Снегогенератор Советский патент 1992 года по МПК F25C3/04 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к устройствам для генерирования искусственного снега, и может быть использовано для защиты грунта от сезонного промерзания, а также для подготовки к соревнованиям лыжных трасс и трамплинов.

Известный снегогенератор содержит сопло Лаваля, соединенное с нагнетательной линией, камеру смешения, дозатор воды, подключенный к водяному насосу, дозатор подачи углекислоты, подключенный к источнику углекислоты, и диффузор. Сжатый воздух от нагнетателя через сопло Лаваля подается в камеру смешения, в которую через дозатор воды в полученный сверхскоростной поток расширенного холодного воздуха вводят воду. В образовавшуюся аэрозольную водовоздушную смесь подают суфрактант - жидкую углекислоту (через дозатор углекислоты), капли которой,

замерзая, служат центрами кристаллизации для капель воды из водовоздушного потока. Наиболее близким к предлагаемому является снегогенератор, содержащий кожух с размещенным в нем вентилятором, закрепленные на кожухе пневматические форсунки, подключенные к источнику неосушенного сжатого воздуха, и дополнительные источники центров кристаллизации. Для создания дополнительных центров кристаллизации на выходе из пневматических форсунок установлены электроды, подключенные к источнику переменного тока высокого напряжения. В электрическом поле этих электродов происходит ионизация молекул воды и те мелкие капли, которые без ионизации растворялись бы в воздухе, приобретают электрический заряд и становятся активными центрами кристаллизации, создавая тем самым условия для экономичного генерирования снега.

XJ

СО

|

го со

Недостаток рассматриваемого снегоге- нератора состоит в высоких затратах на производство снега вследствие того, что электроды ионизатора и блок высоковольтного питания увеличивают затраты на изго- товление и обслуживание снегогенератора, снижают надежность и безопасность его работы в условиях повышенной влажности. Кроме того, частоту и амплитуду колебаний напряженности электрического поля подби- раюттакими, чтобы добиться ионизации молекул воды. Молекулы воздуха и крупные капли воды в этих условиях практически не ионизуются. Тогда для обеспечения необходимой концентрации центров крисгаллиза- ции приходится устанавливать на кожухе дополнительные форсунки - генераторы мелких капель воды, а затем ионизировать электрическим полем переменного тока преимущественно эти капли.

Цель изобретения - снижение энергетических затрат при получении снега.

Для достижения поставленной цели снегогенератор, включающий корпус с форсунками и установленный в корпусе венти- лятор, дополнительно снабжен вихревой трубой, причем форсунка и вихревая труба соосно укреплены на внешней стенке корпуса, а диафрагма вихревой трубы и выходное отверстие форсунки размещены у торца корпуса, при этом внутренняя поверхность вихревой трубы и диафрагма выполнены из гидрофобного диэлектрического материала.

Снижение затрат на генерирование снега следует из того, что при расширении неосушенного сжатого воздуха в вихревой трубе с гидрофобными диэлектрическими стенками происходит не только переохлаждение влажного воздуха с образованием мелких пылинок снега, но и интенсивная ионизация этих пылинок и компонентов воздуха. Причем ионизация происходит без применения блока высоковольтного питания за счет газодинамического процесса, протекающего в самой вихревой трубе, ин- тенсивного накопления электрических зарядов на диэлектрической стенке вихревой камеры. Интенсивность накопления заряда достигает сотен вольт в секунду, а сила тока - 10 А, что позволяет за несколько секунд достичь пробойного напряжения и вызвать интенсивную ионизацию потока.

Отсутствие блока высоковольтного питания, возможность ионизировать центры кристаллизации за счет энергии сжатого воздуха, необходимого для работы пневматических форсунок, а также переохлаждение влажного воздуха в вихревой трубе, позволяющее интенсифицировать образование центров кристаллизации, приводят к

снижению энергетических затрат при получении снега.

На чертеже представлен снегогенератор.

Устройство включает корпус 1 с размещенным в нем вентилятором 2, закрепленные на корпусе 1 пневматические форсунки 3 и вихревые трубы 4 с диэлектрической внутренней поверхностью 5 и диафрагмой 6.

Неосушенный сжатый воздух поступает одновременно в пневматическую форсунку 3 и вихревую трубу 4, На выходе из пневматической форсунки 3 сжатый воздух диспергирует воду, подаваемую в пневматическую форсунку. Затем диспергированная вода направляется в поток холодного атмосферного воздуха, созданный вентилятором 2. В вихревой трубе 4 происходит переохлаждение неосушенного воздуха, и в приосевой области вихря образуется туман. Каждая частица тумана при своем образовании из пара приобретает электрический заряд, который она переносит на диэлектрическую внутреннюю поверхность 5 вихревой трубы 4. За 2-3 с на этой стенке накапливается заряд, достаточный для возбуждения тлеющего разряда. Под действием вихревого га- зодинамического переохлаждения и ионизации тлеющим разрядом происходит образование центров кристаллизации. Минимального заряда в один электрон достаточно того, чтобы мельчайшие центры кристаллизации, начиная с см, продолжали бы свой рост в ненасыщенном водяном паре. Ток же в А, возникающий при тлеющем разряде, позволяет зарядить до 10 центров кристаллизации в секунду, что при массе капли в 10 г обеспечит воздействие заряженными центрами кристаллизации на 10 кг распыленной воды в секунду. Поток охлажденного воздуха выносит центры кристаллизации из вихревой трубы 4 через диафрагму 6 в поток холодного атмосферного воздуха, создаваемого вентилятором 2. В потоке холодного воздуха на ионизированных центрах кристаллизации происходит формирование снега из диспергированной воды.

На материал внутренней поверхности вихревой трубы и диафрагмы не накладывается строгих ограничений, но этот материал должен быть диэлектриком. Образование пленки влаги на поверхности диэлектрического материала сводит на нет его диэлектрические свойства, поэтому материал должен быть гидрофобным. Так возможно исполнение сгенок камеры вихревой трубы из дюрали с последующем анодированием. Свойство гидрофобности анодированные

Вода

. Сж. воздух

Использование: защита грунта от сезонного промерзания, подготовка спортивных трасс. Сущность изобретения: снегогенера- тор включает корпус с форсункой и установленный в корпусе вентилятор. На внешней стенке корпуса соосно укреплены вихревая труба и форсунка. Диафрагма вихревой трубы и выходное отверстие форсунки размещены у торца корпуса. Внутренняя поверхность вихревой трубы и диафрагма выполнены из гидрофобного диэлектрического материала. 1 ил,