EP2475941A2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schnee - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schnee

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Publication number
EP2475941A2
EP2475941A2 EP10770939A EP10770939A EP2475941A2 EP 2475941 A2 EP2475941 A2 EP 2475941A2 EP 10770939 A EP10770939 A EP 10770939A EP 10770939 A EP10770939 A EP 10770939A EP 2475941 A2 EP2475941 A2 EP 2475941A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
snowflakes
chamber
cold air
stream
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10770939A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Meinhard Breiling
Michael Bacher
Sergey Sokratov
Frederick George Best
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Wien
Universitaet fuer Bodenkultur Wien BOKU
Original Assignee
Technische Universitaet Wien
Universitaet fuer Bodenkultur Wien BOKU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Wien, Universitaet fuer Bodenkultur Wien BOKU filed Critical Technische Universitaet Wien
Publication of EP2475941A2 publication Critical patent/EP2475941A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2303/00—Special arrangements or features for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Special arrangements or features for producing artificial snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2303/00—Special arrangements or features for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Special arrangements or features for producing artificial snow
    • F25C2303/044—Snow making using additional features, e.g. additives, liquid gas

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for producing snow from streams of moist and cold air.
  • snow guns such as are widely used in ski resorts, do not produce snow in the true sense of the word, but only special types of snow that correspond mainly to partially or wholly frozen water droplets (which is referred to as "sleet" in natural occurrence).
  • snowflakes gradually grow up by resublimation (i.e., the phase transition from the vapor to the solid phase) of water; by freezing only crystal nuclei can be formed, which are necessary to initiate the Eiskristallwachtums.
  • US 3,257,815 A discloses an apparatus for producing snow from atomized water and cold air wherein the falling water spray is frozen by contact with cold air rising from below; the artificial snow is then discharged at the lower end of the device.
  • JP-A S46-7151 also describes a method of producing snow from a water spray and cold air.
  • a first of two held at -35 to -30 ° C freezing chambers sleet and ice crystals are generated, which are converted into snow in the second chamber, while the sleet mixture held in two chambers by a blown in from below cold air stream for several minutes in limbo become.
  • the snow thus obtained is directed into a "third" chamber, which around a remindumwandluna of the snow To prevent ice is kept at -15 to -20 ° C, with cold air is blown from the top of the snow, and stored in it.
  • a "snow generator” in which a stream of cold air is divided so that a partial flow passes through a humidifier and thereafter, during its upward movement into a snow production chamber, additionally with a water drizzle Contact is coming.
  • This partial stream containing both water vapor and water droplets, which has been heated by contact with water, is in turn mixed with the second partial stream of cold air, whereby an atmosphere supersaturated with water vapor is generated and first snow forms.
  • the combined air stream passes through the production chamber where it is further cooled to form additional snow on a plurality of cooling tubes, after which the snow is blown out into a cyclone where it is separated and separated from the air stream which, in turn, is a stream of cold air is recycled.
  • Information about the residence times in the production chamber and the nature of the snow obtained are missing. Because of this, it can be assumed that here, once again, the water droplets in the humidified air partial stream when mixed with the cold air stream form again grazes whose size increases slightly as water passes through the supersaturated atmosphere when passing through the production chamber. Since no measures have been taken to increase the residence time in the production chamber, no "flaky", dendritic snow can be formed again with this device.
  • M. Meier describes an approach to the production of nature-identical snow in the form of a "snow machine" in which cold air in a cooled closed room is passed over a heated water basin, whereby it absorbs moisture, cools down during the subsequent ascent and thereby Water is supersaturated. In the upper part of the machine, the water condenses on nylon threads, where snow crystals grow. Once these have reached a certain size, they fall off the threads and are collected in a drawer positioned below. Although this snow has more or less dendritic structure, even with a test duration of several hours, only 1 to 2 kilograms of snow are produced. Accordingly, this device is not suitable for use for snow-skiing.
  • EP 609140 A1 discloses the production of snow in a closed tunnel in which the snow is circulated and thus can be used as a snow channel for testing various materials or objects under snowmaking. Apart from the degree of moisture of the snow thus obtained, no further characteristics thereof are described, and the device there is also not suitable for the preparation of ski slopes.
  • the levitation state is achieved by moving the growing ice crystals and snowflakes through the air flow on average along a substantially helical path, thereby causing distribution of the snowflakes according to their size along the substantially helical path;
  • the method according to the invention may significantly reduce the production of a given amount of snow compared to the operation of conventional snow guns and virtually eliminates the noise.
  • the predetermined period of time in step b) is at least about 5 minutes, more preferably at least 10 minutes or at least 15 minutes to large, voluminous, "fluffy” or "flaky” - ie essentially dendritic - snowflakes by the inventive method as they are formed in nature.
  • the predefined size in step b) is in the size range of dendritic snowflakes.
  • the method of the invention also produces snow with a density of less than 200 kg / m 3 , which is outstandingly suitable, for example, as material for artificial snow cover on ski slopes.
  • step b By stating that the growing ice crystals and snowflakes are moved by the air flow "on average" along a substantially helical path in step b), it is meant that the snowflakes or ice crystals whirled and entrained by the combined air flow become Of course, not all of them move consistently on an imaginary screw path, thus moving through the essentially closed space, the mass flow essentially follows a helical shape. Of course, how close this sum movement comes to a helical shape also depends on the cross-sectional shape of the substantially closed space. For circular cross sections, the approximation is best.
  • the snowflakes gain weight during growth, their specific surface area also increases, making them easier to carry or carry away from the air. For this reason, the distribution of the growing snowflakes during their limbo or substantially helical motion in the substantially closed space is such that larger upward flakes, smaller flakes, and ice crystal nuclei are found below, with upward spiraling motion , In the uppermost part of the essentially closed room, the snowflakes have essentially reached the size and shape of nature-identical dendritic snowflakes.
  • step a) of the process of the invention together with the stream of moist air and / or with the stream of cold air, one or more auxiliary substances are preferably supplied to support the crystal formation / crystal growth which takes place in step b), whereby these two processes are markedly accelerated which increases the cost-effectiveness of the process.
  • ice crystal nuclei are introduced for the initiation of ice crystal formation and / or for the promotion of ice crystal growth.
  • one or more foaming agents may also be supplied for producing air bubbles, on the surface of which ice-crystal formation is initiated.
  • the amount of snow formed per unit time ie, the density of the snowflakes in the atmosphere within the substantially closed space can be increased.
  • the manner in which the floating state and the substantially helical trajectory of the ice crystals and snowflakes are achieved in step b) is not particularly limited.
  • at least one of the two streams of moist and cold air is fed obliquely from below into the substantially closed space.
  • at least one of the two streams of moist and cold air is supplied laterally into the substantially closed space.
  • step a) at least one of the two streams of moist and cold air is fed substantially tangentially into a substantially closed space having a cone shape, which facilitates the formation of a rotary motion and at the same time initiates an upward movement resulting in the desired helical shape.
  • Particularly preferred according to the invention is a combination of lower and lateral feed, i. the supply of at least one air flow from below and at least one air flow from the side, in particular tangentially into a conical space in order to generate a stable, upward rotational movement and to be able to control these by appropriate adjustment of the volume flows. In this way, the residence time of the snowflakes generated in the process according to the invention and thereby the achievable size of the same can be controlled.
  • the growing snowflakes in step b) may also be moved along the substantially helical path by means of one or more fans provided in the substantially closed space.
  • such fans support only the air movements generated by the type of air flow supply or missing due to the additional energy required for it entirely.
  • the temperature of the stream of cold air in step a) is limited only insofar as it must be below 0 ° C. However, it is preferably in a range of -100 ° C to -5 ° C, more preferably in the range of -20 ° C to -5 ° C.
  • the cold air can either be subjected to its own pre-cooling to achieve the desired temperature, or it can be supplied as ambient air air simply ambient air when it has the required temperature below freezing. The latter is of course preferred due to the lower energy consumption.
  • the temperature of the humid air stream in step a) is not subject to any particular restrictions in the present invention.
  • a compromise is made, namely between a higher temperature at which the saturation amount of water is greater and a lower temperature at which it is necessary to reach a temperature of below 0 ° C. in the substantially closed space Amount of cold air may be lower. Therefore, the temperature of the humid air stream is preferably in a range of -5 ° C to +10 ° C.
  • An embodiment of the invention is preferred in which ambient air is moistened separately and introduced as a stream of moist air into the substantially closed space.
  • the supplied moist air is preferably heated before or during which moisture is added to increase the water saturation limit.
  • the type of water supply is not particularly limited.
  • the water absorption is preferably carried out by passing an air stream over an upwardly open NEN water tank and / or through a water tank. The water tank can be heated in both cases.
  • the surface of the substantially closed space is at least partially cooled and / or heated in order to selectively prevent or promote the condensation of water at certain points of the surface.
  • the upper part, in which predominantly larger snowflakes are kept, are cooled, so that no condensation of these large flakes takes place.
  • the energy required for heating be it to heat the surface of the substantially closed space, the stream of humid air or a water tank, it is preferable to use the waste heat of a cooling process in the process, e.g. from the aforementioned surface cooling or the additional cooling of the cold air used. This further reduces the energy requirement of the process.
  • the delivery of the snowflakes together with the carrier air flow from the substantially closed space in step c) of the process is preferably through a nozzle to accelerate the snowflakes to the required speed around the environment around the production site with the snow generated in the process of the invention to be able to snow.
  • the snowflakes are discharged through a Venturi nozzle operated with an ambient air flow, creating a vacuum in the upper part of the substantially closed space, which reduces the snowflakes there, i.e., the snowflakes. Snowflakes with the predefined size, sucking into the nozzle.
  • the snowflakes can also be discharged into a collecting container in order to be used for any subsequent use, for example, again for snow-skiing or also for the preservation of foodstuffs to store.
  • a collecting container for any subsequent use, for example, again for snow-skiing or also for the preservation of foodstuffs to store.
  • sterilized water is used to generate the moist air stream.
  • the present invention relates to a device for producing substantially dendritic snow for performing the method according to the first aspect, wherein the device comprises at least one substantially closed chamber, which in turn comprises:
  • a mixing zone into which at least one supply of moist air and at least one cold air supply lead, for mixing the streams of moist and cold air and optionally for formation of ice nuclei, a growth zone for snowflakes and a discharge zone for discharging the formed snowflakes;
  • a discharge port in fluid communication with the delivery zone.
  • the method according to the invention described above can be carried out in a particularly advantageous manner.
  • “subdivision” is not necessarily a spatial separation and “zone” is not necessarily a spatially closed area.
  • zone may also designate only a part of the space within a chamber in which predominantly one of the processes of the method according to the invention, ie airflow mixing, snowflake growth and exit of the snowflakes, proceeds through the discharge opening.
  • all three zones can also be provided within a single, essentially closed chamber, the zones merging without a sharp boundary, ie flowing into one another.
  • a separate, substantially closed chamber for each of the three zones or a chamber for two of the three zones and a second chamber for the third zone may be provided in each case a separate, substantially closed chamber for each of the three zones or a chamber for two of the three zones and a second chamber for the third zone.
  • the device may comprise a plurality of substantially closed chambers connected in series or in parallel with each other, wherein each of the chambers may accommodate either all three zones or even only one or two of the zones. If more than one zone is accommodated in a chamber, however, it may also be provided a partial separation by various internals. However, a single chamber is preferred for all three processes.
  • the type and shape of the chamber (s) is not specifically limited.
  • the streams of moist and cold air can also be directed into a single, tubular or tubular chamber which is helically wound - upwards or downwards, whereby the combined air flow on average describes the desired screw movement. Due to the large length of such tubing or tubing that would be required to produce substantially dendritic snowflakes, such embodiments are not preferred, but rather chambers having a significantly smaller aspect ratio between length and height, e.g. an aspect ratio ⁇ 10: 1.
  • the means for moving the ice crystal seeds and snowflakes along a substantially helical path are not particularly limited, such that any air flow regulator, such as fans, various internals, such as baffles, grooves or grooves in the inner surface of the chamber (s) come into question ,
  • any air flow regulator such as fans, various internals, such as baffles, grooves or grooves in the inner surface of the chamber (s) come into question
  • at least one of the air supply lines and / or at least one air flow regulator, for which a fan is preferred is used as such means.
  • only one or more of the air supply lines are used as means according to the invention for moving the ice crystal nuclei and snowflakes along a substantially helical path, as will be explained in more detail below.
  • the substantially closed chamber, or one or more thereof, when the device comprises more than one chamber is preferably cone-shaped, at least in the region of the delivery zone, in order to effect a substantially helical air movement towards the delivery opening.
  • such chambers may also be tapered in the area of the growth zone and the discharge zone to provide stable, substantially helical motion in this area to more accurately control the residence time of the snowflakes in the individual zones.
  • such a chamber is preferably entirely cone-shaped.
  • At least one feed line for moist air and / or at least one feed line for cold air preferably discharges from obliquely downwards into the mixing zone in order to control the essentially helical movement of the air in the chamber to act as a means of moving the ice nuclei and snowflakes along a substantially helical path.
  • at least one feed line for moist air and / or at least one feed line for cold air opens or opens from the side into the mixing zone and / or the growth zone.
  • At least one inlet for moist air and / or at least one inlet for cold air opens or ends substantially tangentially into a conical mixing and / or growth zone, which results in a substantially helical path with a very small pitch and thus a particularly long residence time of snowflakes within the chamber allows.
  • a small pitch with the same dwell time can reduce the height of the chamber required to obtain substantially dendritic snow.
  • the discharge opening is preferably a nozzle, more preferably a Venturi nozzle, for imparting to the snowflakes formed in the device according to the invention a sufficiently high speed for blasting the environment, in particular by making use of the negative pressure generated by the Venturi nozzle in the discharge. Suction zone are sucked into the nozzle.
  • the Venturi nozzle is preferably operated with ambient air.
  • the type and position of the supply lines for moist and cold air is not particularly limited.
  • the two air streams are each pumped into the device at a defined flow rate in order to precisely control the residence time of the snowflakes.
  • the junctions of at least one supply line for moist air and at least one supply line for cold air are preferably substantially adjacent to each other and form an angle ⁇ 180 °, more preferably an angle of about 90 °, at the same time flow towards each other and the air streams to mix them At the same time, the air mixture formed should flow away in a defined direction.
  • junctions of at least one supply line for moist air and at least one supply line for cold air can also mutually opposite each other at an angle of about 180 °, which causes a more intimate mixing of the two within a smaller space portion of the mixing zone.
  • At least one supply line for moist air and at least one supply line for cold air are arranged one inside the other, and have a common mouth parts in the chamber.
  • This embodiment also causes an intimate mixing of the two air streams immediately after entering the mixing zone of the chamber and also offers the possibility of heat exchange between the air streams through the pipe wall.
  • the inner of the two nested feed lines terminates preferably before the common confluence with the chamber, more preferably a short distance, eg a few centimeters, in front of the chamber to effect a partial mixing of the two air streams already in front of the chamber ,
  • one or more parts of the device may be provided with cooling and / or heating means. So, as above has been described in connection with the method according to the invention, for example, the outer wall of the chamber to be cooled in order to prevent adherence or melting of the snowflakes thereto. Or the supplied air streams may be cooled or heated prior to entering the chamber to bring them to the most suitable temperature for chamber entry.
  • at least one heating device is provided for heating the supplied moist air. This heater may for example also be in a heated water tank through which air, eg ambient air, is passed or passed over the air to load it with moisture.
  • the cooling and heating devices which can optionally be used in the method according to the invention and in the device according to the invention are not particularly limited.
  • the supply lines of the air streams for example, can also be cooled by means of cooling jacket, but also by simply being covered with snow.
  • Cooling and heating devices are preferably used in combination by using the waste heat of one cooling device as heat for heating another part of the device in order to increase the energy efficiency.
  • the device according to the invention can be transported in order, for example, to be able to snow different sections of a ski slope in succession with the same device.
  • the at least one chamber is preferably at least partially made of lightweight material selected from fabric, canvas and plastic.
  • the at least one chamber is preferably at least partially made of and / or lined with a material inhibiting the growth of ice crystals.
  • hydrophobic materials such as plastics, in particular silicones or silicone-coated material in question.
  • Figure 1 shows a schematic vertical cross-sectional view of an embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic plan view of the embodiment of Fig. 1;
  • Fig. 3 is a schematic vertical cross-sectional view of another embodiment of the device according to the invention;
  • Fig. 4 shows a schematic vertical cross-sectional view of another embodiment of the device according to the invention.
  • Figures 5 to 7 show different embodiments of the relative positions of the humid and cold air streams towards one another.
  • a preferred embodiment of an apparatus of the present invention for carrying out the method according to the invention is shown schematically in a vertical cross-sectional view.
  • the device comprises a single substantially closed chamber, which houses three zones 4, 5 and 6, wherein in the mixing zone 4 feeds for moist air 1 and 9 for cold air.
  • moist air 1 and 9 for cold air For the cold air several supply lines are provided, which can be accomplished, for example, by means of a conduit with a plurality of outlet openings immediately below the chamber.
  • a stream of moist air for example, ambient air can be used, which was loaded with moisture prior to entry into the chamber, for example by passing the air flow over a water tub or through it, optionally with additional heating of the air flow and / or water.
  • the temperature of the humid air stream should not exceed about + 10 ° C.
  • the air stream in order for the air stream to have a sufficiently high moisture content to produce as large an amount of snow per unit volume of air as possible, its temperature should usually not be below -5 ° C.
  • Fig. 1 the humid and cold air streams in Fig. 1 can also be exchanged, i. that reference numeral 9 would represent the supply of moist air and 1 for cold air.
  • an optionally heated water tank could be provided immediately below the chamber, through which ambient air is passed and as a stream of humid air into the chamber, while cold air is supplied from the side.
  • both an upward and a rotational movement us thus generates a substantially helical movement of the air within the chamber, which is tapered above the mixing zone 4 tapered upwards. That is, in the area of growth zone 5 and discharge zone 6, the chamber is cone-shaped, favoring the helical movement of the atmosphere therein and allowing a more accurate control of the residence time of the growing snowflakes therein.
  • the optimum ratio between the two air streams is to be selected according to the structural design of the device according to the invention and the air temperatures.
  • the decisive factor is that there is a thorough mixing of the streams and that the air temperature inside the chamber is below the freezing point.
  • a spatial separation is provided between the zones 4 and 5, which may for example consist of a perforated plate or the like and a more complete mixing of the two air streams in the mixing zone 4 and sometimes causes the formation of a larger number of crystal nuclei before the Lucasge - Mixed with the growing snowflakes in the growth zone.
  • the formation of crystal nuclei usually occurs spontaneously at the confluence of moist and cold air due to the resulting supersaturation of the air with water.
  • various adjuvants may be introduced into the chamber along with one or both of the air streams, as previously discussed, but of course, attention must be paid to the environmental acceptability of such optional devices.
  • additional ice nuclei are supplied along with the cold air to produce a higher density of growing snowflakes. After the transition to the growth zone 5 from the supersaturated air gradually condenses more water in the form of ice crystals, which attach to the crystal nuclei and the growing snowflakes and thus gradually form voluminous, "flaky", just essentially dendritic snowflakes.
  • the time required for this depends, inter alia, on the moisture content of the air, the temperature of the air mixture, the density of the crystal nuclei and growing snowflakes in the chamber atmosphere and the speed of movement in the chamber, and is normally between 5 and 15 minutes.
  • the throughput in the method according to the invention and thus the device according to the invention, ie in particular the volume of the two air streams supplied per unit time, is thus to be adjusted so that the snowflakes are allowed to grow within the device for a predetermined period of time to be dispensed at the desired size , This period of time is to be determined empirically for each embodiment of the device according to the invention.
  • the time should be at least 5 minutes, more preferably at least 10 minutes, in particular at least 15 minutes.
  • larger snowflakes are more easily carried or carried by the air because of the larger surface area, and therefore, as the size increases, travel a longer distance on the substantially helical path, ie higher in the chamber in the illustrated embodiments.
  • they Once they have reached the desired size, they finally enter the discharge zone 6, from where they are sucked in by means of the Venturi nozzle 7 shown in FIG. 1 and expelled from the chamber. In the embodiment shown in Fig. 1 without spatial separation between growth zone 5 and discharge zone 6, this means that the discharge zone 6 starts at the height to which the negative pressure generated by the nozzle 7 is sufficient to suck snowflakes can.
  • the Venturi nozzle 7 is preferably operated with an ambient air stream 2, which may optionally be subjected to a pre-cooling, which is not preferred due to the increased energy requirement.
  • the resulting carrier air stream 3 conveys the snowflakes outwards where they can form a snow cover around the device.
  • the pressure of the nozzle air flow 2 is to be selected such that, on the one hand, only snowflakes of the predefined size are sucked in by the resulting negative pressure in the discharge zone 6, ie that the discharge zone 6 does not extend too far downwards.
  • the pressure must be sufficient to be able to carry the snowflakes with the carrier air stream 3 sufficiently far away from the device in order to be able to snow the largest possible area around the device.
  • the material of the chamber is not particularly limited as mentioned. Preferably, however, it is a lightweight material to render the device portable, such as fabric, canvas or plastic, eg, plastic sheeting, and / or a material that inhibits the growth of ice crystals on the walls.
  • the device may be lined in some places with such a latter material. The device can also be cooled and / or heated in some places in any way, as previously stated.
  • Fig. 2 the apparatus of Fig. 1 is shown in a schematic plan view, in which it can be seen that the air flow 1 is supplied substantially tangentially into the chamber, which supports the formation of a stable screw movement.
  • Fig. 3 shows a schematic vertical cross-sectional view of another embodiment of an apparatus of the present invention for carrying out the method according to the invention.
  • two supply lines for humid air 1 and cold air 9 are shown in a cylindrical chamber with dome-shaped upper part (the arrangement of these leads in turn can also be reversed in both cases).
  • the chamber in this case comprises two mixing zones 4, which means that even in growth zone 5 partially grown snowflakes, which originate from the lower mixing zone 4, come into contact with additional small crystals resulting from the upper mixing zone 4. This initiates a second growth spurt, causing faster formation of larger snowflakes and a higher flock density in the chamber atmosphere.
  • the discharge zone 6 does not reach down as far into the chamber as in the cone-shaped embodiment described above, which increases the residence time of the snowflakes in the chamber with the same chamber volume and nozzle pressure.
  • each of the three chambers includes a mixing zone, growth zone, and dispensing zone (not shown), with the dispensing zone of the first two chambers 15 and 16 being round in a spatially elevated area is limited to the exit point from the chamber or entry point in the transfer to the next chamber.
  • the chambers may also have the same or different cross sections, and the ratios and the volume flows of the humid and cold air streams 1 and 9 may be the same or different in all the chambers. Moreover, only one of the two streams can be supplied into further chambers as from the second, for example only cold air 9, in order to further lower the temperature of the air mixture in the device in the course of the process, or only humid air, in order thereby to reduce the temperature Increase moisture content in the device.
  • the three chambers in Fig. 4 are shown as rectangular for simplicity, all, particularly chamber 17, preferably again have a circular cross section and an upwardly tapered conical shape to assist in helical movement of the air stream therein. In addition, although in Fig.
  • the leads 1 and 9 are shown as opening at right angles in the chambers, however, at least one of the leads should open into the respective chamber at an oblique angle, in turn, to ensure the helical movement.
  • the chambers as shown in Fig. 4 would be required to provide the desired screw movement one or even more additional air flow regulator, such as fans and side baffles or the like, per chamber.
  • all conceivable combinations of arbitrarily designed chambers can also be connected in series or in parallel, in order to achieve the objectives of the invention, ie, in particular, the production of snow that is as nature-identical as possible. It is important to keep the growing snowflakes in a suspended state during their helical motion in a supersaturated atmosphere until the size of the flakes has reached the predefined value.
  • FIGS. 5 to 7 show three possible ways in which the two streams for moist air and for cold air can be mixed with one another.
  • the leads are 1 and 9 at an angle of about 90 ° to each other, so that in addition to the mixing at the confluence of the currents a defined direction of the mixed air flow is given, in this case in the direction bisector, provided that the same volume flows are given ,
  • Fig. 6 the two leads 1 and 9 are shown tapering at an angle of 180 °, wherein also the supply line 9 has a much larger cross-section than line 1.
  • This can - depending on the pressure conditions - on the one hand cause a larger volume of one air flow (here: cold air) meets a smaller volume of the other, or on the other hand that an air flow (here again: the cold air) flows at a lower speed.
  • both the direction and the temperature of the resulting air mixture and thus the growth conditions for the snowflakes are controllable.
  • FIG. 7 shows a case in which the supply line 1 for moist air, preferably concentric, runs inside the supply line 9 for cold air, which (with appropriate choice of the material of the lines) causes it to occur even before the entry of the two air streams heat exchange between the two can occur in the chamber so that the moist air stream is already littered with water. enters the chamber.
  • line 1 already ends just before the chamber inlet (indicated in the figure as the upper end of line 9), causing a partial premixing of the two streams before entering the chamber.
  • the device of the invention consisted of a frusto-conical plastic chamber with a height of 95 cm, a circular base with a diameter of 100 cm and a circular top opening with a diameter of 10 cm.
  • a plastic funnel with a height of 10 cm and an upper opening with a diameter of 0.5 cm was placed on the upper opening as a dispensing nozzle, the lower edge of the funnel and the outer surface of the chamber being sealed airtight.
  • the chamber had a total height of 105 cm and a total volume of about 0.27 m 3 .
  • supply lines for moist and cold air entered the chamber tangentially into the chamber, whereby the supply line for moist air was led inside the supply line for cold air.
  • the entire device was cooled to -15 ° C in a refrigeration laboratory.
  • the humid air stream was generated by passing air through an ice-cooled flow cell filled with water near freezing, ie 1 to 2 ° C, so as to be saturated with water vapor and then enriched with tiny water droplets by means of an ultrasonic nebulizer Formation of crystal nuclei served.
  • Ambient air from the cold lab at a temperature of -15 ° C was used as cold air.
  • Both air streams were introduced into the cooled chamber at a rate between 0.2 and 0.3 l / s.
  • the temperature of the moist air was about +3 ° C when entering the chamber and the temperature inside the chamber was about -14 ° C. Due to the tangential feed, the mixed air streams caused an upward circular flow in the chamber.
  • the apparatus was substantially the same as in the first example, except that the water enrichment of the humid air after passing through the flow cell was achieved by means of the ultrasonic nebulizer with the aid of finely atomized water obtained by means of a high-pressure atomizer.
  • the introduction into the chamber was carried out in the same manner as in Example 1, and the properties of the obtained snow were practically the same as in Example 1.
  • the snow production could be increased in this way to about 9 kg per hour, an increase on the Represents 45 times.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen dendritischem Schnee, umfassend: a) das Zuführen eines Stroms feuchter Luft (1) und eines Stroms kalter Luft (9) in einen im Wesentlichen geschlossenen Raum, um die beiden Ströme darin zu vermischen und so eine an Wasser übersättigte Atmosphäre in dem Raum zu bilden; b) das Bilden von Eiskristallen und das Wachsenlassen von Schneeflocken aus der übersättigten Atmosphäre innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums, wobei die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums in einem Schwebezustand gehalten werden und für eine vorbestimmte Zeitspanne wachsen gelassen werden, die ausreicht, um Schneeflocken einer vordefinierten Größe zu erhalten, wobei der Schwebezustand erzielt wird, indem die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken durch den Luftstrom im Mittel entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden, wodurch eine Verteilung der Schneeflocken entsprechend ihrer Größe entlang der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewirkt wird; c) das Abgeben der Schneeflocken mit vordefinierter Größe nach der vorbestimmten Zeitspanne mittels eines Trägerluftstroms (3) durch eine Abgabeöffnung (7) des im Wesentlichen geschlossenen Raums.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Schnee
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schnee aus Strömen feuchter und kalter Luft.
Herkömmliche Schneekanonen, wie sie in Skigebieten weit verbreitet zum Einsatz kommen, erzeugen keinen Schnee im eigentlichen Sinne, sondern lediglich spezielle Typen von Schnee, die hauptsächlich zum Teil oder zur Gänze gefrorenen Wassertröpfchen entsprechen (was bei natürlichem Vorkommen als "Graupel" bezeichnet wird). In natürlichen Wolken wachsen Schneeflocken durch Resublimation (d.h. den Phasenübergang aus der Dampf- in die feste Phase) von Wasser allmählich heran; durch Gefrieren können nur Kristallkeime gebildet werden, die zur Initiierung des Eiskristallwachtums erforderlich sind. In üblichen Schneekanonen wird jedoch Wasser zusammen mit Druckluft in eine Düse geleitet, wodurch das Wasser zu feinsten Tröpfchen zerstäubt und in die Umgebungsluft ausgestoßen wird, wo es - bei entsprechender Lufttemperatur - zu Eis erstarrt und zu Boden fällt (siehe beispielsweise F. Hahn, "Künstliche Beschneiung im Alpenraum", Cipra International, 2004; und M. Meier, "Produktion von naturidentischem Schnee", Diplomarbeit, ETH Zürich, 2006). Eine verbesserte und modernere Ausführungsform einer solchen Schneekanone wird z.B. von L. Nilsson in der EP 1.710.519 A1 offenbart, während in EP 1.065.456 A1 eine Schneekanone beschrieben wird, die in einem geschlossenen Raum, z.B. einem Zelt, betrieben wird, um die Eigenschaften des kalten Luftstroms beeinflussen zu können. In US 3.257.815 A wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Schnee aus zerstäubtem Wasser und kalter Luft beschrieben, wobei der herabfallende Wasser- Sprühregen durch Kontakt mit von unten aufsteigender kalter Luft gefroren wird; der Kunstschnee wird dann am unteren Ende der Vorrichtung ausgetragen.
Auf diese Weise hergestellter Kunstschnee sowie damit künstlich "beschneite" Skipisten weisen jedoch mehrere Nachteile auf. Erstens sind der Energieaufwand und die Lärmemissionen bei der Erzeugung solchen Kunstschnees enorm, und zweitens sind die so gebildeten Eiskörnchen eben keine Schneeflocken, sondern gefrorene EiströDfchen. Aus letzterem Umstand resultiert sowohl ein erhöhtes Verletzunasrisiko der Wintersportler im Falle von Stürzen auf solchen "Eispisten" als auch ein beeinträchtigtes Fahrgefühl der Skifahrer und Snowboarder, die mehrheitlich eine Schneedecke aus Neuschnee bevorzugen, d.h. Pisten aus lockerem, weichem, "flockigem" Schnee geringer Dichte, der auch als dendritischer Schnee bezeichnet wird. Darüber hinaus stellt eine solche künstliche Abweichung der Schneedeckeneingeschaften gegenüber natürlichen, aus Wolken erzeugten, eine zusätzliche Belastung für die die Umwelt dar. Diese Frage ist allerdings noch nicht gänzlich geklärt, zumal es nur sehr wenige Umweltstudien zu diesem Thema gibt (siehe z.B. C. Rixen, V. Stoeckli, W. Ammann, "Does artificial snow production affect soil and Vegetation of ski pistes? A Review", Perspectives in Plant Ecology, Evolution and Systematics 5(4), 219-230 (2003)).
Derartige dendritische Schneeflocken bilden sich jedoch in der Natur, während sie in den oberen Luftschichten der Atmosphäre in einem Schwebezustand gehalten wer- den, sowie während ihres anschließenden Falls aus großer Höhe, wobei die aus der mit Wasserdampf übersättigten Luft gebildeten Eiskristalle langsam zu Dendriten oder ähnlichen Schneekristallen heranwachsen (vgl. C. Fierz, R.L. Armstrong, Y. Durand, P. Etchevers, E. Greene, D.M. McCIung, K. Nishimura, P.K. Satyawali, S.A. Sokratov, "The International Classification for Seasonal Snow on the Ground", IHP- VII Technical Documents in Hydrology No. 83, IACS Contribution No. 1 , UNESCO- IHP, Paris, 2009). Dieser Wachstumsvorgang erfordert jedoch mehrere Minuten, weswegen in bisherigen Ansätzen zur Produktion von künstlichem oder auch naturidentischem Schnee entweder gar kein dendritischer Schnee oder nur wenige Gramm davon gebildet werden konnten.
In der JP-A S46-7151 wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Schnee aus einem Wassersprühregen und kalter Luft beschrieben. Dabei werden in einer ersten von zwei bei -35 bis -30 °C gehaltenen Gefrierkammern Graupeln und Eiskristalle erzeugt, die in der zweiten Kammer in Schnee umgewandelt werden, während das Graupelgemisch in beiden Kammern durch einen von unten eingeblasenen Kaltluftstrom mehrere Minuten lang in Schwebe gehalten werden. Der so erhaltene Schnee wird in eine» dritte» Kammer aeleitet die um eine Rückumwandluna des Schnees zu Eis zu verhindern, bei -15 bis -20 °C gehalten wird, wobei kalte Luft von oben auf den Schnee geblasen wird, und wird darin gelagert.
Die nach diesem Verfahren erhaltenen Graupeln, d.h. Eiskörnchen, können hier zwar durch die minutenlange "Umwandlungsphase" zu größeren Kristallverbänden agglomerieren. Die Ausbildung von oben beschriebenem, "flockigem" oder dendritischem Schnee ist jedoch auch in diesem Fall ausgeschlossen, da sich solcher Schnee nur aus einer mit Wasserdampf übersättigten Atmosphäre bildet. Eine solche Atmosphäre kann sich nach dem Verfahren der JP-A S46-7151 aber erst gar nicht ausbilden, da die Wassertröpfchen bei den in der ersten Gefrierkammer herrschenden tiefen Temperaturen (-35 bis -30 °C) spontan zu Eiströpfchen und Graupeln gefrieren. In der Folge wird sich zwar in jeder Kammer eine der Temperatur entsprechende Luftfeuchtigkeit einstellen, es kann jedoch keine Übersättigung der Atmosphäre erzielt werden, zumal auch in den nachfolgenden Kammern keine weitere Abkühlung er- folgt, sondern vielmehr zusätzliche unbefeuchtete, d.h. "trockene", Luft eingeblasen wird und in der dritten Kammer sogar deutlich wärmere Luft eingesetzt wird.
In der SU 1.617.272 A1 wird ein "Schneegenerator" beschrieben, in dem ein Strom kalter Luft geteilt wird, so dass ein Teilstrom einen Befeuchter passiert und danach, während seiner Aufwärtsbewegung in eine Schnee-Produktionskammer, zusätzlich noch mit einem Wasser-Sprühregen in Kontakt kommt. Dieser sowohl Wasserdampf als auch Wassertröpfchen enthaltende Teilstrom, der durch den Kontakt mit Wasser erwärmt wurde, wird wiederum mit dem zweiten Teilstrom kalter Luft vermischt, wodurch eine an Wasserdampf übersättigte Atmosphäre erzeugt wird und sich erster Schnee bildet. Anschließend passiert der kombinierte Luftstrom die Produktionskammer, in der er zur Bildung weiteren Schnees an einer Vielzahl von Kühlrohren noch weiter abgekühlt wird, wonach der Schnee in einen Zyklon ausgeblasen wird, wo er abgeschieden und so vom Luftstrom getrennt wird, der seinerseits als Strom kalter Luft rezykliert wird. Angaben über die Verweilzeiten in der Produktionskammer und die Beschaffenheit des erhaltenen Schnees fehlen. Aufgrund dessen ist davon auszugehen, dass hier aus den Wassertröpfchen im befeuchteten Luft-Teilstrom beim Vermischen mit dem kalten Luftstrom anfänglich wiederum Graupel gebildet werden, deren Größe beim Passieren der Produktionskammer durch sich aus der übersättigten Atmosphäre abscheidende Wassermoleküle etwas zunimmt. Da keinerlei Maßnahmen zur Erhöhung der Verweilzeit in der Produktionskammer getroffen wurden, kann mit dieser Vorrichtung erneut kein "flockiger", dendritischer Schnee gebildet werden.
Einen Ansatz zur Herstellung von naturidentischem Schnee beschreibt M. Meier, s.o., in Form einer "Schneemaschine", in der kalte Luft in einem gekühlten geschlossenen Raum über ein beheiztes Wasserbecken geleitet wird, wodurch sie Feuchtigkeit aufnimmt, sich beim nachfolgenden Aufsteigen abkühlt und dadurch an Wasser übersättigt wird. Im oberen Bereich der Maschine kondensiert das Wasser an Nylonfäden, an denen somit Schneekristalle wachsen. Sobald diese eine bestimmte Größe erreicht haben, fallen sie von den Fäden ab und werden in einer darunter positionierten Schublade gesammelt. Dieser Schnee weist zwar mehr oder weniger dendritische Struktur auf, allerdings werden selbst bei einer Versuchsdauer von mehreren Stunden nur 1 bis 2 Kilogramm Schnee erzeugt. Für eine Verwendung zum Beschneien von Skipisten ist diese Vorrichtung demnach nicht geeignet.
Die EP 609.140 A1 offenbart die Herstellung von Schnee in einem geschlossenen Tunnel, in dem der Schnee zirkuliert wird und der somit als Schneekanal zum Testen verschiedener Materialien oder Gegenstände unter Beschneiung einsetzbar ist. Abgesehen vom Feuchtigkeitsgrad des so erhaltenen Schnees werden keine weiteren Eigenschaften desselben beschrieben, und die dortige Vorrichtung ist zur Präparation von Skipisten ebenfalls nicht geeignet.
Vor diesem Hintergrund war es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, nach dem bzw. mit der möglichst naturidenti- scher, d.h. im Wesentlichen dendritischer Schnee, auf energiesparendere Weise herstellbar ist und Skipisten beschneit werden können. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Dieses Ziel erreicht die Erfindung in einem ersten Aspekt durch Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von im Wesentlichen dendritischem Schnee, das die folgenden Schritte umfasst:
a) das Zuführen eines Stroms feuchter Luft und eines Stroms kalter Luft in einen im Wesentlichen geschlossenen Raum, um die beiden Ströme darin zu vermischen und so eine an Wasser übersättigte Atmosphäre in dem Raum zu bilden;
b) das Bilden von Eiskristallen und das Wachsenlassen von Schneeflocken aus der übersättigten Atmosphäre innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums, wobei die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums in einem Schwebezustand gehalten werden und für eine vorbestimmte Zeitspanne wachsen gelassen werden, die ausreicht, um Schneeflocken einer vordefinierten Größe zu erhalten;
wobei der Schwebezustand erzielt wird, indem die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken durch den Luftstrom im Mittel entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden, wodurch eine Verteilung der Schneeflocken entsprechend ihrer Größe entlang der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewirkt wird;
c) das Abgeben der Schneeflocken mit vordefinierter Größe nach der vorbe- stimmten Zeitspanne mittels eines Trägerluftstroms durch eine Abgabeöffnung des im Wesentlichen geschlossenen Raums.
Durch das Halten der wachsenden Eis- bzw. Schneekristalle im Schwebezustand innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums kann laufend Wasserdampf aus der übersättigten Atmosphäre an die Oberfläche der Kristallkeime und später an die Oberfläche wachsender Kristalle resublimieren (d.h. sich darauf abscheiden), wodurch es den Kristallen ermöglicht wird, zu Schneeflocken mit gewünschter Größe heranzuwachsen. Diese Größe hängt somit vor allem von der Zeitspanne ab, die ihnen für das Wachstum zur Verfügung steht. Auf diese Weise ist es durch das erfin- dungsgemäße Verfahren möglich, jene Bedingungen zu simulieren, denen Schneeflocken in der Natur ausgesetzt sind, und so möglichst naturidentischen Schnee zu produzieren. Zusätzlich wird durch das erfindungsgemäße Verfahren der Energiebe- darf für die Herstellung einer bestimmten Schneemenge gegenüber dem Betrieb herkömmlicher Schneekanonen signifikant verringert und die Lärmentwicklung praktisch gänzlich eliminiert. Durch die Bewegung der Eis- bzw. Schneekristalle durch den Luftstrom auf einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn wird die Wegstrecke, die die Kristalle innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums zurücklegen, gegenüber einer ungeregelten Luftströmung um ein Vielfaches verlängert, was deutlich längere Verweilzeiten ermöglicht.
Die Zeitspanne zum Erreichen der vordefinierten Größe, z.B. zum Erhalt von dendritischem Schnee, wie eingangs erwähnt, hängt ihrerseits unter anderem von der Form und den Abmessungen des im Wesentlichen geschlossenen Raums, von den Zufuhrraten der beiden Luftströme, von deren Temperaturen und vom Feuchtigkeits- grad der feuchten Luft ab und ist in der Praxis in jedem einzelnen Fall empirisch zu bestimmen. Dabei spielen freilich auch wirtschaftliche Überlegungen eine Rolle. Vorzugsweise beträgt die vorbestimmte Zeitspanne in Schritt b) zumindest etwa 5 min, noch bevorzugter zumindest 10 min oder zumindest 15 min, um durch das erfindungsgemäße Verfahren große, voluminöse, "flaumige" bzw. "flockige" - also im We- sentlichen dendritische - Schneeflocken herzustellen, wie sie auch in der Natur gebildet werden. Das bedeutet, dass die vordefinierte Größe in Schritt b) im Größenbereich von dendritischen Schneeflocken liegt. Vorzugsweise wird durch das Verfahren der Erfindung außerdem Schnee mit einer Dichte von unter 200 kg/m3 hergestellt, der z.B. als Material für eine künstliche Schneedecke auf Skipisten hervorragend ge- eignet ist.
Mit der Angabe, dass die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken in Schritt b) durch den Luftstrom "im Mittel" entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden, ist gemeint, dass die vom kombinierten Luftstrom aufgewirbel- ten und mitgeführten Schneeflocken bzw. Eiskristalle, die sich selbstverständlich nicht allesamt durchwegs auf einer gedachten Schraubenbahn bewegen, sich so durch den im Wesentlichen geschlossenen Raum bewegen, dass der aus allen Ein- zelbewegungen der Schneeflocken resultierende Massenstrom im Wesentlichen einer Schraubenform folgt. Wie nahe diese Summenbewegung einer Schraubenform kommt, hängt natürlich auch von der Querschnittsform des im Wesentlichen geschlossenen Raums ab. Bei kreisförmigen Querschnitten ist die Annäherung nach- vollziehbarerweise am besten.
Hierzu ist anzumerken, dass die Schneeflocken während ihres Wachstums zwar an Gewicht zunehmen, andererseits vergrößert sich jedoch auch ihre spezifische Oberfläche, so dass sie leichter von der Luft getragen bzw. mitgerissen werden. Aus die- sem Grund ist die Verteilung der wachsenden Schneeflocken während ihres Schwebezustands bzw. ihrer im Wesentlichen schraubenförmigen Bewegung in dem im Wesentlichen geschlossenen Raum solcherart, dass - bei einer aufwärts gerichteten Schraubenbewegung - größere Flocken weiter oben, kleinere Flocken sowie Eiskristallkeime weiter unten anzutreffen sind. Im obersten Bereich des im Wesentlichen geschlossenen Raums haben die Schneeflocken im Wesentlichen die Größe und die Form von naturidentischen dendritischen Schneeflocken erreicht.
In Schritt a) des Verfahrens der Erfindung werden zusammen mit dem Strom feuchter Luft und/oder mit dem Strom kalter Luft vorzugsweise ein oder mehrere Hilfsstoffe zur Unterstützung der/des in Schritt b) erfolgenden Kristallbildung/Kristallwachstums zugeführt, wodurch diese beiden Vorgänge deutlich beschleunigt werden können, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erhöht.
Vorzugsweise werden als Hilfsstoffe zusammen mit dem Strom feuchter Luft bzw. mit dem Strom kalter Luft Eiskristallkeime zur Initiation der Eiskristallbildung und/oder zur Förderung des Eiskristallwachstums zugeführt. Zusätzlich oder alternativ dazu können zusammen mit dem Strom feuchter Luft auch ein oder mehrere Schaumbildner zur Erzeugung von Luftblasen zugeführt werden, an deren Oberfläche Eiskristallbildung initiiert wird. Auf diese Weise kann im Verfahren die Menge an pro Zeiteinheit gebildetem Schnee, d.h. die Dichte der Schneeflocken in der Atmosphäre innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums erhöht werden. Die Art und Weise, wie der Schwebezustand und die im Wesentlichen schraubenförmige Bahn der Eiskristalle und Schneeflocken in Schritt b) erreicht werden, ist nicht speziell eingeschränkt. In bevorzugten Ausführungsformen wird zumindest einer der beiden Ströme feuchter und kalter Luft von schräg unten in den im Wesentlichen ge- schlossenen Raum zugeführt. Alternativ oder zusätzlich dazu wird zumindest einer der beiden Ströme feuchter und kalter Luft seitlich in den im Wesentlichen geschlossenen Raum zugeführt.
Noch bevorzugter wird in Schritt a) zumindest einer der beiden Ströme feuchter und kalter Luft im Wesentlichen tangential in einen im Wesentlichen geschlossenen Raum zugeführt, der Konusform aufweist, was die Ausbildung einer Rotationsbewegung vereinfacht und gleichzeitig eine Aufwärtsbewegung initiiert, woraus die gewünschte Schraubenform resultiert. Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß eine Kombination von unterer und seitlicher Zuleitung, d.h. die Zuleitung zumindest eines Luftstroms von unten und zumindest eines Luftstroms von der Seite, insbesondere tangential in einen konischen Raum, um eine stabile, aufwärts gerichtete Rotationsbewegung zu erzeugen und diese auch durch entsprechende Einstellung der Volumenströme steuern zu können. Auf diese Weise kann die Verweilzeit der im erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schneeflocken und dadurch die erreichbare Größe derselben gesteuert werden.
Welcher Luftstrom von unten und welcher von der Seite eingeleitet wird, ist nicht entscheidend. Aufgrund der Tatsache, dass warme Luft aufsteigt und kalte Luft absinkt, wird eher ein kalter Luftstrom von der Seite und ein relativ dazu wärmerer Strom feuchter Luft von unten eingeleitet. Besonders bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der sowohl feuchte als auch kalte Luft sowohl von unten als auch von der Seite in den Raum zugeführt werden, wodurch mehrere Stellen der Kristallkeimbildung bereitgestellt werden, was erneut die pro Zeiteinheit gebildete Anzahl an Schneeflocken und damit die Dichte der Schneeflocken in der Atmosphäre innerhalb des Raums erhöht. Alternativ oder zusätzlich zu den obigen Methoden können die wachsenden Schneeflocken in Schritt b) auch mittels eines oder mehrerer in dem im Wesentlichen geschlossenen Raum vorgesehener Ventilatoren entlang der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden. Vorzugsweise unterstützen solche Ventilatoren jedoch nur die durch die Art der Luftstromzuleitung erzeugten Luftbewegungen oder fehlen aufgrund der zusätzlich erforderlichen Energie dafür gänzlich.
Die Temperatur des Stroms kalter Luft in Schritt a) ist nur insofern eingeschränkt, als sie unter 0 °C liegen muss. Vorzugsweise liegt sie jedoch in einem Bereich von -100 °C bis -5 °C, noch bevorzugter im Bereich von -20 °C bis -5 °C. Die kalte Luft kann dabei entweder einer eigenen Vorkühlung unterzogen werden, um die gewünschte Temperatur zu erreichen, oder es kann als Strom kalter Luft einfach Umgebungsluft zugeführt werden, wenn diese die erforderliche Temperatur unter dem Gefrierpunkt aufweist. Letzteres ist aufgrund des geringeren Energieverbrauchs natürlich bevor- zugt.
Die Temperatur des Stroms feuchter Luft in Schritt a) unterliegt gemäß vorliegender Erfindung keinerlei speziellen Einschränkungen. Vorzugsweise wird jedoch ein Kom- promiss eingegangen, nämlich zwischen einer höheren Temperatur, bei der die Sätti- gungsmenge an Wasser größer ist, und einer niedrigeren Temperatur, bei der die zum Erreichen einer Temperatur von unter 0 °C in dem im Wesentlichen geschlossenen Raum erforderliche Menge an kalter Luft geringer sein kann. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Stroms feuchter Luft daher in einem Bereich von -5 °C bis +10 °C.
Bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der Umgebungsluft gesondert befeuchtet und als Strom feuchter Luft in den im Wesentlichen geschlossenen Raum eingeleitet wird. Die zugeführte feuchte Luft wird vorzugsweise erwärmt, bevor oder während ihr Feuchtigkeit zugesetzt wird, um die Wassersättigungsgrenze zu erhö- hen. Die Art der Wasserzufuhr ist nicht speziell eingeschränkt. Vorzugsweise erfolgt die Wasseraufnahme durch Leiten eines Luftstroms über einen nach oben hin offe- nen Wasserbehälter und/oder durch einen Wasserbehälter hindurch. Der Wasserbehälter kann in beiden Fällen beheizt werden.
Weiters wird in bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die Oberfläche des im Wesentlichen geschlossenen Raums zumindest teilweise gekühlt und/oder beheizt, um die Kondensation von Wasser an bestimmten Stellen der Oberfläche gezielt zu verhindern oder zu fördern. Beispielsweise kann bei einem konischen Raum der obere Teil, in dem sich in überwiegendem Maße größere Schneeflocken aufhalten, gekühlt werden, damit keine Kondensation dieser großen Flocken erfolgt.
Als die zum Erwärmen erforderliche Energie, sei es zum Beheizen der Oberfläche des im Wesentlichen geschlossenen Raums, des Stroms feuchter Luft oder eines Wasserbehälters, wird vorzugsweise die Abwärme eines Kühlvorgangs im Verfahren, z.B. aus der zuvor erwähnten Oberflächenkühlung oder der zusätzlichen Kühlung der kalten Luft, genutzt. Dadurch wird der Energiebedarf des Verfahrens weiter verringert.
Die Abgabe der Schneeflocken zusammen mit dem Trägerluftstrom aus dem im Wesentlichen geschlossenen Raum in Schritt c) des Verfahrens erfolgt vorzugsweise durch eine Düse, um den Schneeflocken auf die erforderliche Geschwindigkeit zu beschleunigen, um die Umgebung um die Produktionsstelle herum mit dem im erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Schnee beschneien zu können. In besonders bevorzugten Ausführungsformen werden die Schneeflocken durch eine mit einem Umgebungsluftstrom betriebene Venturidüse abgegeben, wodurch im oberen Teil des im Wesentlichen geschlossenen Raums ein Unterdruck erzeugt wird, der die sich dort aufhaltenden Schneeflocken, d.h. Schneeflocken mit der vordefinierten Größe, in die Düse saugt.
Die Schneeflocken können in Schritt c) jedoch auch in einen Sammelbehälter abge- geben werden, um sie darin für eine beliebige spätere Verwendung - z.B. wiederum zum Beschneien von Skipisten oder auch zur Konservierung von Lebensmitteln - zu lagern. Zu letzterem Zweck wird vorzugsweise sterilisiertes Wasser zur Erzeugung des feuchten Luftstroms eingesetzt.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Her- Stellung von im Wesentlichen dendritischem Schnee zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt, wobei die Vorrichtung zumindest eine im Wesentlichen geschlossene Kammer umfasst, die ihrerseits Folgendes umfasst:
zumindest eine Zuleitung für einen Strom feuchter Luft und zumindest eine Zuleitung für einen Strom kalter Luft;
drei miteinander in Fluidkommunikation stehende Zonen, nämlich eine Mischzone, in die zumindest eine Zuleitung feuchter Luft und zumindest eine Zuleitung kalter Luft einmünden, zum Vermischen der Ströme feuchter und kalter Luft und gegebenenfalls zur Bildung von Eiskristallkeimen, eine Wachstumszone für Schneeflocken und eine Abgabezone zum Abgeben der gebildeten Schneeflocken;
in zumindest einer der Zonen vorgesehene Mittel zum Bewegen der Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn; und
eine mit der Abgabezone in Fluidkommunikation stehende Abgabeöffnung. In einer solchen, in die genannten drei Zonen unterteilten Vorrichtung kann das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren auf besonders vorteilhafte Weise durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang ist jedoch festzustellen, dass mit "Unterteilung" nicht notwendigerweise eine räumliche Trennung und unter "Zone" nicht unbedingt ein räumlich abgeschlossener Bereich zu verstehen ist. "Zone" kann somit auch nur einen Teil des Raums innerhalb einer Kammer bezeichnen, in dem vorwiegend einer der Vorgänge des erfindungsgemäßen Verfahrens, d.h. Luftstromvermischung, Schneeflockenwachstum und Austritt der Schneeflocken durch die Abgabeöffnung abläuft. Das bedeutet, dass alle drei Zonen auch innerhalb einer einzigen, im Wesentlichen geschlossenen Kammer vorgesehen sein können, wobei die Zonen ohne scharfe Grenze, d.h. fließend ineinander übergehen. Alternativ dazu kann jeweils eine eigene, im Wesentlichen geschlossene Kammer für jede der drei Zonen oder auch eine Kammer für zwei der drei Zonen und eine zweite Kammer für die dritte Zone vorgesehen sein. Die Vorrichtung kann mehrere im Wesentlichen geschlossene Kammern umfassen, die miteinander seriell oder parallel verbunden sind, wobei jede der Kammern entweder alle drei Zonen oder auch nur eine oder zwei der Zonen beherbergen kann. Wenn mehr als eine Zone in einer Kammer untergebracht ist, kann jedoch auch eine teilweise Abtrennung durch verschiedene Einbauten vorgesehen sein. Bevorzugt ist allerdings eine einzige Kammer für alle drei Vorgänge.
Die Art und Form der Kammer(n) ist nicht speziell eingeschränkt. So können gemäß vorliegender Erfindung die Ströme feuchter und kalter Luft auch in eine einzige, schlauch- oder rohrförmige Kammer geleitet werden, die schraubenförmig - aufwärts oder auch abwärts - gewunden ist, wodurch der kombinierte Luftstrom im Mittel die gewünschte Schraubenbewegung beschreibt. Aufgrund der großen Länge eines solchen Schlauchs oder Rohres, die erforderlich wäre, um im Wesentlichen dendritische Schneeflocken zu erzeugen, sind solche Ausführungsformen nicht bevorzugt, sondern Kammern mit einem deutlich kleineren Seitenverhältnis zwischen Länge und Höhe, z.B. einem Seitenverhältnis < 10:1.
Die Mittel zum Bewegen der Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn sind zwar nicht speziell eingeschränkt, so dass jegliche Luftströmungsregler, wie etwa Ventilatoren, diverse Einbauten, wie z.B. Leitbleche, Nuten oder Rillen in der Innenfläche der Kammer(n), infrage kommen. Vorzugsweise dient jedoch zumindest eine der Luft-Zuleitungen und/oder zumindest ein Luftströmungsregler, wofür ein Ventilator bevorzugt wird, als solches Mittel. Insbesondere werden jedoch ausschließlich eine oder mehrere der Luft-Zuleitungen als erfindungsgemäße Mittel zum Bewegen der Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn eingesetzt, wie nachstehend näher ausgeführt wird. Die im Wesentlichen geschlossene Kammer, bzw. eine oder mehrere davon, wenn die Vorrichtung mehr als eine Kammer umfasst, ist vorzugsweise zumindest im Bereich der Abgabezone konusförmig, um eine im Wesentlichen schraubenförmige Luftbewegung zur Abgabeöffnung hin zu bewirken. Alternativ oder zusätzlich dazu können solche Kammern auch im Bereich der Wachstumszone und der Abgabezone konusförmig sein, um in diesem Bereich für eine stabile im Wesentlichen schraubenförmige Bewegung zu sorgen, um die Verweilzeit der Schneeflocken in den einzelnen Zonen genauer steuern zu können. Aus demselben Grund ist eine solche Kammer vorzugsweise zur Gänze konusförmig.
Wie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde, mündet bzw. münden zumindest eine Zuleitung für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung für kalte Luft vorzugsweise von schräg unten in die Mischzone ein, um die im Wesentlichen schraubenförmige Bewegung der Luft in der Kam- mer zu bewirken und so als Mittel zum Bewegen der Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn zu dienen. Alternativ oder zusätzlich dazu mündet bzw. münden in bevorzugten Ausführungsformen zumindest eine Zuleitung für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung für kalte Luft von der Seite in die Mischzone und/oder die Wachstumszone ein. Besonders be- vorzugt mündet bzw. münden zumindest eine Zuleitung für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung für kalte Luft im Wesentlichen tangential in eine konusförmige Misch- und/oder Wachstumszone ein, was eine im Wesentlichen schraubenförmige Bahn mit sehr geringer Ganghöhe und somit eine besonders lange Verweilzeit der Schneeflocken innerhalb der Kammer ermöglicht. Andererseits kann durch eine ge- ringe Ganghöhe bei gleicher Verweilzeit die zum Erhalt von im Wesentlichen dendritischem Schnee erforderliche Höhe der Kammer verringert werden.
Die Abgabeöffnung ist vorzugsweise eine Düse, noch bevorzugter eine Venturidüse, um den in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildeten Schneeflocken eine aus- reichend hohe Geschwindigkeit zum Beschneien der Umgebung zu verleihen, insbesondere indem sie mittels des von der Venturidüse erzeugten Unterdrucks in der Ab- gabezone in die Düse hineingesaugt werden. Die Venturidüse wird vorzugsweise mit Umgebungsluft betrieben.
Die Art und Lage der Zuleitungen für feuchte und kalte Luft ist nicht speziell einge- schränkt. Vorzugsweise werden die beiden Luftströme mit jeweils definierter Strömungsgeschwindigkeit in die Vorrichtung gepumpt, um die Verweilzeit der Schneeflocken präzise steuern zu können. Weiters liegen die Einmündungen zumindest einer Zuleitung für feuchte Luft und zumindest einer Zuleitung für kalte Luft vorzugsweise im Wesentlichen nebeneinander und bilden einen Winkel < 180°, noch bevorzugter einen Winkel von etwa 90°, um die Luftströme zu deren Vermischung gleichzeitig aufeinander zuströmen und das dabei gebildete Luftgemisch gleichzeitig in eine definierte Richtung wegströmen zu lassen. Alternativ oder auch zusätzlich dazu können die Einmündungen zumindest einer Zuleitung für feuchte Luft und zumindest einer Zuleitung für kalte Luft auch einander in einem Winkel von etwa 180° gegenüber tie- gen, was eine innigere Vermischung der beiden innerhalb eines kleineren Raumabschnitts der Mischzone bewirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest eine Zuleitung für feuchte Luft und zumindest eine Zuleitung für kalte Luft, vorzugsweise konzentrisch, ineinander angeordnet, und weisen eine gemeinsame Einmündungssteile in die Kammer auf. Auch diese Ausführungsform bewirkt eine innige Vermischung der beiden Luftströme unmittelbar nach Eintritt in die Mischzone der Kammer und bietet darüber hinaus die Möglichkeit des Wärmeaustausche zwischen den Luftströmen durch die Leitungswand hindurch. In solchen Ausführungsformen endet die innen liegende der beiden ineinander angeordneten Zuleitungen vorzugsweise schon vor der gemeinsamen Einmündung in die Kammer, noch bevorzugter eine kurze Distanz, z.B. ein paar Zentimeter, vor der Kammer, um bereits vor der Kammer eine teilweise Durchmischung der beiden Luftströme zu bewirken. Gemäß vorliegende Erfindung können ein oder mehrere Teile der Vorrichtung, vorzugsweise die Außenwand oder -wände der Kammer und/oder die Zuleitung für kalte Luft, mit Kühl- und/oder Heizeinrichtungen versehen sein. So kann, wie oben bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurde, beispielsweise die Außenwand der Kammer gekühlt werden, um ein Anhaften bzw. Schmelzen der Schneeflocken daran zu verhindern. Oder die zugeführten Luftströme können vor ihrem Eintritt in die Kammer gekühlt oder beheizt werden, um sie auf die für den Kammereintritt am besten geeignete Temperatur zu bringen. Besonders bevorzugt ist zumindest eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der zugeführten feuchten Luft vorgesehen. Diese Heizeinrichtung kann beispielsweise auch in einem beheizten Wasserbehälter bestehen, durch den Luft, z.B. Umgebungsluft, hindurchgeleitet oder über den Luft hinweg geleitet wird, um sie mit Feuchtigkeit zu beladen.
Generell sind die im erfindungsgemäßen Verfahren und in der erfindungsgemäßen Vorrichtung optional einsetzbaren Kühl- und Heizeinrichtungen sind nicht speziell eingeschränkt. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung, d.h. Maschinen- und Anlagenbau, ist jedoch problemlos in der Lage, die für den jeweiligen Zweck am bes- ten geeignete Lösung - auch unter Berücksichtigung des Energiebedarfs - auszuwählen. Vor allem für die Kühlung der Außenwand der Kammer kommen beispielsweise ein Kühlmantel oder ein Kühlgebläse in Frage. Die Zuleitungen der Luftströme beispielsweise kann ebenfalls mittels Kühlmantel gekühlt werden, aber auch indem sie einfach mit Schnee bedeckt werden. Vorzugsweise werden Kühl- und Heizein- richtungen in Kombination eingesetzt, indem die Abwärme einer Kühleinrichtung als Wärme zum Beheizen eines anderen Teils der Vorrichtung eingesetzt wird, um die Energieeffizienz zu erhöhen. Auf ähnliche Weise ist es möglich, das zur Befeuchtung des Stroms feuchter Luft dienende Wasser entweder mit einer Temperatur von etwa 0 °C zuzuführen oder mit minimalem Energiebedarf, wiederum unter Nutzung solcher Abwärme, auf eine gewünschte Temperatur zu erwärmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist in besonders bevorzugten Ausführungsformen transportabel, um beispielsweise verschiedene Abschnitte einer Skipiste nacheinander mit derselben Vorrichtung beschneien zu können. Zu diesem Zweck ist die zu- mindest eine Kammer vorzugsweise zumindest teilweise aus leichtgewichtigem Material, ausgewählt aus Stoff, Leinwand und Kunststoff, gefertigt. Weiters ist die zumindest eine Kammer vorzugsweise zumindest teilweise aus einem das Wachstum von Eiskristallen hemmenden Material gefertigt und/oder damit ausgekleidet. Dafür kommen vor allem hydrophobe Materialien, wie z.B. Kunststoffe, insbesondere Silikone oder mit Silikon beschichtetes Material, in Frage.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, wobei: Fig. 1 eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Ausführungsform aus Fig. 1 zeigt; Fig. 3 eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt;
Fig. 4 eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt; und die Fig. 5 bis 7 verschiedene Ausführungsformen der relativen Positionen der Ströme feuchter und kalter Luft zueinander zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Fig. 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einer vertikalen Querschnittsansicht gezeigt. Die Vorrichtung umfasst eine einzige im Wesentlichen geschlossene Kammer, die drei Zonen 4, 5 und 6 beherbergt, wobei in die Mischzone 4 Zuleitungen für feuchte Luft 1 und für kalte Luft 9 einmünden. Für die kalte Luft sind mehrere Zuleitungen vorgesehen, was beispielsweise mittels einer Leitung mit mehreren Austrittsöffnungen unmittelbar unterhalb der Kammer bewerkstelligt werden kann. Als Strom feuchter Luft kann etwa Umgebungsluft genutzt werden, die vor dem Eintritt in die Kammer mit Feuchtigkeit beladen wurde, z.B. mittels Leiten des Luftstroms über eine Wasserwanne oder durch diese hindurch, gegebenenfalls unter zusätzlicher Erwärmung des Luftstroms und/oder des Wassers. Um kein übermäßig großes Volumen an kalter Luft zu benötigen, damit die Gesamtatmosphäre innerhalb der Kammer eine Temperatur unter 0 °C aufweist, sollte die Temperatur des Stroms feuchter Luft gemäß den Forschungsergebnissen der Erfinder etwa +10 °C nicht übersteigen. Damit der Luftstrom einen ausreichend hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist, um möglichst große Mengen an Schnee pro Volumeneinheit Luft zu erzeugen, sollte seine Temperatur jedoch üblicherweise auch nicht unter -5 °C liegen.
Die Ströme feuchter und kalter Luft in Fig. 1 können jedoch auch ausgetauscht werden, d.h. dass Bezugszeichen 9 die Zuleitung für feuchte Luft darstellen würde und 1 jene für kalte Luft. In diesem Fall könnte unmittelbar unterhalb der Kammer ein gegebenenfalls beheizter Wasserbehälter vorgesehen sein, durch den Umgebungsluft hindurch und als Strom feuchter Luft in die Kammer eingeleitet wird, während kalte Luft von der Seite zugeführt wird.
In jedem Fall erzeugt die Zuleitung der beiden Luftströme auf die dargestellte Weise sowohl eine Aufwärts- als auch eine Rotationsbewegung uns somit eine im Wesentlichen schraubenförmige Bewegung der Luft innerhalb der Kammer, die oberhalb der Mischzone 4 sich konisch nach oben hin verjüngend ausgeführt ist. Das heißt, Im Bereich von Wachstumszone 5 und Abgabezone 6 ist die Kammer konusförmig, was die schraubenförmige Bewegung der Atmosphäre darin begünstigt und eine exaktere Steuerung der Verweilzeit der wachsenden Schneeflocken darin ermöglicht.
Das optimale Verhältnis zwischen den beiden Luftströmen ist je nach struktureller Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und den Lufttemperaturen entsprechend auszuwählen. Entscheidend ist dabei lediglich, dass es zu einer gründlichen Vermischung der Ströme kommt und dass die Lufttemperatur im Inneren der Kammer unterhalb des Gefrierpunkts liegt. In Fig. 1 ist zwischen den Zonen 4 und 5 eine räumliche Trennung vorgesehen, die beispielsweise aus einem Lochblech oder dergleichen bestehen kann und eine vollständigere Durchmischung der beiden Luftströme in der Mischzone 4 und mitunter die Ausbildung einer größeren Anzahl an Kristallkeimen bewirkt, bevor das Luftge- misch mit den darin wachsenden Schneeflocken in die Wachstumszone übertritt. Die Bildung von Kristallkeimen erfolgt üblicherweise spontan beim Zusammentreffen von feuchter und kalter Luft aufgrund der dadurch bewirkten Übersättigung der Luft mit Wasser. Zur Unterstützung der Kristallkeimbildung können verschiedene Hilfsmittel zusammen mit einem oder beiden der Luftströme in die Kammer eingeleitet werden, wie dies zuvor bereits ausgeführt wurde, wobei aber natürlich Augenmerk auf die Umweltverträglichkeit solcher optionaler Hilfsmittel zu legen ist. Vorzugsweise werden vor allem zusätzliche Eiskristallkeime zusammen mit der kalten Luft zugeführt, um eine höhere Dichte an wachsenden Schneeflocken zu erzeugen. Nach dem Übergang in die Wachstumszone 5 kondensiert aus der übersättigten Luft allmählich weiteres Wasser in Form von Eiskristallen, die sich an die Kristallkeime und die wachsenden Schneeflocken anlagern und so allmählich voluminöse, "flockige", eben im Wesentlichen dendritische Schneeflocken bilden. Die dafür benötigte Zeit hängt unter anderem vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft, der Temperatur des Luft- gemischs, der Dichte der Kristallkeime und wachsenden Schneeflocken in der Kammeratmosphäre und der Bewegungsgeschwindigkeit in der Kammer ab und beträgt normalerweise zwischen 5 und 15 min. Der Durchsatz im erfindungsgemäßen Verfahren und somit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, d.h. vor allem das pro Zeiteinheit zugeleitete Volumen der beiden Luftströme, ist somit so einzustellen, dass die Schneeflocken für eine vorbestimmte Zeitspanne innerhalb der Vorrichtung heranwachsen gelassen werden, um mit der gewünschten Größe abgegeben zu werden. Diese Zeitspanne ist für jede Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung empirisch zu bestimmen. Um mittels der Vorrichtung der Erfindung eine Schneedecke aus lockerem, im Wesentlichen naturidentischem Schnee geringer Dichte er- zeugen zu können, sollte die Zeit jedoch zumindest 5 min, noch bevorzugter zumindest 10 min, insbesondere zumindest 15 min betragen. Wie bereits zuvor erwähnt, werden größere Schneeflocken aufgrund der größeren Oberfläche leichter von der Luft getragen bzw. mitgeführt und legen daher mit zunehmender Größe eine längere Wegstrecke auf der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn zurück d.h. sind in den dargestellten Ausführungsformen weiter oben in der Kammer anzutreffen. Haben sie die gewünschte Größe erreicht, treten sie schließlich in die Abgabezone 6 ein, von wo sie mittels der in Fig. 1 dargestellten Venturidüse 7 angesaugt und aus der Kammer ausgestoßen werden. In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ohne räumliche Trennung zwischen Wachstumszone 5 und Abgabezone 6 bedeutet dies, dass die Abgabezone 6 in jener Höhe beginnt, bis zu der der von der Düse 7 erzeugte Unterdruck ausreicht, um Schneeflocken ansaugen zu können.
Die Venturidüse 7 wird vorzugsweise mit einem Umgebungsluftstrom 2 betrieben, der gegebenenfalls einer Vorkühlung unterzogen werden kann, was aber aufgrund des erhöhten Energiebedarfs nicht bevorzugt ist. Der daraus resultierende Trägerluftstrom 3 befördert die Schneeflocken nach außen, wo sie um die Vorrichtung herum eine Schneedecke bilden können. Dabei ist der Druck des Düsenluftstroms 2 so zu wählen, dass einerseits durch den resultierenden Unterdruck in der Abgabezone 6 nur Schneeflocken der vordefinierten Größe angesaugt werden, d.h. dass die Abga- bezone 6 nicht zu weit nach unten reicht. Andererseits muss der Druck jedoch ausreichen, um die Schneeflocken mit dem Trägerluftstrom 3 ausreichend weit von der Vorrichtung weg befördern zu können, um eine möglichst große Fläche um die Vorrichtung herum beschneien zu können. Das Material der Kammer ist wie erwähnt nicht speziell eingeschränkt. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein leichtgewichtiges Material, um die Vorrichtung transportabel zu machen, wie etwa Stoff, Leinwand oder Kunststoff, z.B. Kunststoff- Folienmaterial, und/oder um ein Material, das das Wachstum von Eiskristallen an den Wänden hemmt. Zusätzlich kann die Vorrichtung an manchen Stellen mit einem solchen letzteren Material ausgekleidet sein. Die Vorrichtung kann außerdem an manchen Stellen auf beliebige Weise gekühlt und/oder beheizt werden, wie das zuvor bereits ausgeführt wurde. In Fig. 2 ist die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht dargestellt, in der zu erkennen ist, dass der Luftstrom 1 im Wesentlichen tangential in die Kammer zugeführt wird, was die Ausbildung einer stabilen Schraubenbewegung unterstützt.
Fig. 3 zeigt eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hier sind in einer zylindrischen Kammer mit kuppeiförmigem Oberteil je zwei Zuleitungen für feuchte Luft 1 und kalte Luft 9 dargestellt (wobei die Anordnung dieser Zuleitungen in beiden Fällen wiederum auch umgekehrt ausgeführt sein kann). Die Kammer umfasst in diesem Fall zwei Mischzonen 4, was bedeutet, dass bereits in Wachstumszone 5 teilweise herangewachsene Schneeflocken, die von der unteren Mischzone 4 herrühren, mit zusätzlichen kleinen, aus der oberen Mischzone 4 resultierenden Kristallen in Kontakt kommen. Dadurch wird ein zweiter Wachstumsschub ausgelöst, was eine raschere Bildung von größeren Schneeflocken und eine höhere Flockendichte in der Kammeratmosphäre bewirkt.
Durch die Kuppelform der Kammer reicht die Abgabezone 6 nicht so weit in die Kammer hinunter wie in der zuvor beschriebenen konusförmigen Ausführungsform, was bei gleichem Kammervolumen und gleichem Düsendruck die Verweilzeit der Schneeflocken in der Kammer erhöht.
Fig. 4 ist eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zur Durchführung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens. Hier sind drei Kammern 15, 16 und 17 vorgesehen, die jeweils eine Zuleitung 1 für feuchte Luft und eine Zuleitung 9 für kalte Luft aufweisen und seriell miteinander verbunden sind. Das heißt, ein in Kammer 15 aus feuchter und kalter Luft gebildetes Schneeflocken-Wachstumsgemisch wird in Kammer 16 und in der Folge in Kammer 17 weitergeleitet, wo in beiden Fällen ebenfalls ein sol- ches Gemisch gebildet wird. Daher umfasst jede der drei Kammern eine (nicht dargestellte) Mischzone, Wachstumszone und Abgabezone, wobei die Abgabezone der ersten beiden Kammern 15 und 16 auf einem räumlich sehr bearenzten Bereich rund um die Austrittsstelle aus der Kammer bzw. Eintrittsstelle in die Überleitung zur nächsten Kammer beschränkt ist. Nur die letzte Kammer 17, die wiederum mit einer Venturidüse als Abgabeöffnung 7 versehen ist, weist aufgrund des Venturi-Effekts in der Düse eine tiefer in die Kammer hinein reichende Abgabezone auf, aus der die Schneeflocken vordefinierter Größe in die Düse hineingesaugt werden.
Die Wirkung einer solchen dreistufigen Vorrichtung ist eine ähnliche wie zuvor in Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben: Es kommt in den beiden Kammern 16 und 17 zu zwei zusätzlichen Wachstumsschüben in dem in der ersten Kammer 15 gebilde- ten Luftgemisch. Darüber hinaus kann eine größere Anzahl an Schneeflocken, sprich eine größere Schneemenge gebildet werden als in nur einer Kammer. Die Dimensionen der drei Kammern sind zwar in Fig. 4 als gleich groß dargestellt, allerdings sind diese bei derartigen Ausführungsformen frei wählbar. Das heißt, es können beispielsweise auf eine verhältnismäßig große erste Kammer 15 zwei kleinere Kammern 16 und 17 folgen oder umgekehrt.
Die Kammern können außerdem gleiche oder unterschiedliche Querschnitte aufweisen, und die Verhältnisse und die Volumenströme der Ströme 1 und 9 für feuchte bzw. kalte Luft können in allen Kammern gleich oder auch unterschiedlich sein. Da- rüber hinaus kann auch in weitere Kammern ab der zweiten nur einer der beiden Ströme zugeführt werden, z.B. nur kalte Luft 9, um die Temperatur des Luftgemischs in der Vorrichtung im Verlauf des Verfahrens weiter zu senken, oder nur feuchte Luft, um dadurch den Feuchtigkeitsgehalt in der Vorrichtung zu erhöhen. Obwohl die drei Kammern in Fig. 4 der Einfachkeit halber rechteckig dargestellt sind, weisen alle - insbesondere Kammer 17 - vorzugsweise wiederum einen runden Querschnitt und nach oben hin zulaufende konische Form auf, um darin eine schraubenförmige Bewegung des Luftstroms zu unterstützen. Darüber hinaus sind zwar in Fig. 4 die Zuleitungen 1 und 9 als im rechten Winkel in die Kammern einmündend dargestellt, allerdings sollte zumindest eine der Zuleitungen in die jeweilige Kammer in einem schrägen Winkel einmünden, um wiederum die schraubenförmige Bewegung sicherzustellen. Bei einer Bauweise der Kammern, wie sie in Fig. 4 gezeigt wird, wären zur Bereitstellung der gewünschten Schraubenbewegung ein oder sogar mehrere zusätzliche Luftströmungsregler, wie z.B. Ventilatoren und seitliche Leitbleche oder dergleichen, pro Kammer erforderlich. Weiters können gemäß vorliegender Erfindung auch alle denkbaren Kombinationen beliebig ausgelegter Kammern in Serie oder auch parallel verbunden werden, um die Ziele der Erfindung, d.h. vor allem die Herstellung von möglichst naturidentischem Schnee, zu erreichen. Wesentlich ist das Halten der wachsenden Schneeflocken in einem Schwebezustand während ihrer schraubenförmigen Bewegung in einer über- sättigten Atmosphäre, bis die Größe der Flocken den vordefinierten Wert erreicht hat.
In den Fig. 5 bis 7 sind drei mögliche Arten dargestellt, wie die beiden Ströme für feuchte Luft und für kalte Luft miteinander vermischt werden können. In Fig. 5 stehen die Zuleitungen 1 und 9 in einem Winkel von etwa 90° zueinander, so dass neben der Vermischung beim Zusammentreffen der Ströme eine definierte Richtung des gemischten Luftstroms vorgegeben wird, in diesem Fall in Richtung der Winkelhalbierenden, sofern gleiche Volumenströme gegeben sind.
In Fig. 6 sind die beiden Zuleitungen 1 und 9 in einem Winkel von 180° aufeinander zulaufend dargestellt, wobei zudem die Zuleitung 9 einen deutlich größeren Querschnitt aufweist als Leitung 1. Dies kann - je nach den Druckverhältnissen - einerseits bewirken, dass ein größeres Volumen eines Luftstroms (hier: an kalter Luft) auf ein geringeres Volumen des anderen trifft, oder andererseits, dass ein Luftstrom (hier wiederum: die kalte Luft) mit geringerer Geschwindigkeit strömt. In beiden Fällen sind sowohl die Richtung als auch die Temperatur des resultierenden Luftgemischs und damit auch die Wachstumsbedingungen für die Schneeflocken steuerbar.
Fig. 7 zeigt abschließend einen Fall, bei dem die Zuleitung 1 für feuchte Luft, vorzugsweise konzentrisch, innerhalb der Zuleitung 9 für kalte Luft verläuft, was (bei entsprechender Wahl des Materials der Leitungen) bewirkt, dass es bereits vor dem Eintritt der beiden Luftströme in die Kammer zu einem Wärmeaustausch zwischen den beiden kommen kann, so dass der feuchte Luftstrom bereits an Wasser übersät- tigt in die Kammer eintritt. Darüber hinaus ist zu erkennen, dass Leitung 1 bereits knapp vor dem Kammereintritt (in der Figur als das obere Ende von Leitung 9 angedeutet) endet, was eine teilweise Vorvermischung der beiden Ströme vor Eintritt in die Kammer bewirkt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von konkreten Ausführungsbeispielen beschrieben, die ausschließlich zu Illustrationszwecken und nicht als Einschränkung dienen. BEISPIELE Beispiel 1
Die Vorrichtung der Erfindung bestand aus einer kegelstumpfförmigen Kunststoff- Kammer mit einer Höhe von 95 cm, einer kreisförmigen Grundfläche mit einem Durchmesser von 100 cm und einer kreisförmigen oberen Öffnung mit einem Durchmesser von 10 cm. Auf die obere Öffnung wurde ein Kunststofftrichter mit einer Höhe von 10 cm und einer oberen Öffnung mit einem Durchmesser von 0,5 cm als Abgabedüse aufgesetzt, wobei der untere Rand des Trichters und mit der äußeren Oberfläche der Kammer luftdicht verklebt wurde. Die Kammer wies demnach eine Ge- samthöhe von 105 cm und ein Gesamtvolumen von ca. 0,27 m3 auf. In einer Höhe von 2 cm mündeten konzentrisch ineinander verlaufende Zuleitungen für feuchte und kalte Luft tangential in die Kammer ein, wobei die Zuleitung für feuchte Luft innerhalb der Zuleitung für kalte Luft geführt wurde. Die gesamte Vorrichtung wurde in einem Kältelabor auf eine Temperatur von -15 °C gekühlt.
Der feuchte Luftstrom wurde erzeugt, indem Luft durch eine mit Wasser nahe dem Gefrierpunkt, d.h. mit 1 bis 2 °C, gefüllte, eisgekühlte Durchflusszelle hindurchgeleitet und so mit Wasserdampf gesättigt und anschließend mittels eines Ultraschallverneb- lers mit winzigen Wassertröpfchen angereichert wurde, wobei Letztere zur Bildung von Kristallkeimen dienten. Als kalte Luft wurde Umgebungsluft aus dem Kältelabor mit einer Temperatur von -15 °C eingesetzt. Beide Luftströme wurden mit einer Rate zwischen 0,2 und 0,3 l/s in die gekühlte Kammer eingeleitet. Die Temperatur der feuchten Luft betrug beim Eintritt in die Kammer ca. +3 °C und die Temperatur im Inneren der Kammer ca. -14 °C. Aufgrund der tangentialen Zuleitung sorgten die vermischten Luftströme für eine aufwärtsgerichtete zirkuläre Strömung in der Kammer. Aus den Verhältnissen der Volumina der beiden Luftströme und der Kammer und unter der Annahme, dass die eingeleitete Luft das gesamte Kammervolumen durchströmt, ergibt sich rechnerisch eine Verweilzeit der wachsenden Schneeflocken in der Kammer von rund 9 min. Aus der Abgabeöffnung der Vorrichtung wurde kontinuierlich Schnee ausgestoßen, wobei pro Stunde ca. 0,2 kg Schnee erzeugt wurden, dessen Kristallstruktur im Mikroskop untersucht wurde. Dabei wurden neben einem geringen Anteil dünner Nadeln vorwiegend typische Dendriten gefunden. Die Dichte des so gebildeten, nahezu naturidentischen Schnees betrug zwischen 90 und 120 kg/m3.
Beispiel 2
Die Vorrichtung war im Wesentlichen dieselbe wie im ersten Beispiel, mit dem Unterschied, dass die Wasseranreicherung der feuchten Luft nach Passieren der Durchflusszelle anstelle mittels des Ultraschallverneblers mit Hilfe von fein zerstäubtem Wasser erreicht wurde, das mittels eines Hochdruckzerstäubers erhalten wurde. Das Einleiten in die Kammer erfolgte auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 , und die Eigenschaften des Erhaltenen Schnees waren praktisch gleich wie in Beispiel 1. Allerdings konnte die Schneeproduktion auf diese Weise auf ca. 9 kg pro Stunde erhöht werden, was eine Steigerung auf das 45fache darstellt.
Gegenwärtig werden Forschungen bezüglich des entsprechenden Upscalings der Vorrichtung für den praktischen Einsatz, z.B. zum Beschneien von Skipisten, durchgeführt.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es somit möglich, im Wesentlichen dendritischen Schnee mit deutlich geringerem Energieaufwand als nach dem Stand der Technik und praktisch ohne Lärmemissionen herzustellen, wodurch ausgezeichnete Anwendungsmöglichkeiten, etwa zum Beschneien von Skipisten (auch Indoor-Skianlagen), zur großflächigen Beschneiung von Freiflächen für andere Wintersportarten, zur Optimierung von landwirtschaftli- chen Kulturtechniken, zur kleinflächigen Beschneiung in Wohnhausanlagen oder von Gärten, Parks, Gebäuden oder Schulgelände zu Sport-, Erholungs- und Isolationszwecken, zur Kühlung oder Konservierung von Getränken oder Lebensmitteln, aber beispielsweise auch zur Beeinflussung des lokalen Bio- und Mikroklimas durch lokale Erhöhung der Albedo der Erdoberfläche, in weitem Umfang gegeben sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen dendritischem Schnee, das die folgenden Schritte umfasst:
a) das Zuführen eines Stroms feuchter Luft (1) und eines Stroms kalter Luft (9) in einen im Wesentlichen geschlossenen Raum (15, 16, 17), um die beiden Ströme darin zu vermischen und so eine an Wasser übersättigte Atmosphäre in dem Raum (15, 16, 17) zu bilden;
b) das Bilden von Eiskristallen und das Wachsenlassen von Schneeflocken aus der übersättigten Atmosphäre innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums (15, 16, 17), wobei die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken innerhalb des im Wesentlichen geschlossenen Raums (15, 16, 17) in einem Schwebezustand gehalten werden und für eine vorbestimmte Zeitspanne wachsen gelassen werden, die ausreicht, um Schneeflocken einer vordefinierten Größe zu erhalten;
wobei der Schwebezustand erzielt wird, indem die wachsenden Eiskristalle und Schneeflocken durch den Luftstrom im Mittel entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden, wodurch eine Verteilung der Schneeflocken entsprechend ihrer Größe entlang der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewirkt wird;
c) das Abgeben der Schneeflocken mit vordefinierter Größe nach der vorbestimmten Zeitspanne mittels eines Trägerluftstroms (3) durch eine Abgabeöffnung (7) des im Wesentlichen geschlossenen Raums (15, 16, 17).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zu- sammen mit dem Strom feuchter Luft (1) und/oder mit dem Strom kalter Luft (9) ein oder mehrere Hilfsstoffe zur Unterstützung der/des in Schritt b) erfolgenden Kristallbildung/Kristallwachstums zugeführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsstoffe zu- sammen mit dem Strom feuchter Luft (1) und/oder mit dem Strom kalter Luft (9) Eiskristallkeime zur Initiation der Eiskristallbildung und/oder zur Förderung des Eiskristallwachstums zugeführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusammen mit dem Strom feuchter Luft (1) ein oder mehrere Schaumbildner zur Erzeugung von Luftblasen zugeführt werden, an deren Oberfläche Eiskristallbildung initiiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest einer der beiden Ströme (1 , 9) feuchter und kalter Luft von schräg unten in den im Wesentlichen geschlossenen Raum (15, 16, 17) zugeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest einer der beiden Ströme (1 , 9) feuchter und kalter Luft seitlich in den im Wesentlichen geschlossenen Raum (15, 16, 17) zugeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) zumindest einer der beiden Ströme (1 , 9) feuchter und kalter Luft im Wesentlichen tangential in einen im Wesentlichen geschlossenen Raum (15, 16, 17) zugeführt wird, der Konusform aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wachsenden Schneeflocken in Schritt b) mittels eines oder mehrerer in dem im Wesentlichen geschlossenen Raum (15, 16, 17) vorgesehener Ventilatoren entlang der im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn bewegt werden.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitspanne in Schritt b) zumindest etwa 5 min beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die vordefinierte Größe in Schritt b) im Größenbereich von dendritischen Schneeflocken liegt.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Stroms kalter Luft (9) in Schritt a) im Bereich von -100 °C bis -5 °C liegt.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Strom kalter Luft (9) Umgebungsluft zugeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Stroms feuchter Luft (1) in Schritt a) im Bereich von -5 °C bis +10 °C liegt.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneeflocken in Schritt c) zusammen mit dem Trägerluftstrom (3) durch eine Düse (7) abgegeben werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneeflocken durch eine mit einem Umgebungsluftstrom (2) betriebene Venturidüse (7) abgegeben werden. 16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des im Wesentlichen geschlossenen Raums (15,
16, 17) zumindest teilweise gekühlt und/oder beheizt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die zugeführte feuchte Luft erwärmt wird, bevor und/oder während ihr
Feuchtigkeit zugesetzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass als die zum Erwärmen erforderliche Energie die Abwärme eines Kühlvorgangs im Verfahren ge- nutzt wird.
19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schnee mit einer Dichte von unter 200 kg/m3 hergestellt wird.
20. Vorrichtung zur Herstellung von im Wesentlichen dendritischem Schnee unter Anwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend zumindest eine im Wesentlichen geschlossene Kammer (15, 16, 17), die Folgendes umfasst:
zumindest eine Zuleitung (1) für einen Strom feuchter Luft und zumindest eine Zuleitung (9) für einen Strom kalter Luft;
drei miteinander in Fluidkommunikation stehende Zonen (4, 5, 6), nämlich eine
Mischzone (4), in die zumindest eine Zuleitung (1) und zumindest eine Zuleitung (9) einmünden, zum Vermischen der Ströme feuchter und kalter Luft und gegebenenfalls zur Bildung von Eiskristallkeimen, eine Wachstumszone (5) für Schneeflocken und eine Abgabezone (6) zum Abgeben der gebildeten Schneeflocken;
in zumindest einer der Zonen (4, 5, 6) vorgesehene Mittel zum Bewegen der
Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn; und
eine mit der Abgabezone (6) in Fluidkommunikation stehende Abgabeöffnung
(7).
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Bewegen der Eiskristallkeime und Schneeflocken entlang einer im Wesentlichen schraubenförmigen Bahn zumindest eine der Luft-Zuleitungen (1 , 9) und/oder zumindest ein Luftströmungsregler dient.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass als Luftströmungsregler zumindest ein Ventilator vorgesehen ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie mehrere im Wesentlichen geschlossene Kammern (15, 16, 17) umfasst, die miteinander seriell oder parallel verbunden sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kammer (15, 16, 17) zumindest im Bereich der Abgabezone (6) konusförmig ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kammer (15, 16, 17) im Bereich der Wachstumszone (5) und der Abgabezone (6) konusförmig ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kammer (15, 16, 17) zur Gänze konusförmig ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuleitung (1) für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung (9) für kalte Luft von schräg unten in die Mischzone (4) einmünden/einmündet.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuleitung (1) für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung (9) für kalte Luft von der Seite in die Mischzone (4) und/oder die Wachstumszone (5) einmünden/einmündet.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuleitung (1) für feuchte Luft und/oder zumindest eine Zuleitung (9) für kalte Luft im Wesentlichen tangential in eine konusförmige Misch- und/oder Wachstumszone (4, 5) einmünden/einmündet.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeöffnung (7) eine Düse ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (7) eine Venturidüse ist.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündungen zumindest einer Zuleitung (1) für feuchte Luft und zumindest einer Zuleitung (9) für kalte Luft im Wesentlichen nebeneinander liegen und einen Winkel < 180° bilden.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Einmündungen zumindest einer Zuleitung (1) für feuchte Luft und zumindest einer Zuleitung (9) für kalte Luft einander in einem Winkel von etwa 180° gegenüber liegen.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Zuleitung (1) für feuchte Luft und zumindest eine Zuleitung (9) für kalte Luft, vorzugsweise konzentrisch, ineinander angeordnet sind und eine gemeinsame Einmündungsstelle in die Kammer (4, 5, 6) aufweisen.
35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegende der beiden ineinander angeordneten Zuleitungen (1 , 9) vor der gemeinsamen Einmündung in die Kammer (4, 5, 6) endet.
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Teile der Vorrichtung, vorzugsweise die Außenwand oder -wände der Kammer (15, 16, 17) und/oder die Zuleitung (9) für kalte Luft, mit Kühl- und/oder Heizeinrichtungen versehen sind.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der zugeführten feuchten Luft umfasst.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung transportabel ist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kammer (15, 16, 17) zumindest teilweise aus leichtgewichtigem Material, ausgewählt aus Stoff, Leinwand und Kunststoff, gefertigt ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kammer (15, 16, 17) zumindest teilweise aus einem das Wachstum von Eiskristallen hemmenden Material gefertigt und/oder damit ausgekleidet ist.
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