一端外壁上设置有外螺纹14。

请结合参阅图1和图4，所述拉瓦尔喷管段2的整体呈圆管状，拉瓦尔喷管段2的外壁向外凸起有档环7，在拉瓦尔喷管段2插入至直管段1中时，所述档环7抵接在直管段1的端面上。所述拉瓦尔喷管段2的内部流道形状为先收缩后扩张，包括收缩段8、喉道9和扩张段10，在扩张段10的外壁设有第二进水孔5，所述第二进水孔5将扩张段10与外部径向连通。所述收缩段8的内壁面斜率大于所述扩张段10的内壁面斜率，所述第二进水孔5位于扩张段10靠近出口的三分之一处，这样的设置能够使高压冷水具有更佳的雾化效果。

优选的，在拉瓦尔喷管段2的外壁分别设置有三道密封圈槽11，所述密封圈槽11分别位于档环7前侧、档环7的中部以及第二进水孔5的后侧，所述密封圈槽11内安装有密封圈，位于档环7前侧的密封圈用于实现直管段1与拉瓦尔喷管段2之间的密封，位于档环7中部和第二进水孔5的后侧的密封圈用于实现水流道的双向密封，防止高压冷水从拉瓦尔喷管段2与锁紧螺帽3之间的缝隙处渗出。

请参阅图5，所述锁紧螺帽3上设有第一进水孔4，所述第一进水孔4的位置与拉瓦尔喷管段2上的第二进水孔5位置对应一致，使得第一进水孔4和第二进水孔5连通，第一进水孔接4外部供水，使得高压冷水能够进入到拉瓦尔喷管段2的扩张段10中。

优选的，所述锁紧螺帽3的内壁设有内螺纹15，能够与直管段1之间形成螺纹连接。

本实用新型提供的超音速造雪喷嘴在使用时，压缩空气经直管段1进入空气流道内，并在拉瓦尔喷管段2的前部收缩段8加速，直至在喉道9处达到音速。达到音速的空气经过喉道9后进入扩张段10内，并在扩展段10内迅速膨胀而进一步加速至超音速，同时高压冷水从外部接入至拉瓦尔喷管段2的扩张段10，由于高压冷水管内与拉瓦尔喷管段2内存在压差，使得高压冷水进入拉瓦尔喷管段2内就发生雾化，而拉瓦尔喷管段2内的超音速气流以及超音速气流与管壁摩擦产生的超声波都使得雾化更加彻底，随后完全雾化的冷水随超音速气流一同喷出，喷到零度以下的空气中，在下落时成雪。这样设计带来的好处是冷水的雾化效果更好，成雪率更高，而且没有多余的水汽散失到空中，湿度不会明显增加。更重要的是，气流在越过喉道9后急剧膨胀，温度降低，因此不消耗空气中的冷量，不增加室内环境温度，进而能够整体节约能耗并且持续造雪。

本实用新型还提供一种超音速室内造雪机，包含上述的超音速造雪喷嘴12，所述超音速造雪机设置有装配盘13，用于同时安装多个超音速造雪喷嘴12。请参阅图6，在本实施例中，三个超音速造雪喷嘴12周向均匀布置安装在装配盘13上同时工作，提高造雪效率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，包括空气流道和水流道，所述空气流道上设置有拉瓦尔喷管段，所述水流道与所述拉瓦尔喷管段的扩张段连通；

所述空气流道包括直管段和拉瓦尔喷管段，所述直管段和拉瓦尔喷管段相接并内部连通，所述直管段和拉瓦尔喷管段外安装有锁紧螺帽，所述锁紧螺帽的外壁设置有第一进水孔，在所述拉瓦尔喷管段的外壁设置有第二进水孔，所述第一进水孔和第二进水孔相接使得拉瓦尔喷管段内部与锁紧螺帽外部径向连通，形成所述水流道。

2.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述第二进水孔位于扩张段靠近出口的三分之一处。

3.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述拉瓦尔喷管段的收缩段内壁面斜率大于扩张段内壁面斜率。

4.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述第二进水孔的轴线与所述拉瓦尔喷管段的轴线相垂直。

5.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述直管段的一端设置有沉孔，所述拉瓦尔喷管段整体呈圆管状，外壁设有凸起的档环，所述拉瓦尔喷管段的收缩段一端插入至直管段的沉孔中，档环抵在直管段的端面上，使得直管段和拉瓦尔喷管段能够紧密贴合并内部连通，所述拉瓦尔喷管段插入所述直管段的沉孔处，在拉瓦尔喷管段外壁与直管段内壁之间设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述锁紧螺帽套装在直管段和拉瓦尔喷管段之外，所述直管段和拉瓦尔喷管段的外壁与锁紧螺帽的内壁紧密贴合，所述锁紧螺帽的内壁与所述拉瓦尔喷管段的外壁之间设置有两道密封圈，两道密封圈的位置分别位于水流道的前后两侧。

7.根据权利要求1所述的一种超音速造雪喷嘴，其特征在于，所述直管段外壁设有外螺纹，所述锁紧螺帽内壁设有内螺纹，所述直管段与锁紧螺帽之间螺纹连接。

8.一种超音速室内造雪机，其特征在于，包含权利要求1-7任一项所述的超音速造雪喷嘴。

9.根据权利要求8所述的一种超音速室内造雪机，其特征在于，数个所述超音速造雪喷嘴均匀安装在装配盘上同时工作。

Images