SK69398A3

SK69398A3 - Method and apparatus for making artificial snow

Info

Publication number: SK69398A3
Application number: SK693-98A
Authority: SK
Inventors: Lennart Nilsson
Original assignee: Lenko L Nilsson
Priority date: 1996-01-15
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 1999-02-11
Also published as: DE69621650D1; SE9600122D0; SK282876B6; EP0874969B1; US6006526A; WO1997026493A1; EP0874969A1; SE505920C2; PL180723B1; PL327575A1; SE9600122L; CA2240806C; CA2240806A1; ATE218693T1; AU7591596A

Description

Spôsob výroby umelého snehu a zariadenie na vykonávanie spôsobu

Oblasť techniky

Tento vynález sa všeobecne vzťahuje na výrobu umelého snehu strojom na výrobu snehu obsahujúcim držiak v tvare lievika, ktorý má pri vstupnom konci vetrák na fúkanie veľkého množstva vzduchu pod vysokým tlakom a pri vysokej rýchlosti, a. ktorý má pri svojom druhom konci niekoľko prstencov obsahujúcich veľký počet jemných rozprašovacích dýz, cez ktoré sa voda F’od vysokým tlakom vstrekuje do vzduchu prechádzajúceho cez držiak, pričom tlak na rozprašovanie vody na malé kvapky môže byť 30-40 barov. Na zmrazenie spomenutých malých kvapiek vody sú zavedené do prúdu vodných kvapiek, o ktorom budeme hovoriť ako o objemovom vodnom prúde, silne zmrazené častice, takzvané zárodky. Tieto zárodky, ktorých teplota dosahuje až -42 °C, funcrujú ako druh katalyzátora na zmrazenie vodných kvapiek vystrekujúcich z obyčajných vodných dýz. Zárodky sa vytvárajú na mieste, kde prúd vzduchu má najmenšiu rýchlosť, predovšetkým v zadnej zóne” priľahlej k čelnému kužeľu lievikovitého držiaka.

pri ktorej zóne je

rýchlosť vzduchu.

Doterajší stav techniky

Vo švédskom patente č. 9403163-9 ( ekvivalentnom k WO 96/09505) je opísané, ako sa vyrábajú snehové kryštály vo dvoch krokoch, a to v prvom kroku vytváraním zárodkov vo vonkajšom c-bvode prúdu vzduchu, v ktorom sa extrémne jemné kvapky vody striekajú cez rozprašovacie dýzy spomenutej zadnej zóny čelného kužeľa, a v druhom kroku miešaním takto vytvorených zárodkov s rozprášenými kvapkami vody, ktoré sa vstrekujú do prúdu vzduchu prechádzajúceho cez stroj na výrobu, snehu z obyčajných vodných dýz stroja na výrobu snehu, vytvárajúc takto oblak vodných kvapiek, ktoré sú zmiešané so zárodkami v turbulentnom prúde vzduchu.

Je problém, že časť vodných kvapiek, ktoré sú vystrekované z dýz, ps.dá na zem iba v čiastočne zmrazenom alebo dokonca nezmrazenom stave, vytvárajúc takto nechcenú vrstvu ľadu na zemi. Tento problém sa pozoruje vo zväčšenej miere pri vyššej teplote okolitého vzduchu. Dosiaľ nebolo možné v praxi vytvoriť umelý sneh, ak teplota okolitého vzduchu bola väčšia ako približne -3 °C až -2,5 ®C, a dokonca pri takýchto teoreticky možných teplotách okolitého vzduchu bol problém zmraziť všetky vodné kvapky vystreknuté z vodných dýz. V mnohých prípadoch sa nepokladalo prakticky a ekonomicky za možné vyrobiť umelý sneh pri teplotách vyšších ako -3 °C až -4 °C.

Aby	S=L
spôsobom	V
vyrobilo	Čo

najväčšie dosiahlo rozdelenie prúde vzduchu stroja vhodné vytvoriť stroj vodných kvapiek na výrobu snehu.

množstvo snehových kryštálov na výrobu snehu s niekoľkými optimálnym ukázalo sa prstencami vodných dýz, usporiadanými axiálne v rade za sebou priľahlo k výstupu stroja na výrobu. snehu. V používajú prinajmenšom dýzových prstencov.

Podstata wnálezu

Ukazuje sa, že veľký význam pri vytváraní snehových kryštálov má umiestnenie dýzových prstencov; podľa vynálezu dýzy rozličných dýzových prstencov sú pripevnené šikmo postupne v strmších uhloch voči osi prúdu vzhľadom na smer prúdu. Pri výhodnom vyhotovení vynálezu.

ktorý je zobrazený na pripojených snehu je vytvorený s prstencom tesne k čelnému kužeľu stroja na výrobu, snehu, najmä pri hore spomenutej zadnej zóne s piatimi prstencami obyčaj ných vodných dýz .

nich posledný prstenec má naj tupší (najväčší) uhol k prúdu a predný prstenec má naj strmší (najmenš í) uhol k osi prúdu. Ako príklad sa môže navrhnúť, aby dýzy posledného prstenca boli pripevnené v uhle okolo 45°, a dýzy nasledujúcich prstencov pripevnené v uhloch postupne okolo 42°, 37°, 32° a 27°. Zárodkové dýzy môžu byť pripevnené v uhle okolo 30° k osi prúdu vzduchu tečúceho cez stroj na výrobu snehu.

Prekvapujúco sa ukazuje, že stroj na výrobu snehu možno poučiť na výrobu snehových kryštálov dobrej kvality pri nižších teplotách ako sa doteraz považovalo za možné tak, že voda z rozličných dýzových prstencov sa zapína postupne, alebo ešte lepšie v určitom poradí. V znázornenom vyhotovení, v ktorom dýzy rozličných prstencov sú pripevnené v postupne strmších uhloch k osi prúdu, sa ukazuje obzvlášť vhodné, že voda sa najprv zapína v druhom prstenci odpredu, v prstenci II, ako je ukázané na obrázkoch.

potom v prstencoch

II+I, nasledovanom prstencami

II+I+III, prstencami

II+I+III+IV a vo všetkých prstencoch

II+I+III+IV+V. Voda do rozprašovacích dýz, ktoré vytvárajú zárodky, sa zapína potom, čo sa zapol vzduchový výrobu snehu.

Týmto spôsobom štartovania a postupu prúd cez stroj na výroby snehových kryštály dobrej kryštálov sa ukázalo možné vyrábať snehové

kvality,	ktoré sú takmer úplne zmrazené pri teplotách okolitého
vzduchu	dokonca až do +5 °C. To je pravda pri veľmi suchom
vzduchu,	napríklad pri vzduchu s vlhkosťou okolo 20 ale aj pri

väčšej vlhkosti vynález ponúka možnosť výroby snehových kryštálov pri prekvapujúco vysokých teplotách okolia. Zvýšenie teploty okolia, pri ktorej možno vyrábať snehové kryštály dobrej kvality oproti predtým najvyššej teplotnej úrovni najmenej od -3 °C do -1 °C, je veľmi dôležité pri uvažovaní faktu, že stroj na výrobu snehu môže byť použitý pri mnohých príležitostiach, pri ktorých predtým nebolo možné vyrobiť snehové kryštály dobrej kvality pri úplnom zmrazení vodných kvapiek.

V preferovanej realizácii vynálezu, ktorá je ukázaná na pripojených obrázkoch a ktorá je vytvorená piatimi dýzovými prstencami, možno dosiahnuť tieto kapacity pri vodnom tlaku 35 barov:

prstenec II 140 1/minútu

prstence	II + I	264	1/minútu
prstence	II+I+III	396	1/minútu
prstence	II+I+III+IV	538	1/minútu
prstence	II+I+III+IV+V	659	1/minútu.
Nie je celkom objasnené.	čo j e	príčinou dobrého efektu

postupného zapájania vody z dýzových prstencov v uvedenom poradí, ale predpokladá sa, že príčinou je zväčšovaníe separácie vodných kvapiek z dýz, a že v stroji na výrobu snehu v závislosti od zapínania rozličných dýzových prstencov sa postupne vytvára kompaktné teleso studenej hmoty, ktoré po úplnom vytvorení umožní kompletne zmraziť prakticky všetky vodné kvapky zo všetkých dýzových prstencov - dokonca aj keď všetky dýzové prstence pracujú na plnú kapacitu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Teraz opíšeme vynález detailnejšie s poukázaním na pripojené obrázky, ktoré znázorňujú predloženú realizáciu stroja na výrobu snehu podľa vynálezu. Obr.1 ukazuje axiálny prierez strojom na výrobu snehu, ktorý má prstenec rozprašovacích dýz a päť prstencov obyčajných vodných dýz usporiadaných postupne za sebou v axiálnom smere. Obr.2 predstavuje prierez dýzovými prstencami stroja na výrobu snehu z obr.1. Obr.3 je prierez podobný prierezu z obr.2, a ilustruje umiestnenie a uhlové pozície dýz. Obr.4 ukazuje podľa vynálezu v piatich za sebou nasledujúcich pohľadoch. A, B, C, D a E optimálny spôsob činnosti stroja na výrobu snehu pri krajnej teplote okolia okolo -2 °C a pri takých vysokých teplotách okolia ako sú +4 °C až +5 ®C.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ako obyčajne, stroj na výrobu snehu znázornený na obrázkoch zahúŕía lievikovito tvarovaný držiak X, ktorý je pri vstupnom konci vytvorený lievikom 2 nútiacim prúd vzduchu 3, prechádzať cez držiak 1., a ktorý je pri svojom výstupnom konci vytvorený čelným kužeľom 4 vhodného tvaru a rozmerov, ktorý nesie prstenec 5. majúci niekoľko rozprašujúcioch dýz 6, rozdelených okolo držiaka X, ako aj päť prstencov 7, označených I-V, ktoré majú veľký počet jednoduchých vodných dýz 8 pripevnených periférne okolo držiaka 1·

Čelný kužeľ je vytvorený tak, aby prúd vzduchu Z cez stroj na výrobu snehu, v kombinácii s prúdom 9 okolitého vzduchu, ktorý sa privádza nasávaním, prechádzal čelným kužeľom pri výstupe, čím vytvára zadnú zónu 10 s nízkou rýchlosťou vzduchu, v ktorej je podtlak, ktorý zmení rozprašované vodné kvapky z rozprašujúcich dýz na silne zmrazené zárodky 11 , ktoré sa rozdelia v prstenci obsahujúcom spomenuté silne schladené a extrémne jemne rozprášené zárodky okolo prúdu vzduchu. Zárodky účinkujú ako katalyzátory, ktoré urýchľujú a podporujú zmrazovanie vodných čiastočiek 12, ktoré sú vystrekované cez obyčajné vodné dýzy 8 a ktoré sa miešajú so zárodkami.

Vodné dýzy 7 sú pripevnené podobne, aby vytvorili rozbiehavý kužeľ alebo oblúk 1 3, takže predný prstenec dýz I má väčší polomer ako prstence II-V pripevnené za sebou postupne smerom dozadu. Najzadnejší prstenec V má najmenší priemer. Ako je najzrejmejšie z obr.3, dýzy sú pripevnené v rozličných uhloch vo vzťahu k osi prúdu 14 stroja na výrobu snehu. Dýzy sa najlepšie pripevňujú v postupne menších uhloch vzhľadom na smer prúdu, napríklad tak, aby dýzy najzadnejšieho prstenca. V vytvárali uhol k osi prúdu okolo 45°, dýzy IV uhol okolo 42°, dýzy III uhol okolo 37°, dýzy II uhol okolo 32° a dýzy I uhol okolo 27°. Rozprašujúce dýzy sa najlepšie môžu pripevňovať v uhle okolo 30° k osi prúdu 14.

V prípade veľmi studeného okolitého vzduchu všetky vodné prstence I-V môžu obsahovať v tom istom čase vodu, ktorej tlak je okolo 35 barov. Avšak pri okrajových teplotách okolitého vzduchu medzi -2 °C a 0 °C vznikajú problémy pri zmrazovaní všetkých vodných kvapiek 12 vystrekovaných z dýz 8. Pri ešte vyšších teplotách, napríklad teplotách od +4 °C do +5 °C je dosiaľ veľmi ťažké, ak vôbec možné, vyrobiť umelý sneh.

Podľa vynálezu sa používa spôsob, podľa ktorého prstence distribujúce vodu sa dostávajú pod tlak v poradí za sebou, predovšetkým tak, aby predposledný prstenec bol pod tlakom prvý, po čom nasledujúce prstence sa dostávajú pod tlak postupne za sebou, t.j. I, III, IV až V. Týmto spôsobom sa dosiahne prekvapujúco účinné zmrazovanie vodných kvapiek, pričom možno vyrobiť umelý sneh dokonca aj pri teplotách od -2 °C do 0 °C, a ak vlhkosť okolitého vzduchu je nízka, pri teplotách od +4 °C do +5 ° C.

Spôsob je	uskutočnený takto:
- vetrák	2 štartuje vtedy, keď	prúd vzduchu 3	s vysokou
rýchlosťou sa	pohybuje cez držiak	1, ktorý	(prúd	vzduchu)
privádza prúd	okolitého vzduchu 9 na	vonkajšiu	stranu	stroja na
výrobu snehu;

- stlačená voda sa zapne k prstencu 5 rozprašujúcich dýz 6, pričom extrémne jemne rozprášené kvapky vody sa vstrekujú do zadnej zóny 10., ktorá je vytvorená na výstupnej strane čelného kužeľa 4; pôsobením prúdu vzduchu 3 a prúdu okolitého vzduchu 9 privedeným spomenutým prúdom vzduchu 3 je vytvorený podtlak v zadnej zóne, ktorý prispieva k vytváraniu extrémne jemne rozprášených vodných kvapiek z dýzy, ktoré sa veľmi silne zmrazujú a vytvárajú okolo sa rozširujúcu clonu zárodkov;

- stlačená voda sa privedie k predposlednému prstencu II vodných dýz 8 (pozri obr. 4A), pričom prúd vodných kvapiek 12 sa vstrekuje do prúdu vzduchu 3., v zobrazenom prípade najlepšie pod priemerným uhlom okolo 32°;

- keď sa prúd vody z prstenca II stabilizuje, takže vodné kvapky vytvoria teleso zmrazených snehových kryštálov, stlačená voda sa zapne v prstenci I (pozri obr. 4B), a keď sa aj spomenutý prúd stabilizoval, prstence III, IV a V (pozri obr. 4C, 4D a 4E) sa zapnú tak, aby stroj na výrobu snehu nakoniec poskytoval celú hmotu dobre zmrazených snehových kryštálov.

Je zrejmé, že vynález je taktiež užitočný v strojoch na výrobu snehu vytvorených iba s tromi alebo štyrmi prstencami vodných dýz. Je tiež zrejmé, že vodné dýzy môžu byť pripevnené v uhloch odlišných od tých, ktoré boli vyššie spomenuté, a. že každý zo spomenutých navrhovaných uhlov je len jeden z mnohých možných príkladov. Je však dôležité, aby dýzy rozličných dýzových prstencov boli pripevnené v postupne strmších (menších) uhloch k osi prúdu 14 stroja na výrobu snehu, vzhľadom na smer prúdu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob výroby umelého snehu strojom na výrobu snehu obsahujúcim . držiak v tvare lievika (1), ktorý má pri vstupnom konci vetrák (2) prispôsobený na poskytovanie rýchleho prúdu vzduchu (3) cez spomenutý držiak (1) a ktorý má pri svojom výstupnom konci prstenec (5) rozprašujúcich dýz (6) pripevnených tesne k čelnému kužeľu (4) stroja na výrobu snehu, a niekoľko.

najlepšie tri alebo viac prstencov (7) dýz na rozdeľovanie vody (8), usporiadaných na vystrekovanie clony vodných kvapiek (12) do prúdu vzduchu (3) prechádzajúceho cez držiak (1), vyznačuj úcisa tým, že sa najprv zapína vetrák (2) tak, aby rýchly prúd vzduchu (3) prechádzal cez stroj na výrobu snehu, potom sa stláča voda pod vysokým tlakom cez prstenec (5) rozprašujúcich dýz (6), potom sa privádza stlačená voda v prvom prstenci (II) dýz na rozdeľovanie vody (8) a potom, krokovit-e jeden za druhým.

sa privádza stlačená voda do ostávajúcich prstencov (I, III,

IV

V) dýz na rozdeľovanie vody.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačuj úci sa tým, že prvý prstenec dýz na rozdeľovanie vody (S), ktorý je zásobovaný stlačenou vodou, pri okolitej teplote väčšej ako -5 °C až -2 °C, predovšetkým pri teplotách okolitého vzduchu od -2 °C do +4 až +5 °C, je predposledný prstenec (II), po čom posledný prstenec (I) a za ním ďalšie prstence (III, IV, V) sú zásobované vodou v poradí za sebou, po čom každá za sebou nasledujúca clona (12) snehových kryštálov zo zodpovedajúcich prstencových dýz sa stabi1izuj e.
3. Spôsob podľa nárokov 1 alebo 2,vyznačujúci sa t ý m, že každý prstenec (7) vodných rozdeľovačich dýz (8) je navrhnutý tak, aby produkoval približne rovnaké množstvo vodných kvapiek, napríklad množstvo okolo 140 1/minútu pri tlaku okolo

35 barov.
4. Spôsob podľa, nárokov 1, 2 alebo 3, vyznačujúci sa tým, že dýzy (6) obsiahnuté v prstenci (5) rozprašujúcich dýz sú usporiadané a pripevnené na konci čelného kužeľa (4) stroja na výrobu snehu tak, aby extrémne jemne rozprášené vodné kvapky zo spomenutých rozprašujúcich dýz (6) sa vstrekovali do zadnej zóny, ktorá má nízku rýchlosť vzduchu, v ktorej zóne spomenuté vodné kvapky vytvárajú clonu silne zmrazených zárodkov.
5. Zariadenie na výrobu snehu na vykonanie spôsobu podľa, ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 4, obsahujúce lievikovitý držiak (1), ktorý pri svojom vstupnom konci má vetrák (2) usporiadaný na vytvorenie rýchleho prúdu vzduchu (3) cez spomenutý držiak (1), a ktorý pri svojom výstupnom konci je vytvorený s prstencom (5) rozprašujúcich dýz (6) pripevnených tesne k čelnému kužeľu (4) lievikovitého držiaka (1) a niekoľko, najlepšie 3 alebo viac prstencov (7) vodných rozdeľovačich dýz (8) usporiadaných na vstrekovanie clony (12) vodných kvapiek do prúdu vzduchu (3) prechádzajúceho cez držiak (1), vyznačujúce sa t ý m, že každý jednotlivý prstenec (7) vodných rozdeľovačich dýz je usporiadaný na oddelené stláčanie, a v ktorom dýzy (8) každého jednotlivého prstenca vodnej rozdeľovacej dýzy sú pripevnené v postupne menšom uhle vo vzťahu k osi prúdu (14) cez zariadenie, vzhľadom na smer prúdu vzduchu (3).
6. Zariadenie podľa nároku 5 vyznačujúce sa tým, že je vytvorené s najmenej štyrmi prstencami (7) vodných rozdeľovačich dýz (8) usporiadaných axiálne za sebou, ktoré prstence majú postupne väčšie polomery a sú pripevnené tak, aby vytvorili postupne rozširujúci sa tvar kužeľa, vzhľadom na smer prúdu vzduchu (3) .
7. Zariadenie podľa ktoréhokoľvek z nárokov 5 alebo 6, vyznačuj úce prstenca (V) vodných okolo 45°, a že dýzy sa tým, že rozdeľovačich dýz (8) predného prstenca (I) dýzy najzadnejšieho sú pripevnené v uhle sú pripevnené v uhle okolo 27° k smeru prúdu vzduchu (3).
8. Zariadenie podľa nároku 7, ktoré má päť prstencov vodných rozdeľovačich dýz usporiadaných axiálne za sebou, vyznačujúce sa tým, že spomenuté dýzy sú pripevnené v uhloch postupne 45°, 42°, 37°, 32° a 27° vzhľadom na centrálnu os (14) zariadenia.