Установка для получения искусственного снега Советский патент 1987 года по МПК F25C3/04 

затраты и повысить надежность работы. Через конический насадок 3 и распылительное устройство (РУ) 4 воздух из цилиндрического кожуха 1 с вентилятором 2 поступает в смесительную камеру 6, Она выполнена из гидрофобного материала. Внутри обечайки РУ 4 выполнены каналы 7 и 8 для подвода воздуха и канал 9 для подвода.воды. Для улучшения теплообмена между водой и воздухом центробежные форсунки 10 и 11 РУ 4 установлены по окружностям, смещенным одна относительно, другой в направлении подачи- и под углом к оси обе1

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к установкам для получения искусственного снега малой плотности, преимущественно, для теплоизоляции грунтов от сезонного промерзания и может быть использовано при строительстве зимних дорог и.переправ, плотин, дамб, спортивных лыжных трасс и трамплинов.

Цель изобретения сншкение энергозатрат и повышение надежности рабо;ТЫ,

На фиг.1 изображена установка для получения искусственного снега, общий ввд и технологическая схемаj на фиг.2 разрез центробежной пневмо- гидравлической форсунки, на фиг.З - зависимость производительности форсунок от величины расхода сжатого во духа на фиг.4 - водораспылительный узел с Коническим насадком, аксоноч метрия.

Установка получения искусственного снега содержит цилиндрически кожух 1 с вентилятором 2. На выходе воздушного пот(3ка из кожуха 1 установлен конический насадок 2 с распылительным устройством 4 на его конце. На распьшительном устройстве 4 с помощью легкосъемного кольца 5 закреплена смесительная камера 6, выполненная из эластичного гидрофобного материала. Насадок 3 размешен между кожухом 1 и камерой 6. Распьши- тельное устройство 4 представляет со

чайки. Угол наклона форсунок 11 для подачи в поток центров кристаллизации превышает угол наклона форсунок 10 переднего фронта для распьше- ния воды. Завихрители - винтовые каналы (ВК) форсунок 10 и 11 - снижают расход сжатого воздуха и повышают дисперсность капель. ВК имеют прямоугольное сечение. Их радиальные сквозные отверстия расположены на расстоянии один от другого, равном 0,25-0,50 шаге БК. Пневмодроссели в осевых каналах форсунок-10 и 11 исключают попадание воды в каналы 7 и 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

бой цилиндрическую обечайку из алюминиевого сплава, внутри которой выполнены средства для подвода воды и воздуха - кольцевые герметично иэолированные друг от друга воздухораспределительные и водораспределительный коллекторы соответственно 7,8 и 9. По периметру водораспределительного коллектора 9 (фиг.2) к оси обечайки

устройства 4 под углом 15-20 с помощью резьбового соединения установлены центробежные пневмогидравлические форсунки 10 для мелкодисперсного распыления воды. Центробежные пневмо- гидравлические форсунки 11 для образования и подачи в поток центров кристаллизации установлены по периметру коллектйра 9 под углом 30-40, превышающим угол наклона форсунок 10.

Форсунки 10 и 11 установлены по двум окружностям, смещенным одна относительно другой в направлении подачи. Каждая из форсунок 10 и 11 имеет на наружной поверхности головки резьбу, соответствующую резьбовому отверстию на внешней стенке коллек- тора 9 (не показаны). Завихрители каждой из форсунок 10 и 11 представляют собой винтовой канал 12 прямоугольного сечения, расположенный

так, что ним и выходным отверстием форсунок 10 или 11 образована кольцевая камера 13 закручивания, длина которой регулируется толщиной

прокладки 14, Между винтовыми кана

лами 12 на расстоянии один от другого, равном 0,25-0,50 шага винтового канала 12, со стороны входа водяного потока расположены симметрично друг другу радиальные сквозные отверстия 15, сообщающиеся с воздухораспределительным коллектором 7 через осевой канал 16 форсунок 10 и 11 В осевом канале 16 со стороны воздухораспределительного коллектора 7 установлен пневмодроссель 17 с отверстием для уменьшения скорости струи сжатого воздуха до минимума по отношению к скорости потока воды

iO

закрытом вентиле 25. По трубопроводу 22 на воздухораспределительный коллектор 8 подают сжатый воздух с превышением давления воздуха над давлением воды 0,1-0,15 МПа, а по трубопроводу 26.- на воздухораспределительный коллектор 7 с npesbmie- нием давления на 0,02-0,04 МПа. Необходимые параметры режима устанавливаются регулировочными элементами 24, 29 и 30. Турбулизированный поток (ХОЛОДНОГО воздуха захватывает обра- водный аэрозоль с центрами кристаллизации и интенсивно перемев каналах 12. Кроме того, пневмодрос-15 П1ива§т их с окружающим холодным воздухом, а отдельные частицы, сталкиваясь между собой, замерзают в виде комплексов, обуславливающих рыхлую струк- . туру получаемого снежного покрова.

При благоприятных погодных условиях вентиль 25 между компрессором 21

сели 17 позволяют обеспечить равномерное распределение сжатого воздуха на все форсунки 10 и 11 распылительного устройства 4. Во избежание попадания воды в воздухораспределитель-20 ные коллекторы 7 и 8 при превьш1ении напора воды под давлением сжатого воздуха в осевых каналах 16 установлены

и воздухосборником 23 полностью открывают и на все форсунки распьшитель- ного устройства 4 сжатый воздух подаи воздухосборником 23 полностью откры вают и на все форсунки распьшитель- ного устройства 4 сжатый воздух подаобратные клапаны, состоящие из шарика 18 и пружины 19. Щель 20 мевду вхо-25 т постоянном режиме. В этом случае

дом в камеру 6 и устройством 4 служит для эжектирования наружного воздуха, который охлаждает воду и воздух в коллекторах 7,8 и 9.

достигается наибольшая производительность установки.

Генерирование ледяных частиц - центров кристаллизации - осуществлеПневмогидравлическая система уста-30 но при пневматическом распылении воды. После выхода из распылителей газовые пузьфьки, окруженные водой.

новки состоит из поршневого компрессора 21, соединенного трубопроводом 22 непосредственно с воздухораспределительным коллектором 8, минуя

воздухосборник 23. Последний подсое- 35 ° сначала на газовьк пузьфь- динен к компрессору 21 через перепускной регулировочный клапан 24 и вентиль 25. Воздухораспределительный коллектор 7 соединен с воздухосборником 23 трубопроводом 26. Водораспреде40 ассой диспергированной воды, лительный коллектор 9 трубопроводом 27 сообщен с насосом 28. Система включает также регулировочные элементы 29 и 30 и контрольные маномет45

адиабатически расширяясь, могут достигать температуры - 70°С. Благода-

ках самопроизвольно образуется тонкий слой льда, который затем служит в качестве зародышей кристаллов, смешиваясь в воздушном потоке с основной

ры 31.

Установка работает следующим образом.

После подключения к источникам электро- и водоснабжения включают вентилятор 2, создающий струю холодного воздуха. Включают насос 28 и подают воду под давлением 0,55-0,7 МПа на водораспределительный коллектор 9

50

Однако при соотношении вода-воздух CBbmie 1:6 и отрицательных температурах окружающего воздуха форсунки перемерзают. Для устранения этого недостатка авторы чередуют подачу воздуха и воды на центробежные пневмо- гидравлические форсунки 11с частотой пульсации работы поршневого компрессора 21„ Процесс образования центров кристаллизации происходит в момент нагнетания воздуха при превьш1е- нии его давления над давлением воды в интервале 0,1-0,15 МПа. С понижением давления воздуха (момент всасыраспьшительного устройства 4. Из во- вания) через форсунки распыляется водораспределительного коллектора 9 вода под давлением поступает на форсунки 10 и 11. После начала распыления воды включают компрессор 21 при,

да, отдавая тепло, которого вполне достаточно для поддержания положительной температуры присопловой части ф.орсунок. Центробежные пневмогид

закрытом вентиле 25. По трубопроводу 22 на воздухораспределительный коллектор 8 подают сжатый воздух с превышением давления воздуха над давлением воды 0,1-0,15 МПа, а по трубопроводу 26.- на воздухораспределительный коллектор 7 с npesbmie- нием давления на 0,02-0,04 МПа. Необходимые параметры режима устанавливаются регулировочными элементами 24, 29 и 30. Турбулизированный поток (ХОЛОДНОГО воздуха захватывает обра- водный аэрозоль с центрами кристаллизации и интенсивно перемеи воздухосборником 23 полностью открывают и на все форсунки распьшитель- ного устройства 4 сжатый воздух пода т постоянном режиме. В этом случае

т постоянном режиме. В этом случае

достигается наибольшая производительность установки.

Генерирование ледяных частиц - центров кристаллизации - осуществлеадиабатически расширяясь, могут достигать температуры - 70°С. Благода-

° сначала на газовьк пузьфь-

ках самопроизвольно образуется тонкий слой льда, который затем служит в качестве зародышей кристаллов, смешиваясь в воздушном потоке с основной

ассой диспергированной воды,

Однако при соотношении вода-воздух CBbmie 1:6 и отрицательных температурах окружающего воздуха форсунки перемерзают. Для устранения этого недостатка авторы чередуют подачу воздуха и воды на центробежные пневмо- гидравлические форсунки 11с частотой пульсации работы поршневого компрессора 21„ Процесс образования центров кристаллизации происходит в момент нагнетания воздуха при превьш1е- нии его давления над давлением воды в интервале 0,1-0,15 МПа. С понижением давления воздуха (момент всасыда, отдавая тепло, которого вполне достаточно для поддержания положительной температуры присопловой части ф.орсунок. Центробежные пневмогидравлические форсунки дают возможност получать мелкодисперсный распыл воды при малом объемном соотношении между подаваемой водой и сжатым воздухом например.1:4 (при нормальной температуре и давлении).

Мелкодисперсный аэрозоль и центры кристаллизации вводят раздельно в холодную струю воздуха после конического насадка, в результате чего исключается интенсивный абразивный износ поверхности смесительной камеры на ее начальном участке. Сочета-, ние смесительной камеры и конического насадка, по данным испытаний,

позволяет достичь наибольшей турбулентности воздушного потока при оптимальных размерах смесительной камеJ5 НИЛ, -при выполнении перечисленных условий мелкокапельное распыление со среднемассовым медианным диаметром капель 100-130 мкм можно получить при подаче в форсунку воды и воздуха в

ры от 1,2 до 1,8 d (где d - диаметр

цилиндрического кожуха) независимо от 20 объемном соотношении 1:4. Установка

формы-выходного отверстия. Кроме то- форсунок по двум окружностям, смещенго, конический насадок позволяет увествуя тем самым дальнейшем:. активному перемешиванию частиц водного аэрозоля с воздухом и сталкиванию ик меж-, ду собой.

Центробежные пневмогидравлические

ным одна относительно другой в направличить скорость воздушного потока на лении подачи и под углом к оси обе- входе в смесительную камеру, способ- чайки, при которой угол наклона фор., 25 ,сунок заднего фронта .превышает угол наклона форсунок переднего фронта, исключает изменение дисперсного состава, капель, позволяет наиболее равномерно распределять диспергируемую жид- форсунки работают в режиме предвари- 30 кость в потоке холодного воздуха, тельного газонасыщения. Пузырьки га- создаваемого вентилятором, улучшает за, распределяясь в жидкости, вызывают значительное увеличение поверхностной энергии, т.е. разрывают жид кость еще до истечения. Кроме того, 35 Углами, не имеют прямого контакгазовые Пузьфьки сжимаются до давления ящдкости в магистрали и газ частично растворяется (в количестве, соответствующем равновесному при данном

-.40

тепломассообмен между частицами жидкости и холодным воздухом..Кроме того, форсунки, установленные под тадавлении жидкости) .При истечении из сопла форсунки давление газа в пузырьках практически мгновенно срабатывается до давления окружающей среды (давления в факеле воздушного потока) и пузырьки резко расширяются (взрываются). Растворенный в жидкости газ начинав дессорбироваться (давление падает и равновесие смещается в сторону десорбции) и жидкость как бы вскипает. Весь этот комплекс явлений приводит к эффективному дроб- ле.нию вытекающей из сопла форсунки жидкости,

Из экспериментов известно, что степень диспергации жидкости и сам режим работы такого типа форсунок определяется местом ввода сжатого возду ха в поток распьшяемой жидкости.

та с высокоскоростным потоком холодного воздуха., надежно работают без перемерзания даже при очень низких температурах окружающего воздуха (до ).

Изобретение позволяет в два раза снизить энергозатраты на производство 1 м искусственного снега и на 0,21 увеличить коэффициент безотказ- ности работы установки, т.е. повысить надежность ее работы.

Формула изобрете-ния

5Q 1. Установка для получения искусственного снега, содержащая цилиндрический кожух, смесительную камеру Из эластичного гидрофобного материала, распылительное устройство

55 с форсунками, средства для подвода воды и воздуха, огличающая- с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения надежности работы, она снабжена коническим

Опытным путем установлено, что наилучшие результаты получаются при подаче воздуха в водяной поток (фиг,2) через отверстия 15, выполненные в

каналах 12 на расстоянии 0,25-0,50 винтового шага со стороны входа водяного потока. Влияет на качество рас- пыла и скорость струи сжатого воздуха, вводимой в водяной поток. Она

должна быть минимальной по отношению к скорости потока воды в каналах за- вихрителя. Для зтого в осевой ка- НсШ 16 завихрителя 12 установлен пневмодроссель. Как показали испыта-

НИЛ, -при выполнении перечисленных условий мелкокапельное распыление со среднемассовым медианным диаметром капель 100-130 мкм можно получить при подаче в форсунку воды и воздуха в

сунок заднего фронта .превышает угол наклона форсунок переднего фронта, исключает изменение дисперсного соста ва, капель, позволяет наиболее равномерно распределять диспергируемую жид кость в потоке холодного воздуха, создаваемого вентилятором, улучшает Углами, не имеют прямого контактепломассообмен между частицами жидкости и холодным воздухом..Кроме того, форсунки, установленные под тасунок заднего фронта .превышает угол наклона форсунок переднего фронта, исключает изменение дисперсного соста ва, капель, позволяет наиболее равномерно распределять диспергируемую жид кость в потоке холодного воздуха, создаваемого вентилятором, улучшает Углами, не имеют прямого контак

та с высокоскоростным потоком холодного воздуха., надежно работают без перемерзания даже при очень низких температурах окружающего воздуха (до ).

Изобретение позволяет в два раза снизить энергозатраты на производство 1 м искусственного снега и на 0,21 увеличить коэффициент безотказ- ности работы установки, т.е. повысить надежность ее работы.

Формула изобрете-ния

1. Установка для получения искусственного снега, содержащая цилиндрический кожух, смесительную камеру Из эластичного гидрофобного материала, распылительное устройство

с форсунками, средства для подвода воды и воздуха, огличающая- с я тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения надежности работы, она снабжена коническим

насадком, размещенным между кожухом и смесительной камерой, распылительное устройство содержит цилиндрическую обечайку, а средства для подвода воды и воздуха выполнены в виде кольцевых коллекторов и размещены внутри обечайки, при этом форсунки установлены по двум окружностям, смещенным одна относительно другой в направлении подачи и под углом к оси обечайки, причем угол наклона форсунок заднего фронта превьшает уго наклона форсунок переднего фронта ,

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что форсунки вьшолнены центробежными и снабжены пневмрдросселями, при этом завихри- тель форсунки представляет собой винтовой канал прямоугольного сечения с радиальными сквозными отверстиями, расположенными со стороны подвода воды на расстоянии, равном 0,25 - 0,50 шага винтового канала., а пневмодроссель новлен в осевом канале форсунки.

Изобретение относится к .холодильной технике. Может быть использовано для теплоизоляции грунтов от сезонного промерзания, в строительстве дорог, переправ, плотин, дамб и сооружений для зимних видов спорта. Позволяет снизить энерго5 П 6 (Л L iJ2.1

fff

7J

срие,2

f4Г

0.8I а.

§ 0. I 0.2-

т- 3

-т11г

Расход воздуха, /Afi/f/.

Фиг.Ъ

.9

10

Редактор К.Волощук

Составитель А.Горбачева Техред Л.Олийнык

Заказ 2408/34 Тираж 475Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг А

Корректор.С.Черни