Снегогенератор

(51)5 Г 25 С 3/04 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 254) СН Е ГОГЕН ЕРАТОР ский институт ения МГТУ им, ический коопеПоликарпов,и Н.А,Черно-ССС86. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельствоМ 126579, кл. Г 25 С 3/00, 19Патент США М 4475688,кл, Р 25 С 3/04, опублик. 198 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 подго.товки 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 Ла.валя 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,57) Использование: защита грунта от сезонного промерзания, подготовка спортивных трасс, Сущность изобретения: снегогенератор 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,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.25 30 35 40 45 55 Недостаток рассматриваемого снегогенератора состоит в высоких затратах на производство снега вследствие того, что электроды ионизатора и блок высоковольтного питания увеличивают затраты на изготовление и обслуживание снегогечератора, снижают надежность и безопасность его работы в условиях повышенной влахности. Кроме того, частоту и амплитуду колебаний напряженности электрического поля подбирают такими, чтобы добиться ионизации молекул воды. Молекулы воздуха и крупные капли воды в этих условиях практически не ионизуются. Тогда для обеспечения необходимой концентрации центров кристаллизации приходится устанавливать на кожухе дополнительные форсунки - генера горы 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 вентилятор, дополнительно снабжен вихревой трубой, причем форсунка и вихревая труба соосно укреплены на внешней стенке корпуса, а диафрагма вихревой трубы и выходное отверстие форсунки размещены уторца 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 переохлакдение 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, интенсивного 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 иониэацию 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 образсвание центров кристаллизации, приводят к сникению 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 б. 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 рубе 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 газодинамического переохлаждения и ионизации тлеющим разрядом происходит образование центров кристаллизации, Минимального заряда в один электрон достаточно того, чтобы мельчайшие центры кристаллизации, начиная с 10см, продолжали бы свой рост в ненасыщенном водяном паре. Ток же в 10 А, возникающий при-9тлеющем разряде, позволяет зарядить до 10 центров кристаллизации в секунду, чтоюпри массе капли в 10 г обеспечит воздей-бствие заряженными центрами кристаллизации на 10 кг распыленной воды в секунду. Поток охлажденного воздуха выносит центры кристаллизации из вихревой трубы 4 через диафрагму б 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 стенок камеры вихревой трубы из дюрали с последуюь,;им анодированием. Свойство . идрофобности анодированныеэлементы приобретут естественным путем при продувке от компрессора с масляной смазкой, Такое исполнение стенок позволяет обеспечить высокие диэлектрические и эрозионные характеристики.Предлагаемая конструкция снегогенератора позволяет снизить затраты на генерирование снега на 15-20 оо (при изготовлении и эксплуатации снегогенератора) вследствие отказа от высоковольтного блока питания, стоимость которого составляет именно (15-20)ф от стоимости снегогенератора, Причем в эту оценку не включены расходы на подготовку обслуживающего персонала и последующие расходы на эксплуатацию в полевых условиях аппарата,создающего напряжение свыше 10 тыс.вольт,Формула изобретения Снегогенератор, включающий корпус с 5 форсункой и установленный в корпусе вентилятор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения энергетических затрат при получении снега, снегогенератор дополнительно снабжен вихревой трубой, форсунка 10 и вихревая труба соосно укреплены навнешней стенке корпуса, диафрагма вихревой трубы и выходное отверстие форсунки размещены у торца корпуса, при этом внутренняя поверхность вихревой трубы и диаф рагма выполнены из. гидрофобногодиэлектрического материала.