CH619039A5

CH619039A5 -

Info

Publication number: CH619039A5
Application number: CH86077A
Authority: CH
Inventors: Gordon C Dewey
Original assignee: Hedco
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1980-08-29
Also published as: DE2659643C2; JPS5345756A; DE2659643A1; AT370509B; ATA148377A; US4083492A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schnee-Erzeugung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und einen Schnee-Erzeuger nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Schnee-Erzeuger lassen sich in zwei Gruppen einteilen, nämlich in solche, die mit Druckluft arbeiten und in solche, die im wesentlichen ohne Druckluft auskommen. Bei den Druckluftsystemen wird Druckluft und Wasser kombiniert verwendet. Bei den druckluftfreien Systemen ist höchstens eine geringe Menge Druckluft zur Erzeugung der Eis-Kristallisa-tionskeime erforderlich.

Ueblicherweise werden bei den druckluftfreien Systemen Gebläse oder Propeller zur Förderung grosser Mengen an Umgebungsluft verwendet. Nachteilig ist bei beiden Systemen, insbesondere jedoch bei dem druckluftfreien System, welches Propeller oder Gebläse benötigt, dass ein Teil des Ausgangs dieser Systeme Eispartikel in Form von teilweise gefrorenem Schnee oder Wasser und Sprühnebel enthält.

Diese Eis-Partikel können selbst unter opitmalen Bedingungen in das Gehäuse des Schnee-Erzeugers eindringen und ein Vereisen des Schnee-Erzeugers verursachen. Die Vereisung tritt insbesondere bei ungünstiger Windrichtung auf, wenn ein Teil der erzeugten Eis-Partikel in den Schnee-Erzeuger zurückgeblasen wird. Unter solchen Umständen gelangen grosse Mengen an Eis-Partikeln in das Gehäuse und vereisen den Schnee-Erzeuger, dass dieser gegebenenfalls abgeschaltet und das Eis entfernt werden muss, damit ein weiterer Betrieb möglich ist.

Durch das Zurückblasen des erzeugten Schnees unter ungünstigen Windbedingungen in den Ansaugbereich des Schnee-Erzeugers besteht die Gefahr einer Vereisung des Einlass-Gitters und des Gebläses. Dadurch kann einerseits der Einlass blockiert werden und andererseits können die rotierenden Teile des Gebläses infolge einer Unwucht und der hohen Drehzahl beschädigt werden.

Es ist in der Praxis nicht immer möglich, den Schnee-Erzeuger so auszurichten, dass ein solcher Rückstrom vermieden wird. Bei gleichbleibendem Wind ist es zwar möglich, den Schnee-Erzeuger windabwärts zu richten und dadurch einen Rückstrom zu vermeiden. In der Praxis ändert jedoch der Wind häufig die Richtung und insbesondere bei stürmischem Wind ist dieser nicht richtungsbeständig.

In der US-PS 3948 442 wurde bereits eine Lösung des aufgeworfenen Problems vorgeschlagen. Selbst bei dieser Lösung bleibt stets ein geringer Anteil feiner Teilchen in der Luft verteilt und kann möglicherweise erneut angesaugt werden. Auch von atmosphärischen Bedingungen her können Eis-Partikel in der Umgebung vorhanden sein.

Trenneinrichtungen zum Entfernen von Eis-Partikeln aus der Luft, bevor diese in das Gehäuse eines Schnee-Erzeugers s

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eintreten, sind derzeit nicht erhältlich. Herkömmliche Trenneinrichtungen, die grosse Durchmesser aufweisen, um den Druck eines strömenden Meduims zu verringern, um dadurch mitgeführte Partikel auszufällen und niederzuschlagen, sind unhandlich und kostspielig. Auch kann sich das ausgeschiedene Eis dabei in der Trenneinrichtung selbst ansammeln, so dass eine kostspielige Entfernung, beispielsweise mittels Heizelementen, erforderlich ist. Das gleiche Problem der Eisansammlung tritt auch bei Zentrifugal-Trenneinrichtungen, Nebelbeseitigungseinrichtungen usw. auf.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern der Bindung zwischen anhaftendem partikelförmigem Gut und einer Oberfläche herabzusetzen, an der dieses anhaftet, wobei diese Oberfläche mit einem strömenden Medium in Verbindung steht bzw. zusammenwirkt. Insbesondere soll bei der Erzeugung von künstlichem Schnee ein Vereisen des Gebläses sowie des Luftein-tritts-Gitters mit einfachen Mitteln verhindert werden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Die Erfindung zeigt nun einen Lösungsweg auf, mit dem das Vereisen von Schnee-Erzeugern verhindert werden kann. Durch Herabsetzung der Bindung zwischen den Eis-Partikeln und der Oberfläche der sich drehenden Gebläseteile wird eine Ansammlung der Eis-Partikel am Gebläse verhindert.

Es kann ein besonders ausgebildeter Gebläse-Einlass vorgesehen sein, der die Führung des Luftstromes über das Gebläse beeinflusst. Das Gebläse kann sich dabei in einer Umgebimg befinden, in der der Luftstrom partikelförmiges Gut, wie Eis-Partikel oder besondere Arten von Insektiziden oder dgl.

Stoffe enthält, die in der Umgebung vorhanden sind. Die Gestaltung des Einlasses soll sicherstellen, dass die Kraft auf das partikelförmige Gut aufgrund der Flügeldrehung die Stärke der Bindung oder Haftung zwischen dem partikelförmigen Gut und der Flügel-Oberfläche überschreitet. Insbesondere ist abhängig von der jeweils auftretenden Art des partikelförmigen Gutes das Gebläse vom Luftstrom so abgeschirmt, dass einzig die Berührung des partikelförmigen Gutes mit dem Gebläse dort stattfindet, wo die, Radialbeschleunigung auf der Flügel-Oberfläche ausreicht, um jede Anhaftung zu lösen.

Zur Erläuterung im Rahmen dieser Erfindung wird die Grenze an den rotierenden Elementen des Gebläses, bis zu welcher das partikelförmige Gut anhaften könnte, ohne dass die Bindung lösbar ist, als kritischer Radius bezeichnet. Diejenigen Bereiche, von denen das partikelförmige Gut, insbesondere die Eis-Partikel, aufgrund der Zentrifugalkraft weggeschleudert wird, liegen über dem Grenzwert des kritischen Radius.

Bei einer besonderen Weiterbildung der Erfindung kann der Gebläse-Einlass eines druckluftfreien Schnee-Erzeugers vom Gebläse abhängig zur Führung des Luftstromes über das Gebläse ausgebildet sein. Der Eis-Partikel enthaltende Luftstrom berührt nur den Aussenteil des Gebläses. Falls Eis-Partikel an der Oberfläche des Gebläseflügels vorübergehend anhaften sollten, werden sie sich schnell wieder lösen, da die auf die anhaftenden Teilchen wirkenden Kräfte infolge der Zentrifugalkraft an den rotierenden Elementen die Haftkräfte der Eis-Partikel an der Flügel-Oberfläche überschreiten.

Bei einer besonderen Ausführungsform kann ein druckluftfreier Schnee-Erzeuger sowohl ein geheiztes Gitter stromaufwärts vom Gebläse als auch eine Abschirmung zur Führung des Luftstromes über das Gebläse aufweisen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch im Teilschnitt einen druckluftfreien Schnee-Erzeuger und

Fig. 2 in Seitenansicht den Schnee-Erzeuger gemäss Fig. 1 mit der Ausbildung des Gebläse-Einlasses.

Die Erfindung wird in bezug auf druckluftfreie Schnee-Erzeuger an sich bekannter Bauart näher erläutert, wie sie z. B. in den US-PSen 3 703 991, 3 733 029, 3 567 117 und 3 774 842 beschrieben sind. Bei diesen bekannten Schnee-Erzeugern werden im wesentlichen Wassertröpfchen und Eis-Kristallisationskeime zur Erzeugung von künstlichem Schnee voneinander getrennt gebildet. Die Kristallisationskeime und die Tröpfchen werden anschliessend miteinander vermischt und von einem Luftstrom zur Bildung schneeähnlicher Kristalle mitgerissen.

In Fig. 1 ist ein Schnee-Erzeuger 10 dargestellt, der ein tunnelartiges Gehäuse 12 und einen Gebläse-Einlass 34 aufweist, welche Teile z. T. im Schnitt dargestellt sind. Erste Düsen 14, von denen zwei dargestellt sind, sind zur Bildung von Eis-Kristallisationskeimen im Gehäuse 12 stromabwärts von einem Gebläse 16 angeordnet. Das Gebläse 16 erzeugt einen Luftstrom durch das Gehäuse 12. Die ersten Düsen 14 sind stromaufwärts von einer Anordnung zweiter Düsen 17 zur Bildung von Wassertröpfchen angeordnet. Die in einer ersten Zone aus den ersten Düsen 14 austretenden Eis-Kristallisa-tionskeime werden mit den in einer zweiten Zone getrennt gebildeten Wassertröpfchen vermischt, und von dem vom Gebläse 16 erzeugten Luftstrom mitgerissen. Die zweiten Düsen 17 sind mit einem Rohrverteiler 19 verbunden. Die Besonderheiten der Bildung der Eis-Kristallisationskeime und der Wassertröpfchen und die anschliessende Erzeugung von Schnee bei derartigen druckluftfreien Schnee-Erzeugern ist in den vorstehend genannten Patentschriften ausführlich erläutert.

Das Gebläse 16 weist eine Nabe 18 und mehrere Schaufeln 20 auf, die an der Nabe 18 befestigt sind. Dem Gebläse 16 benachbart ist ein als Abschirmung dienender Gebläse-Sockel 22 angeordnet. Ein Gebläse-Tragglied 24 ist an einem Ende am Gebläse-Sockel 22 und am anderen Ende an einem Getriebe 26 befestigt. Eine nicht dargestellte Antriebswelle erstreckt sich vom Getriebe 26 durch das Gebläse-Tragglied 24 zum Gebläse 16.

Die mit dem Getriebe verbundene Maschine und die Instrumente zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebes der Maschine sind in einem Kasten 28 angeordnet. Das Getriebe 26 und der Kasten 28 sind an einem Tragrahmen 30 befestigt. Das Getriebe, die Antriebswelle, das Gebläse-Tragglied und das Gebläse sind von herkömmlicher Bauart und werden daher nicht näher erläutert. Die wesentlichen Teile sind das bei derartigen Schnee-Erzeugern übliche Einlass-Gitter sowie der Gebläse-Sockel 22, welche Teile stromaufwärts vom Gebläse 16 angeordnet sind.

Gemäss Fig. 2 ist das Gebläse 16 an der gestrichelt dargestellten Antriebswelle in üblicher Weise befestigt. Der Gebläse-Sockel 22, z. B. ein Aluminiumvollgusskörper, besitzt eine Mittelbohrung 32, durch welche die Antriebswelle drehbar geführt ist. Das Gebläse 16 ist an der Antriebswelle in üblicher Weise befestigt. Der Sockel 22 ist beispielsweise durch Schweissen am Gebläse-Tragglied 24 befestigt.

Ein ringförmiger Einlass 34 ist am Gebläse-Sockel 22 mittels vier Streben 36 befestigt, die um 90° voneinander beabstandet sind, und von denen in Fig. 2 lediglich eine dargestellt ist. Vorzugsweise sind der Einlass 34 und der Sockel 22 an den Streben 36 angeschweisst. Die Vorderkanten der Streben 36 weisen mehrere Vertiefungen oder Nuten 38 auf. Ein Ende des Einlasses 34 ist bei 40 umgebördelt, und das andere Ende 42 weist einen Flansch auf, mit dem der Einlass 34 an einem Gegenflansch des Gehäuses 12 angeschraubt ist.

Der Gebläse-Sockel 22 ist mit einem Ende 44 am Gebläse-Tragglied 24 zu befestigen, und die Aussenfläche ist derart s

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gekrümmt ausgebildet, dass ihr Umfang im Querschnitt vom Ende 44 zum anderen, Abgabeende 46 abnimmt. Der Geblä-seeinlass 34 besitzt eine gekrümmte Innenfläche, die der Aus-senfläche des Gebläse-Sockels 22 gegenüberliegt. Diese beiden Flächen begrenzen einen ringförmigen Strömungskanal 48.

Der Gebläse-Sokel 22 ist abhängig vom Gebläse 16 so ausgebildet, dass sichergestellt ist, dass der über das Gebläse 16 und insbesondere die Gebläse-Flügel 20 strömende Luftstrom die Oberflächen innerhalb des kritischen Radius nicht berührt, wo sich sonst Eis ansammeln könnte. Der Weg des Luftstromes über die Flügel 20 ist durch Pfeile dargestellt. Vorteilhaft ist das Gebläse 16 ein Druckguss-Aluminium-Gebläse mit 85 cm Durchmesser und mit sechs Flügeln 20, von denen lediglich zwei dargestellt sind. Das Gebläse wird mit einer Drehzahl von etwa 3100 U/min. angetrieben, wobei sich ein Luftdurchsatz durch den ringförmigen Strömungskanal 48 von etwa 11400 m3/min. ergibt. Derartige Gebläse sind beispielsweise von der Joy Manufacturing Company erhältlich.

Wenn Eis-Partikel an den Flügeln 20 anhaften, so werden sie weggeschleudert, da die auf die Eis-Partikel ausgeübte Kraft F grösser als die Haftkraft des Eises am Metall ist.

Die durch die Gebläserotation ausgeübte Kraft (Zentrifugalkraft) auf die Eis-Partikel ist proportional zu co2 und zum Radius der Rotationsbewegung.

Für das oben erläuterte Gebläse 16 tritt eine Eisbildung dann nicht auf, wenn die auf die Partikel ausgeübte Kraft mindestens gleich 1500g ist. Der genaue Grenzwert für die Radialbeschleunigung, bei der eine Eisbildung vermieden wird, hängt vom Gebläse-Material (der Haftung oder Bindung des Eises an der Oberfläche) und der Lufttemperatur ab. Der Grenzwert von 1500g reicht dann aus, wenn der Schnee-Erzeuger für die Schnee-Erzeugung verwendet wird. Selbstverständlich hängt dieser Grenzwert auch vom Aufbau der Gebläse-Flügel 20 ab. Da die Radialkraft linear vom Radius abhängt, weist ein vollständig freiliegendes Gebläse stets Bereiche kleinen Radius auf, in denen die Radialkraft nicht ausreicht, und sich Eis innerhalb des kritischen Radius ausbilden kann. Um die Eisbildung im Gebläse 16 sicher zu vermeiden, ist der Gebläse-Sockel 22 so ausgebildet, dass das Gebläse 16 abgeschirmt ist, um eine Luftströmung über das Gebläse in demjenigen Bereich zu verhindern, in welchem die Zentrifugalkraft nicht ausreicht, um die Eis-Partikel zu lösen.

Anders ausgedrückt heisst das, dass der Luftstrom nicht durch den Bereich innerhalb des kritischen Radius strömen kann. Das Gebläse 16 ist innerhalb des kritischen Radius vom Luftstrom abgeschirmt, in welchem Bereich dit Zentrifugalkraft s den kritischen Wert nicht erreicht.

In diesem Ausführungsbeispiel wurde e.-i kritischer Wert von 1800g ausgewählt, wobei ein Wert W ?rrX3100 entspricht und der Radius r etwa 18 cm beträgt. Demnach beträgt der Durchmesser am Ende 46 des Gebläse-Sockels 22 etwa 36 cm. Der Wert von 1800g enthält gegenüber dem vorher genannten Wert von 1500g einen Sicherheitszuschlag. Aus der Fig. 2 ist ersichtlich, dass der Gebläse-Sockel 22 einen ausreichenden Durchmesser aufweist, um eine Strömung der angesaugten Luft über die Schaufeln 20 oder die Nabe 18 innerhalb des kritischen Radius zu verhindern.

Zum Betrieb des Schnee-Erzeugers 10 werden die entsprechenden Ventile usw. geöffnet und Leistung zugeführt zur Abgabe von Eis-Kristallisationskeimen über die Düsen 14 und Wassertröpfchen über die Düsen 17. Das Gebläse 16 wird zur Erzeugung eines Luftstromes in Betrieb gesetzt, welcher den Einlass 34 und das Gehäuse 12 durchströmt. Ueblicherweise wird der Schnee-Erzeuger 10 bei einer Temperatur unter 0°C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen etwa minus 15° und minus 1°C betrieben. Die Eis-Kristallisationskeime und die Wassertröpfchen werden miteinander vermischt und vom Luftstrom mitgerissen, so dass sie schliesslich schneeähnliche Teilchen bilden.

Der Gebläse-Sockel 22 verhindert, dass der Luftstrom das Gebläse 16 in einem Bereich berührt, der innerhalb des kritischen Radius liegt. Demnach werden Eis-Partikel, welche auf das Gebläse 16 ausserhalb des kritischen Radius auftreffen, sofort weggeschleudert.

Die Ausbildung des Gebläse-Einlasses wurde anhand einer Abschirmung mit zum Abgabeende abnehmender Querschnittsfläche erläutert. Die Ausbildung des Gebläse-Sockels oder der Abschirmung kann jede beliebige Form annehmen, solange der Luftstrom vom kritischen Radius des Gebläses oder des Propellers abgelenkt wird. Beispielsweise kann der Gebläse-Einlass auch zylindrisch sein oder die Form eines Konus bzw. Hohlkonus aufweisen. Ausserdem hängt der kritische Radius von der Ausbildung der Gebläse-Flügel 20, dem Werkstoff und der Drehzahl ab.

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1 Blatt Zeichnungen

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1. Verfahren zur Schnee-Erzeugung bei einer Temperatur unter 0°C, bei dem Eis-Kristallisationskeime und Wassertröpfchen gebildet werden und durch ein Gebläse ein Luftstrom erzeugt wird, welcher die Eis-Kristallisationskeime und die Wassertröpfchen mitreisst und miteinander vermischt, so dass sie schneeähnliche Kristalle bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom derart geführt wird, dass er diejenigen Bereiche der rotierenden Elemente (18, 20) des Gebläses (16) nicht streift, in welchen die Zentrifugalkraft nicht ausreicht, um die Haftung von in der angesaugten Umgebungsluft enthaltenen eisbildenden Partikeln an der Oberfläche der rotierenden Elemente (18, 20) zu zerstören.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierenden Elemente (18, 20) durch Führungsmittel für den Luftstrom vom Rotationszentrum bis zu einem vorgegebenen Radius (r) abgeschirmt werden, so dass ausserhalb dieses Radius die an den rotierenden Elementen (18,20) sich absetzenden Partikel durch die Zentrifugalkraft weggeschleudert werden.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der Luftstrom durch ein tunnelartiges Gehäuse (12) geführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der Luftstrom stromaufwärts von den rotierenden Elementen (18, 20) durch einen ringförmigen Strömungskanal

(48) geleitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei stromaufwärts von den rotierenden Elementen (18, 20) ein gitterförmiges Glied

(49) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftstrom am gitterförmigen Glied (49) einem Wärmeaustausch unterworfen wird, wobei die Oberflächentemperatur eines Wärmeaustauschelementes (50) derart geregelt wird, dass sie ausreicht, um die Haftung von eisbildenden Partikeln an der Oberfläche zu zerstören.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eis-Kristallisationskeime in einer ersten Zone und die Wassertröpfchen in einer von der ersten Zone beabstandeten zweiten Zone gebildet werden und dass die Eis-Kristallisationskeime und die Wassertröpfchen in einer von der ersten und der zweiten Zone beabstandeten dritten Zone miteinander vermischt werden.

7. Schnee-Erzeuger zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gebläse (16) zur Erzeugung eines Luftstromes, Vorrichtungen (14,17,19) zum Bilden von Eis-Kristallisationskeimen und Wassertröpfchen, eine den rotierenden Elementen (18, 20) des Gebläses (16) benachbart angeordnete Leitvorrichtung (22) zur Führung des Luftstromes über die rotierenden Elemente (18, 20), welche Leitvorrichtung (22) derart bemessen ist, dass eine Strömung der Luft über diejenigen Oberflächenbereiche der rotierenden Elemente (18, 20) innerhalb eines kritischen Radius (r) verhindert wird, innerhalb welchem die Zentrifugalkraft nicht ausreicht, um das Haften von eisbildenden Partikeln an den erwähnten Oberflächenbereichen zu verhindern, wenn der Schnee-Erzeuger in einer eisbildende Partikel enthaltenden Umgebung betrieben wird.

8. Schnee-Erzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitvorrichtung (22) stromaufwärts von den rotierenden Elementen (18, 20) angeordnet ist.

9. Schnee-Erzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die rotiërenden Elemente (18, 20) in einem tunnelartigen Gehäuse (12) stromaufwärts von den Vorrichtungen (14, 17,19) zum Bilden der Eis-Kristallisationskeime und der Wassertröpfchen angeordnet sind.

10. Schnee-Erzeuger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitvorrichtung (22) als Sockel für das Gebläse (16) ausgebildet ist und dass die Vorrichtungen (14,

17,19) zur Bildung der Eis-Kristallisationskeime und der Wassertröpfchen in verschiedenen Zonen angeordnet sind.

11. Schnee-Erzeuger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsesockel (22) und das Gehäuse (12) einen ringförmigen Strömungskanal (48) begrenzen.

12. Schnee-Erzeuger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein gitterförmiges Glied (49) stromaufwärts von den rotierenden Elementen (18, 20) angeordnet ist und dass ein Element (50) zum Beheizen des gitterförmigen Gliedes (49) vorgesehen ist, um eine Ansammlung von Eis darauf zu verhindern.

13. Schnee-Erzeugernach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zum Bilden der Eis-Kristallisationskeime in einer ersten Zone und die Vorrichtung (17,19) zum Bilden der Wassertröpfchen in einer zweiten Zone angeordnet sind.