Установка для получения искусственного снега

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (584 F 25 С 3 04.

RCF r -" ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3780475/22-13 (22) 15.08.84 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (71) Иркутский государственный научно-исследовательский институт редких и цветных металлов (72) Н.P.Ïåòðåíêî и В.Н.Лисичко (53) 621.513(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 951031, кл, F 25 С 3/04, 1982, 1 Г (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО СНЕГА (57) 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 энерго1

1 317249

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

Цель изобретения — снижение энергозатрат и повышение надежности рабо,ты.

На фиг.1 изображена установка для получения искусственного снега, общий вид и технологическая схема, на фиг.2 — разрез центробежной пневмогидравлической форсунки, на фиг.3 зависимость производительности форсунок от величины расхода сжатого воз-. духа," на фиг.4 — водораспылительный узел с коническим насадком, аксона.1 метрия.

Установка для получения искусственного снега содержит цилиндрический кожух 1 с вентилятором 2. На выходе воздушного потока из кожуха 1 установлен конический насадок 2 с распылительным устройством 4 на его конце. На распылительном устройстве 4 с помощью легкосьемного кольца 5 закреплена смесительная камера б, выполненная из зластичного гидрофобного материала. Насадок 3 размещен между кожухом 1 и камерой б, Распылительное устройство 4 представляет со- 35,бой цилиндрическую обечайку из алюминиевого сплава, внутри которой выполнены средства для подвода воды и воздуха — кольцевые герметично изолированные друг от друга воздухораспределительные и водораспределительный коллекторы соответственно 7,8 и 9.

По периметру водораспределительного коллектора 9 (фиг.2) к оси обечайки о устройства 4 под углом 15-20 с помо" щью резьбового соединения установлены центробежные пневмогидравлические форсунки 10 для мелкодисперсного распыления воды. Центробежные пневмогидравлические форсунки 11 для образования и подачи в поток центров кристаллизации установлены по перимето ру коллектора 9 под углом 30-40, превышающим угол HBKJIOHa 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 коллектора 9 (не показаны). Завихрители каждой из форсунок "10 и 11 представляют собой винтовой канал 12 прямоугольного сечения, расположенный так, что между ним и выходным отверстием форсунок 10 или 11 образована кольцевая камера 13 закручивания, длина которой регулируется толщиной прокладки 14. Между винтовыми каназатраты 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 б, 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 обечайки. Угол наклона форсунок 11 для подачи в поток центров кристаллизации превышает угол наклона форсунок 10 переднего фронта для распыления 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 ВК, Пневмодроссели в осевых каналах форсунок 10 и 11 исключают попадание воды в каналы 7 и 8. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

3 13172 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 10 установлен пневмодроссель 17 с отверстием для уменьшения скорости струи сжатого воздуха до минимума по отношению к скорости потока воды в каналах 12. Кроме того, пневмодрос- 15 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 превышении напора воды под давлением сжатого воздуха в осевых каналах 16 установлены обратные клапаны, состоящие из шарика 18 и пружины 19. Щель 20 между вхо25 дом в камеру 6 и устройством 4 служит для эжектирования наружного воздуха, который охлаждает воду и воздух в коллекторах 7,8 и 9.

Пневмогидравлическая система уста-30 новки состоит из поршневого компрессора 21, соединенного трубопроводом 22 непосредственно с воздухораспределительным коллектором 8, минуя воздухосборник 23. Последний подсое- 35 динен к компрессору 21 через пере- пускной регулировочный клапан 24 и вентиль 25. Воздухораспределительный коллектор 7 соединен с воздухосборником 23 трубопроводом 26, Водораспреде40 лительный коллектор 9 трубопроводом 27 сообщен с насосом 28. Система включает также регулировочные элементы 29 и 30 и контрольные манометры 31. 45

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 ИПа на водораспределительный коллектор 9 распылительного устройства 4. Из во- дораспределительного коллектора 9 вода под давлением поступает на форсунки 10 и 11. После начала распыпения воды включают компрессор 2 1 при, 49 4 закрытом вентиле 25. По трубопроводу 22 на воздухораспределительный коллектор 8 подают сжатый воздух с превышением давления воздуха над давлением воды 0,1-0,15 ИПа, а по трубопроводу 26 — на воздухораспределительный коллектор 7 с превышением давления на 0,02-0,04 МПа. Необходимые параметры режима устанавливаются регулировочными элементами 24, 29 и 30. Турбулизированный поток ,холодного воздуха захватывает образующийся водный аэрозоль с центрами кристаллизации и интенсивно перемешивает их с окружающим холодным воздухом, а отдельные частицы, сталкиваясь между собой, замерзают в виде комплексов, обуславливающих рыхлую структуру получаемого снежного покрова.

При благоприятных погодных условиях вентиль 25 между компрессором 21 и воздухосборником 23 полностью открывают и на все форсунки распылительного устройства 4 сжатый воздух подают в постоянном режиме. В этом случае достигается наибольшая производительность установки.

Генерирование ледяных частиц— центров кристаллизации — осуществлено при пневматическом распылении воды. После выхода из распылителей газовые пузырьки, окруженные водой, адиабатически расширяясь, могут досо тигать температуры — 70 С. Благодаря этому сначала на газовых пузырьках самопроизвольно образуется тонкий слой льда, который затем служит в качестве зародышей кристаллов, смешиваясь в воздушном потоке с основной массой диспергированной воды.

Однако при соотношении вода-воздух свыше 1:6 и отрицательных температурах окружающего воздуха форсунки перемерзают. Для устранения этого недостатка авторы чередуют подачу воздуха и воды на центробежные пневмогидравлические форсунки 11 с частотой пульсации работы поршневого компрессора 21. Процесс образования центров кристаллизации происходит в момент нагнетания воздуха при превышении его давления над давлением воды в интервале О, 1-0, 15 MIa. С понижением давления воздуха (момент всасывания) через форсунки распыляется вода, отдавая тепло, которого вполне достаточно для поддержания положительной температуры присопловой части форсунок. Центробежные пневмогид13172 равлические форсунки дают возможность 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 70 исключается интенсивный абразивный износ поверхности смесительной камеры на ее начальном участке. Сочетание смесительной камеры и конического насадка, по данным испытаний, позволяет достичь наибольшей турбулентности воздушного потока при оптимальных размерах смесительной каме ры от 1,2 до 1,8 d (где с7 — диаметр цилиндрического кожуха) независимо от 0 формы выходного отверстия. Кроме того, конический насадок позволяет увеличить скорость воздушного потока на входе в смесительную камеру, способствуя тем самым дальнейшеьг„. активному перемешиванию частиц водного аэрозоля с воздухом и сталкиванию их меж-, ду собой.

Центробежные пневмогидравлические форсунки работают в режиме предвари- 30 тельного газонасыщения. Пузырьки газа, распределяясь в жидкости, вызывают значительное увеличение поверхностной энергии, т.е. "разрывают жидкость еще до истечения. Кроме того, 35 газовые пузырьки сжимаются до давления жидкости в магистрали и газ частично растворяется (в количестве, соответствующем равновесному при данном давлении 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 45 (взрываются). Растворенный в жидкости газ начинае г дессорбироваться (давление падает и равновесие смещается в сторону десорбции) и жидкость как бы вскипает. Весь этот комплекс 50 явлений приводит к эффективному дроблению 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 распыпяемой жидкости, 49 6

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 распыла и скорость струи сжатого воздуха, вводимой в водяной поток. Она должна быть минимальной по отношению к скорости потока воды в каналах завихрителя, Для этого в осевой канал 16 завихрителя 12 установлен пневмодроссель. Как показали испытания, .при выполнении перечисленных условий мелкокапельное распыление со среднемассовым медианным диаметром капель 700-130 мкм можно получить при подаче в форсунку воды и воздуха в объемном соотношении 1:4. Установка форсунок по двум окружностям, смещенным одна относительно другой в направлении подачи и под углом к оси обечайки, при которой угол наклона фор" .сунок заднего фронта .превышает угол наклона форсунок переднего фронта, исключает изменение дисперсного состава. капель, позволяет наиболее равномерно распределять диспергируемую жидкость в потоке холодного воздуха, создаваемого вентилятором, улучшает тепломассообмен между частицами жидкости и холодным воздухом..Кроме того форсунки„ установленные под такими углами, не имеют прямого контакта с высокоскоростным потоком холодного воздуха., надежно работают без перемерзания даже при очень низких температурах окружающего воздуха (до

-30 С) .

Изобретение позволяет в два раза снизить энергозатраты на производство 1 м искусственного снега и на э

0 21 увеличить коэффициент безотказ ности работы установки, т.е. повысить надежность ее работы.

Формула изобретения

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, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью снижения энергозатрат и повышения надежности работы, она снабжена коническим

I3I7249 насадком, размещенным между кожухом и смесительной камерой, распылительное устройство содержит цилиндрическую обечайку, а средства для подвода воды и воздуха выполнены в виде 5 кольцевых коллекторов и размещены внутри обечайки, при этом форсунки установлены по двум окружностям, смещенным одна относительно другой в направлении подачи и под углом 10 к оси обечайки, причем угол наклона форсунок заднего фронта превышает угол наклона форсунок переднего фронта .

8 3 4 У 6 7

РОСХОО ООЗЭУХИ,,Ф/МЦИ.

Фи. Л

10 д

Ъ д

"b

47

2. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что форсунки выполнены центробежными и снабжены пневмодросселями, при этом завихритель 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 установлен в осевом канале форсунки.

1317249

Составитель А.Горбачева

Техред <,0лийнык Корректор.С,Черни

Редактор I(.Болощук

Заказ 2408/34 Тираж 475 Подписное

311ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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