DE2659643C2 - Vorrichtung zur Erzeugung von Schnee - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnee mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Gebläserad mit Flügeln, das Außenluft über einen ringförmigen Einlaß des Gehäuses ansaugl und durch den offenen Auslaß des Gehäuses ausstößt, wobei Eiskristall-Keimbildungsdüsen sowie Düsen für Wassertropfen angeordnet sind.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die US-PS 37 33 029. Dabei werden durch eine innerhalb des kanalähnlichen Gehäuses angeordnete Leitung mit einer Düse in der Nähe des Gebläserades die Eiskristallisationskeime eingeleitet, während davon entfernt in der Nähe des Auslasses Wasser zur Tröpfchenbildung eingeleitet wird. Das Gebläserad fördert große Mengen von Umgebungsluft. Nachteilig ist, daß dabei ein Teil der Austrittsmenge aus teilweise gefrorenem Schnee oder Wasser und aus Wasser-Sprühnebel besteht.

Diese Mengen eines teilweise gefrorenen Schnees oder Wassers bzw. Wasser-Sprühnebels, was im folgenden als Eis-Partikel bezeichnet wird, können selbst unter besten Bedingungen in die Vorrichtung hineingezogen werden, was ein Vereisen verursacht. Das Vereisungsproblem ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn sich die Windrichtung ändert und die Eis-Partikel in den Schnee-Erzeuger zurückgeblasen werden. Unter diesen Umständen fallen große Mengen von Eis-Partikeln in das Gehäuse, sie werden auch durch das Gebläse in das Gehäuse gesaugt, was ein Vereisen des Gehäuses in einem solchen Maße verursacht, daß man den Erzeuger abschalten und das Eis entfernen muß, um dann den Betrieb wieder fortsetzen zu können.

Dieses Zurückblasen unter bestimmten Windbedingungen verursacht ein Rückumwälzen durch den Einlaß des Schnee-Erzeugers und ein Ausfrieren am Einlaß-Gitter oder am Gebläse. Dadurch kann der Einlaß versperrt werden, der Schnee-Erzeuger muß außer Betrieb gesetzt werden und/oder es kann ein zerstörendes Ungleichgewicht des Gebläses auftreten, das sich mit hoher Drehzahl dreht.

Es ist nicht immer möglich, einen Schnee-Erzeuger so zu betreiben, daß ein solcher Rückstrom vermieden wird. Bei stetigem Wind ist es oft möglich, den Erzeuger windabwärts zu richten und den Rückstrom zu beseitigen, jedoch ist es in der Praxis häufig so. daß sich die Windrichtung ändert, daß der Wind stürmisch wird und nicht richtungsbeständig ist.

Trenneinrichtungen zum Entfernen von Eis-Partikeln aus der Luft vor deren Eintritt in das Gehäuse eines Schnee-Erzeugers sind nicht erhältlich. Herkömmliche Trenneinrichtungen, die große Durchmesser verwenden, um den Druck eines Fluids zum Ausfällen oder Niederschlagen mitgeführter Stoffe zu verringern, sind unhandlich und kostspielig. Auch sammelt sich das ausgeschiedene Eis gern in der Trenneinrichtung an. wodurch eine kostspielige Entfernung, wie beispielsweise mittels Heizelementen, erforderlich wird. Das gleiche Problem der Eisansammlung tritt auch bei Zentrifugal-Trenneinrichtungen, Nebel-Beseitigungseinrichtungen usw. auf.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Schnee der eingangs genannten Art. aber auch andere bekannte, mit einem Gebläserad und mit Keimbildungsdüsen sowie Wassertröpfchendüsen arbeitende Schnee-Erzeuger dahingehend zu verbessern, daß die Bindung zwischen anhaftendem partikelförmigem Gut und der Oberfläche insbesondere des Gebläserades herabgesetzt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Hauptanspruch angeführten Merkmale. Die Unteransprüche kennzeichnen zweckmäßige weitere Ausbildungen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet in überraschender Weise die Vereisungsgefahr allein dadurch, daß durch Abschirmung desjenigen Teiles des Gebläserades, in dem die Zentrifugalkraft nicht ausreicht, um die Eispartikel von der Oberfläche abzuschleudern, die Bindung zwischen den Eispartikeln und der Oberfläche des Gebläserades vermindert wird. Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Maßnahmen besteht darin, daß diese auch bei vorhandenen Vorrichtungen nachträglich eingebaut werden können.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Teilschnitt eine vollständige Vorrichtung zur Erzeugung von Schnee,

Fig.2 in Seitenansicht den Schnee-Erzeuger gemäß Fi g. 1 mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gebläse-Einlasses,

F i g. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel des Gitters und

F i g. 4 in Ansicht ein anderes Ausführungsbeispiel des Gitters gemäß F i g. 3.

In F i g. 1 ist ein Schnee-Erzeuger 10 dargestellt, der ein tunnelähnliches Gehäuse 12 und einen Gebläse-Einlaß 4 aufweist, die teilgeschnitten dargestellt sind. Keimbildungs-Düsen 14, von denen zwei dargestellt sind, zur Bildung von Eis-Kristallisationskeimen sind im Gehäuse 12 stromab eines Gebläses 16 angeordnet. Das Gebläse 16 ruft die Bewegung des Luftstroms durch das Genau-

se 12 hervor. Die Keimbildungs-Düsen 14 sind stromauf einer Anordnung von Düsen 17 zur Bildung von Wassertropfen angeordnet Die von den Keimbildungs-Düsen 14 erzeugten Kristallisationskeime werden mit den getrennt gebildeten Wassertropfen gemischt und von dem vom Gebläse 16 erzeugten Luftstrom getragen. Die Düsen 17, 18 sind mit einem Rohrverteiler 19 verbunden.

Das Gebläse 16 weist eine Nabe 18 und mehrere Flügel 20 auf, die an der Nabe 18 befestigt sind. Neben dem Gebläse 16 ist ein Gebläse-Sockel 22 angeordnet. Ein Gebläse-Tragglied 24 ist an einem Ende am Gebläse-Sockel 22 und am anderen Ende an einem Getriebe 26 befestigt Eine (nicht dargestellte) Kraftübertragungs-Welle erstreckt sich vom Getriebe 26 durch das Gebläse-Tragglied 24 zum Gebläse 16.

Die das Getriebe antreibende Maschine und die Instrumente zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebs der Maschine sind in einem Modul 28 untergebracht. Das Getriebe 26 und das Modul 28 sind an einem Trag-Rahmen 30 befestigt Das Getriebe, die Kraftübertragungs-Welle, das Gebläse-Tragglied und das Gebläse sind von herkömmlicher Bauart und werden oaher nicht näher erläutert

Gemäß Fi g. 2 ist das Gebläse 16 an der in Strichlinie dargestellten Kraftübertragungs-Welle in üblicher Weise befestigt Der Gebläse-Sockel 22, z. B. ein Aluminiumgußkörper, besitzt eine Mittelbohrung 32, durch die die Kraftübertragungs-Welle drehbar geführt ist. Der Gebläse-Sockel 22 kann durch Schweißen am Gebläse-Tragglied 24 befestigt sein.

Ein ringförmiger Einlaßstutzen 34 ist am Gebläse-Sockel 22 mittels vier Streben 36 gehaltert die um 90° beabstandet sind und von denen in F i g. 2 lediglich eine dargestellt ist Vorzugsweise sind der Einlaßstutzen 34 und der Sockel 22 an den Streben 36 angeschweißt Die Vorderkanten der Streben 36 weisen mehrere Nuten 38 auf. Ein Ende 40 des Einlaßstutzens 34 ist flanschartig ausgeführt, das andere Ende 42 des Einlaßstutzens 34 ist mit einem Befestigungsflansch des Gehäuses 12 verschraubt.

Ein Ende 44 des Gebläse-Sockels 22 ist am Gebläse-Tragglied 24 gesichert; die Außenfläche ist gekrümmt ausgebildet derart, daß ihr Umfang im Querschnitt vom Ende 44 zum anderen, Abgabe-Ende 46 abnimmt Der Gebläse-Einlaßstutzen 34 besitzt eine gekrümmte Innenfläche, die der Außenfläche des Gebläse-Sockels 22 gegenüberliegt. Diese beiden Flächen definieren einen ringförmigen Strömungsdurchtritt 48.

Der Gebläse-Sockel 22 ist abhängig vom Gebläse 16 so ausgebildet, daß sichergestellt ist, daß der über das Gebläse 16 und insbesondere die Gebläse-Flügel 20 strömende Luftstrom die Oberflächen nicht innerhalb des kritischen Durchmessers berührt, wo sich Eis ansammeln könnte. Die Strömung des Luftstroms über die Flügel 20 ist durch Pfeile dargestellt. Vorteilhaft ist das Gebläse 16 ein Druckguß-Aluminium-Gebläse mit 85 cm Durchmesser (33 Zoll) und mit 6 Flügeln 20, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Im Betrieb dreht sich das Gebläse mit etwa 3100 U/min, damit etwa 11 400 mVmin (etwa 40 000 cft/min) Luft durch den ringförmigen Strömungsdurchtritt 48 strömen.

Wenn Eis-Partikel an den Flügeln 20 anhaften, werden sie weggeschleudert, da die auf die Eis-Partikel ausgeübte Kraft Fgrößer als die Haftkraft oder Bindungskraft des Eises am fvietall ist.

Die durch die Geblese-Rotation ausgeübte Kraft F auf die Eis-Partikel beträgt

mit W

r g

Drehzahl des Rings in Umdrehungen pro

Sekunde,

Radius in cm,

Erdbeschleunigung.

ίο Für das oben erläuterte Gebläse 16 tritt eine Eisbildung nicht auf, wenn F mindestens gleich 1500 g ist Der genaue Grenzwert für die Radialbeschleunigung, bei der eine Eisbildung vermieden ist hängt auch vom Material der Flügel 20 und der Lufttemperatur ab. Der Grenzwert von 1500 g reicht beim erfindungsgemäßen Schnee-Erzeuger aus. Selbstverständlich hängt dieser Grenzwert auch vom Aufbau der Gebläse-Flügel 20 ab. Da die Radialkraft linear vom Radids abhängt, würde ein vollständig freiliegendes Gebläse stets Bereiche eines kleinen Radius aufweisen, in denen die Radialkraft nicht ausreicht und sich Eis inner'-,:Ib des kritischen Durchmessers ausbildet Um die Eisbildung arn Gebläse 16 sicher zu vermeiden, ist der Gebläse-Sockel 22 so ausgebildet daß das Gebläse 16 so weit abgeschirmt ist, daß eine Strömung von Luft über das Gebläse 16 dort verhindsrt ist wo die Radialkraft nicht ausreicht, um die Eis-Partikel wegzuschleudern. Der Luftstrom strömt nicht durch den kritischen Durchmesser.

In Fig.3 ist schematisch eine Ansicht auf das Gitter des Schnee-Erzeugers gemäß Fig. 1 dargestellt Ein heizbares Einlaßgitter 49 enthält mehrere konzentrische Rohre 50, die an Streben 36 miteinander verbunden sind. Die Rohre 50 bestehen aus einem Wärmetauscherwerkstoff, wie rostfreiem Stahl. Jedes Rohr 50 weist ein Einlaßende 52 und ein Auslaßende 54 auf. Die Einlaßenden 52 sind abgedichtet ir>einem Kopfteil 58 zusammengefaßt Ein Wärmetauschfluid wird in das Kopfteil 56 über eine Leitung 60 eingeführt und vom Kopfteil 58 über eine Leitung 63 abgeführt Die Strömung df-s Wärmetausehfluids wird durch ein Ventil 64 gesteuert. Das Wärmetauschfluid wird von dem zum Betrieb des Sciinee-Erzeugers 10 verwendeten Verbrennungsmotor abgeleitet der durch das Bauteil 70 schematisch dargestellt ist. Das Kühlmittel von dieser Maschine wird im Bypaß geführt und strömt durch die konzentrischen Rohre 50 und kehrt zum Kühlsystem der Maschine zurück. Natürlich kann jedes andere Wärmetauschfluid durch die konzentrischen Rohre gepumpt werden. Die Rohre 50 werden durch Anordnen in den Nuten 38 von drei der Streben 36 und dann durch Verbinden der Rohre mittels Laschen ,gesichert Die Unterseiten der Kopfteile 56,58 weisen (z. B.) sieben (nicht dargestellte) rohrartige Vorsprünge auf, die in den Nuten 38 der zugeordrete.· Strebe 36 mit Reibberührung aufgenommen sind.

In F i g. 4 ist schematisch ein anderes Ausführungsbeispiel 80 des geheizien Einlaßgitters 49 der Flg. 1 dargestellt Dieses weist Heizelemente, wie in einer Dreifachwendel 82 angeordnere rostfreie Drähte, auf. Die Wendel 82 wird in den Nuten 38 der Streben 36 gehalter., ähnlich wie die Rohre bei dem Beispiel gemäß F i g. 3. Ein Dreiphasenweehselstrom wird an jeden der drei Zweige der Wendel 82 angelegt von einer StrosJiversorgung 84 mit einem Rheostaten 86 oder einem anderen geeigneten Regel- oder Stellglied. Es hat sich bei einem Ausführungsbeispifl herausgestellt, daß eine Spannung von 20 V und ein Strom von etwa 20 A pr^> Zweig ausreicht, um Vereisen zu verhindern. Außerdem isi eine derartige Spannung niedrig genug, um gesundheits-

schädliche elektrische Schläge für Menschen zu vermeiden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 wird das Ventil 64 geöffnet, damit das Würmeiauschfluid durch die konzentrischen Rohre 50 strömen kann. Während > des Betriebs des Schncc-Erzcugcrs IO kann, falls Eisbildung an einem Teil des Einlaß-Gitters 49 auftreten sollte, das Ventil 64 so eingestellt werden, daß mehr Warmetauschflüssigkcit durch die Rohre 50 strömt, bis sich kein Eis mehr ansammelt. Andererseits wird, wenn an sich Vereisungsbedingungen bestehen, das Ventil 64 so weit geschlossen, bis sich Eis anzusammeln beginnt und dann geöffnet, damit die Eisbildung verhindert wird. Auf diese Weise sammelt sich kein F.is an und wird nicht überschüssige Hitze an den Luftstrom abgegeben. ι ϊ

Das Wärmetauschfluid strömt durch die Leitung 60 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,84—18.4 l/min bei einer Temperatur zwischen ciwa 60—IO5"C Bei der Einstellung in Her hpsrhrirhpnpn Weise wird, wenn Eis an der Oberfläche der Rohre 50 >n anhaftet, der Kontaktbereich örtlich isoliert. Die Temperatur steigt an, verflüssigt die Bindung und das Eis bricht ab. Dieser Bereich und die Temperatur der Oberfläche der Rohre reicht nicht aus, um die Temperatur des Luftstroms über den Gefrierpunkt anzuheben. ?ϊ

Andererseits wird, wenn ein elektrisch beheiztes Gitter, wie in F i g. 4 dargestellt, verwendet wird, der Rheostat 86 verstellt, um den durch die Zweige der Heizelemente fließenden Strom in der obenerwähnten Weise einzustellen. jo

Es kann auch eine netzartige Ausbildung mit entweder elektrisch geheizten Gliedern oder Rohren verwendet werden, durch die ein Wärmetauschfluid strömt. Man kann auch eine Kombination aus sowohl Rohren für ein Wärmetauschfluid als auch Gliedern zum Leiten j5 elektrischen Stroms verwenden. Schließlich können die Rohre auch zusätzlich dazu, da3 sie ein Wärmetauschfluid führen, elektrisch aufgeheizt werden. Die einzige Bedingung für alle diese Ausführungsformen, unabhängig von ihrer geometrischen Anordnung, wie z. B. als Wendeln, als konzentrische Ringe, als Netze, als Diagonalen oder irgendeiner Kombination davon, ist, daß die definierten Öffnungen groß genug sind, daß sie die Strömung des Luftstroms nicht beeinträchtigen, und klein genug sind, daß die Sicherheitsanforderungen bezüglich des Gebläses nicht beeinträchtigt werden. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat sich erwiesen, daß ein Abstand von etwa 2,5 cm keine Probleme in dieser Hinsicht zeigt. Der Gebläse-Sockel 22 kann zylindrisch, konusförmig, hohlkonusförmig usw. ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Schnee mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten Gebläserad mit Flügeln, das Außenluft über einen ringförmigen Einlaß des Gehäuses ansaugt und durch den offenen Auslaß des Gehäuses ausstößt, wobei EiskristaU-Keimbildungsdüsen sowie Düsen für Wassertropfen angeordnet sind, dadurch gekenn- to zeichnet, daß die Flügel (20) des Gcbläscrades ■

(16) durch einen Gebläsesockel (22) derart abgeschirmt sind, daß die Ansaugluft außerhalb eines kritischen Durchmessers (2ή des Gebläserades (!6) auf die Flügel (20) trifft, wobei der kritische Durchmesser (2r) den Bereich des Gebläserades (16) betrifft, in dem die Zentrifugalkraft nicht ausreicht, um Eispartikel von der Oberfläche des Gebläserades (16) abzuschleudern.

2. Vorrk$i«ung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß am Einlaß (4) ein beheiztes Einlaßgitter (49) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßgitter (49). das Gehäuse (12) und der Gebläsesockel (22) einen ringförmigen Strömungskanal (48) definieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eiskristallisations-Keimbildungsdüsen (14) stromauf der Wassertropfendüsen

(17) angeordnet sind, wobei sich die Eiskeime und jo die Wassertr«,pfen stromab der Wassertropfendüsen

(17) miteinander vermischen.