SE505920C2 - Förfarande och anordning för framställning av konstgjord snö - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 505 920 vattenfördelningsmunstycken anordnade axiellt i linje efter varandra intill snökanonens utloppsände, och i dag används ofta minst tre ringar, eller t o m ända upp till sex munstycksringar.

Det har visat sig att det är av stor betydelse för bildningen av snökristaller hur munstyckena i ringarna är placerade, och enligt uppfinningen är munstyckena i de olika munstycksringarna vinklade med en successivt allt flackare vinkel mot genomströmningsaxeln sett i strömningsriktningen. Vid en fördelaktig utföringsform av uppfinningen, vilken illustreras i bifogade ritningar är snökanonen utformad med en ring av nukleatomtunstycken anordnad nära intill noskonen pà snökanonen, speciellt vid den ovan nämnda bakzonen och fem stycken ringar av ordinarie vattenmunstycken, där den bakersta ringen har den brantaste vinkeln mot strömningsaxeln och den främsta ringen har den flackaste vinkeln. Som ett exempel kan anges att den bakersta ringens munstycken kan vara vinklade i cirka 45° vinkel, och att munstyckena i de följande ringarna kan vara vinklade i cirka 42°, 37°, 32° respektive 27°. Nukleatormunstyckena kan vara vinklade i cirka 30° mot strömningsaxeln för luften genom snökanonen.

Det har förvånande visat sig att det är möjligt att utnyttja snökanonen för framställning av snökristaller av god kvalitet vid lägre temperatur än vad som hittills ansetts möjligt genom att vattnet till de olika munstycksringarna släpps på i etapper, och ännu hellre i viss specifik ordning. Vid den visade utföringsformen, där munstyckena i de olika ringama är vinklade med successivt flackare inriktning mot strömningsaxeln har det visat sig speciellt fördelaktigt att vattnet släpps på först till den näst yttersta ringen, ring nr ll, därefter till ringarna ll+l, sedan till ringarna ll+l+lll, till ringama |l+l+ll|+lV och slutligen till samtliga ringarna ll+l+lll+lV+V. Vattnet till atomiseringsmunstyckena, vilka skapar nukleatorerna, är konstant pàsläppt efter det luftströmmen genom snökanonen släppts på.

Genom detta sätt att starta och fullfölja framställningen av snökristaller har det visat sig möjligt att framställa snökristaller av god kvalitet och med nära nog fullständig genomfrysning vid omgivningstemperaturer om ända upp till +5°C.

Detta gäller vid mycket torr luft, tex med en fukthalt av cirka 20%, men även vid högre fukthalter erbjuds möjligheten att framställa snökristaller vid förvàndande hög omgivningstemperatur. Höjningen av den möjliga omgivningstemperaturen för framställning av snökristaller av god kvalitet från den tidigare högsta möjliga temperaturnivån med minst 1 och 3°C är mycket betydelsefull med hänsyn till att snökanonen då kan användas vid många tillfällen då det tidigare inte varit möjligt 10 15 20 25 30 35 505 920 att på konstgjord väg framställa snökristaller av god kvalitet och med fullständig genomfrysning av vattendropparna.

Vid den fördelaktiga utföringsfonn av uppfinningen som visas i bifogade ritningar, och vilken är utformad med fem stycken munstycksringar har följande kapacitet kunnat uppnås vid ett vattentryck av 35 bar: ring ll 140 liter/minut ring ll+l 264 liter/minut ring ll+l+lll 396 liter/minut ' ring |i+|+i||+|v saa liter/minut ring l|+l+lll+lV+V 659 liter/minut.

Det är inte helt klarlagt exakt vad som är orsaken till den goda effekten av att successivt släppa på vattnet till munstycksringarna i den nämnda ordningen, men den troliga orsaken är att separationen av vattendropparna från munstyckena ökar, och att en massiv köldkropp undan för undan byggs upp i snökanonen allteftersom de olika munstycksringarna ansluts, vilken köldkropp efter full uppbyggnad medger en fullständig frysning av nära nog alla vattendroppar från samtliga munstycksringar - även vid drift med full kapacitet på samtliga munstycksringar.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar, vilka schematiskt visar en föredragen utföringsform av en snökanon enligt uppfinningen. Figur 1 visar ett axiellt snitt genom en snökanan med en ring av atomiseringsmunstycken och fem stycken ringar med ordinarie vattenmunstycken anordnade i rad efter varandra. Figur 2 är ett snitt genom munstycksringarna hos snökanonen ifigur 1. Figur 3 är ett snitt på samma sätt som i figur 2, vilken bild illustrerar placeringen av munstycksringama och vinklingen av munstyckena. Figur 4 visar i fem steg A, B, C, D och E det, enligt uppfinningen, optimala sättet att driva snökanonen vid marginaltemperaturer på den ogivande luften av cirka -2°C och ända upp till +4 à 5°C.

Den visade snökanonen består på vanligt sätt av en trattformad hållare 1, som i sin inloppsände är utformad med en schematiskt antydd fläkt 2 som driver en luftström 3 genom hållaren 1, och som vid sin utloppsände är utformad med en noskon 4 av lämplig form och storlek, vilken uppbär dels en ring 5 med en serie runt hållaren 1 monterade atomiseringsmunstycken 6, dels fem stycken ringar 7, markerade I - V, med ett stort antal ordinarie vattenfördelnlngs- munstycken 8 monterade periferiellt runt hållaren 1.

Noskonen 4 är utformad på sådant sätt att luftströmmen 3 genom 10 15 20 25 30 35 505 920 snökanonen. i kombination med den ström 9 av omgivande luft som sugs förbi noskonen på dennas utsida bildar en bakzon 10 med låg lufthastighet, i vilken ett undertryck uppkommer, vilket medverkar till att de atomiserade vattendropparna från atomiseringsmunstyckena 6 bildar starkt nedkylda nukleatorer 11, vilka fördelar sig i en ring av de starkt nedkylda, mycket finfördelade nukleatorerna runt luftströmmen. Nukleatorerna verkar som kylkatalysatorer som påskyndar och underlättar frysningen av de vattenpartiklar 12 som sprutas ut genom de ordinarie vattenfördelningsmunstyckena 8, och som blandar sig med nukleatorerna.

Vattenmunstyckena 7 är monterade iform av en divergerande kon eller båge 13, så att den främsta munstycksringen I har större diameter än de successivt allt längre bak belägna ringarna ll-V, av vilka den bakersta ringen V har minsta diameter. Såsom bäst framgår av figur 3 är munstyckena 8 monterade i olika vinklar i förhållande till genomströmningsaxeln 14 för snökanonen. Lämpligen är munstyckena monterade i en successivt allt flackare vinkel sett i genomströmningsriktningen, tex så att det bakersta munstycket V bildar en vinkel mot axeln 14 av cirka 45°, munstycket lV en vinkel av cirka 42°, munstycket lll en vinkel av cirka 37°, munstycket ll en vinkel av cirka 32° och munstycket I en vinkel av cirka 27°. Atomiseringsmunstyckena kan lämpligen vara vinklade i cirka 30° mot genomströmningsaxeln 14.

Vid stark kyla hos den omgivande luften kan normalt alla vattenringarna l-V trycksättas samtidigt med vatten med ett tryck av t ex cirka 35 bar. Vid marginaltemperaturer hos den omgivande luften av mellan -2°C och :O°C uppkommer däremot problem att åstadkomma en frysning av alla de från munstyckena 8 ursprutade vattendropparna 12. Vid ännu högre temperaturer, tex om ända upp till +4-5°C, har det hittills varit mycket svårt att över huvud taget framställa konstgjord snö. Enligt uppfinningen förfar man av detta skäl så, att vattenfördelningsringama trycksätts i tur och ordning efter varandra, speciellt så att den näst yttersta ringen ll trycksätts först, varefter i tur och ordning efter varandra följande ringar trycksätts i kombination med tidigare trycksatta ringar: I, lll, lV och V. Genom detta förfarande uppnås en förvånande god frysning av vattendropparna, och det är därigenom möjligt att på konstgjord väg alstra snö även vid temperaturer om upp till -2°C à iO°C, och vid låg fukthalt hos den omgivande luften om ända upp till +4-5°C.

Förfarandet genomförs alltså påföljande sätt: - fläkten 2 startas, så att en luftström 3 av hög hastighet förs genom 10 15 20 505 920 hâllaren 2, vilken suger med sig en ström 9 av omgivningsluft på utsidan av snökanonen; - vattentrycket till ringen 5 av atomiseringsmunstycken 6 slås till, varvid mycket finfördelade vattendroppar sprutas ut i den bakzon 10 som bildas på utloppssidan av noskonen 4; genom inverkan av luftströmmen 3 och strömmen 9 av omgivande luft som sugs med bildas det i bakzonen ett undertryck som medverkar till att de mycket finfördelade vattendropparna från munstyckena 6 kyls ned mycket starkt och bildar en runt om gående ridå av nukleatorer; I - vattentrycket till den näst yttersta ringen ll av vattenmunstycken 8 slås till (figur 4A), varvid en ström 12 av vattendroppar sprutas in i luftströmmen 3, i det illustrerade fallet företrädesvis i en vinkel av genomsnittligt cirka 32°; - när vattenströmmen från ringen ll stabiliserat sig så att vattendropparna bildar en kropp av frysta snökristaller öppnas trycket i ringen l (figur 4B), och när även denna ström stabiliserat sig, öppnas i tur och ordning trycket till ringarna lll, IV och V (figurerna 4C, 4D och 4E), så att snökanonen i slutskedet ger en total massa av väl frysta snökristaller.

Det är uppenbart att uppfinningen är lika väl tillämpbar vid snökanoner utformade med endast tre eller fyra ringar av munstycken. Det är också uppenbart att munstyckena kan monteras i andra vinklar än som nämnts ovan, och att de förslagna vinklama endast utgör ett av många möjliga exempel. Viktigt är dock att munstyckena utformas och monterats i en successivt vidgad kon- eller bågformation, och att munstyckena i de olika munstycksringarna vinklas i en successivt allt flackare vinkel gentemot genomströmningsaxeln 14 för snökanonen sett i strömningsriktningen. 10 15 505 920 Hänvisningssiffror ._\_.L -\@CO@\IÖÖU'I-ÄOJI\É-Å _; N 4.; -ÄOÛ trattformad hållare fläkt luftström noskon atomiseringsring atomiseringsmunstycke vattenring '_ vattenfördelningsmunstycke omgivande luftström bakzon nukleatorer vattendroppar båge,kon genomströmningsaxel

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 505 920 PÅTENTKRAV

1. Förfarande för framställning av konstgjord snö med hjälp av en snökanon bestående av en trattforrnad hållare (1), som vid sin inloppsände är utformad med en fläkt (2) anordnad att skapa en hastig luftström (3) genom hållaren, och som vid sin utloppsände är utformad dels med en ring (5) av atomiseringsmunstycken (6) anordnad nära intill en noskon (4) hos anordningen, dels ett flertal, företrädesvis tre eller flera ringar (7) av vattenfördelnings- munstycken (8) anordnade att spruta in en ridå (12) av vattendroppar i luftströmmen (3) genom hållaren (1 ), kännetecknat av att fläkten (2) först slås till, så att en hastig luftström (3) drivs genom sriökanonen, varefter vatten under högt tryck pressas genom ringen (5) av atomiseringsmunstycken (6), och sedan en första ring (ll) av vattenfördelningsmunstycken (8) trycksätts, och därefter i tur och ordning de övriga ringarna av vattenfördelningsmunstycken.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den första ring av vattenfördelningsmunstycken (8) som trycksätts vid omgivningstemperaturer av mer än -5 till -2°C, speciellt vid omgivningslufttemperaturer av upp till -2°C à +4-5°C är den näst yttersta munstycksringen (ll), och att därefter den yttersta ringen (l) och sedan den eller de övriga ringama (lll, IV) trycksätts i tur och ordning sedan varje successiv ridå (12) av snökristaller från respektive munstycke stabiliserat sig.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att varje ring (7) av vattenfördelningsmunstycken (8) är utformad för att producera ungefär lika stor mängd vattendroppar, tex en mängd av cirka 140 liter/minut vid ett vattentryck av cirka 35 bar.

4. Förfarande enligt krav 1, 2 eller 3, kännetacknat av att munstyckena (6) i ringen (5) av atomiseringsmunstycken (6) utformas och monteras på sådant sätt vid änden på snökanonens noskon (4) att de mycket finfördelade vattendropparna från dessa munstycken (6) sprutas in i en "bakzon" med låg lufthastighet, där de bildar en ridå av starkt nedkylda “nukleatorefï

5. Anordning, benämnd snökanon, för att genomföra förfarande enligt något av kraven 1 - 4, bestående av en trattformad hållare (1), som vid sin inloppsände är utformad med en fläkt (2) anordnad att skapa en hastig luftström (3) genom hållaren, och som vid sin utloppsände är utformad dels med en ring (5) av atomiseringsmunstycken (6) anordnad nära intill en noskon (4) hos den trattformade hållaren (1), dels ett flertal, företrädesvis tre eller flera ringar (7) av 10 15 20 505 920 vattenfördelningsmunstycken (8) anordnade att spruta in en ridå (12) av vattendroppar i luftströmmen (3) genom hâllaren (1), kännetecknad av att varje särskild ring (7) av vattenfördelningsmunstycken är anordnad att kunna trycksättas var för sig, och av att munstyckena (8) hos varje särskild av dessa ringar av vattenfördelningsmunstycken är vinklade i en successivt flackare vinkel i förhållande till genomströmningsaxeln (14) genom anordningen, sett i luftens (3) strömningsriktning.

6. Anordning enligt krav 5, kännetecknad av att den är utformad med minst fyra stycken axiellt efter varandra anordnade ringar (7) av vattenfördel- ningsmunstycken (8), vilka ringar har successivt allt större diameter och därigenom är utformade och monterade så att de bildar en successivt vidgad konform, sett i luftens (3) strömningsriktning.

7. Anordning enligt något av kraven 5 eller 6, kännetecknad av att munstyckena i den bakersta ringen (V) av vattenfördelningsmunstycken (8) är vinklade i cirka 45° och i den främsta ringen (l) är vinklade i cirka 27° mot genomströmningsaxeln (14) för luftströmmen (3).

8. Anordning enligt krav 7 utformad med fem stycken axiellt i rad efter varandra anordnade ringar av vattenfördelningsmunstycken, kännetecknad av att munstyckena är vinklade i cirka 45-42-37-32-27° vinkel mot centrumaxeln (14) för anordningen.