一种利用低温气体形成冰核的高温造雪的方法与流程

技术领域

本发明属于人工造雪技术领域，具体涉及一种利用低温气体形成冰核的高温造雪的方法。

背景技术：

近年来，人们对滑雪运动以及雪雕艺术的热爱程度大大的增加，特别是2015年7月41日，北京联合张家口成功获得2022年冬奥会主办权，推动13亿中国人以不同方式投身冰雪运动及相关产业，并将为健康中国、国际奥林匹克运动做出新贡献。这些年来，北京滑雪运动蓬勃发展，计划到2022年，北京市冰雪体育产业总额达到400亿；每个区要建一个冰面不少于1800平方米的滑冰场；北京要拥有36座室内冰场和50片室外冰场。

这么多室内室外滑冰场怎么能够提供充足的雪量的问题油然而生，仅仅依靠冬天的自然界讲学并不能满足实际需求。为了满足人们对滑雪运动和雪雕的追求，必须找到一个方法来应对北方自然降雪的不确定性问题，最好的办法就是人工造雪，而造雪机即是人工造雪的主要设备。

人工造雪机的工作原理基本上是模仿天然雪的形成过程。首先有压缩机把自然界的空气压缩并将产生的高压空气送到核子器喷嘴，高压空气和高压水在核子器里混合后经核子器喷嘴喷出产生种子雪核；同时普通水经雾化喷嘴喷出后形成的微小水滴被风扇马达抛射到空中，均匀散开；当种子雪核与微小水雾在抛射过程中结合后就会形成我们所需要的雪粒。

目前的人工造雪机中大部分只能在零下6℃左右才能实现造雪，造雪的成本较高，并且都是采用自然界的空气压缩，对自然界的温度要求较为苛刻，使得内地的高温地区的室外雪场或者室内滑雪场被迫延后营业时间，甚至部分高温地区的不可能开设室内滑雪场，不能较好的满足广大滑雪爱好者对滑雪需求，同时也造成较大的经济损失。

技术实现要素：

为了克服背景技术所述的不足, 本发明提供一种利用低温气体形成冰核的高温造雪的方法，该方法为将低温气体进行压缩并从核子器的进气管道进入到人工造雪设备中，替代了传统采用自然界的空气进行造雪，同时对核子器和雾化器进行优化设计，使得造雪设备在零下2℃即可实现造雪功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用低温气体形成冰核的高温造雪的方法，即采用低温气体形成冰核的造雪机在高温条件下进行造雪，替代了传统采用自然界的空气压缩进入到核子器中进行造雪，申请人经过现场试验验证，当采用自然界的气体压缩造雪时，只能在零下6℃左右才能实现造雪，本发明采用了低温气体后，能将造雪的条件由零下6℃左右升高至零下2℃左右，极大的提高了造雪的温度，使得内地高温地区室内雪场变为可能。

优选的，所述的方法使用的造雪机的头部包括若干个核子器和若干个雾化器；核子器包括进水管道和进气管道，低温气体从进气管道中进入，低温气体不需要压缩，替代了传统的空气经过压缩进入到核子器；水经过加压后经过进水管道进入，低温气体和高压水在核子器里混合后经核子器喷嘴喷出产生种子雪核。

优选的，所述的核子器沿气体前进方向依次设置有进气管道、混合腔、芯径和喷嘴通道；所述的进气管道包括一个喷孔板，喷孔板上设置有多个微小的通孔，低温气体通过通孔输入至混合腔中，由于设置了多个微小的通孔，使得低温气体呈喷射状射入到混合腔中，保证低温气体在混合腔中与高压水充分的混合均匀；所述的混合腔为圆柱体结构，混合腔的长度较长，延长高压水和低温气体的混合时间，使得高压水和低温气体充分的混合均匀；混合腔上连接有进水管道，通过进水管道输入高压水，混合腔末端向内收缩至芯径，通过芯径将高压水和高压气体混合物喷出；所述的喷嘴通道从芯径末端向外扩张为喇叭状结构，喷嘴通道出口的截面积与混合腔圆柱体结构的截面积之比为1.5：1；所述的进水管道沿水流动方向分为第一、第二和第三区段，第一区段向内收缩至第二区段，第二区段为圆柱体结构，第二区段末端连接第三区段，第三区段为向外扩张的喇叭状结构，第三区段末端连接至混合腔。在核子器工作过程中，低温气体经进气管道输入，水在50巴至60巴的压力（绝对气压）下经进水管道进入到混合腔中，在上述压力下，在喷嘴通道出口得到约0.6至1.9的空气与水的质量流比，实现最佳冰核成型。

优选的，所述的雾化器包括储液槽，穿设储液槽设置有一个超声波震动装置，储液槽上端设置有盖片，盖片中央位置设置有喷孔片，喷孔片上设置有多个微小的孔洞，喷孔片底端与超声波震动装置的顶部相对应，储液槽底端与超声波震动装置的顶部之间的距离为0.2~0.4mm，超声波震动装置用于产生高频振动，超声波震动装置抵住喷孔片进行高频振动时，超声波震动装置顶部的液体会通过喷孔片而变成雾状，超声波震动装置顶部与储液槽内部的底部距离近，因此在储液槽内部的液体通过附着力即可沿超声波震动装置的侧壁输送至超声波震动装置顶部，当超声波震动装置顶部的液体通过喷孔片而变成雾状时，储液槽底部的液体会随之再被输送至超声波震动装置顶部，相对于与现有的技术，省去了液体输送结构，解决了有时无法正常输送液体的问题。

优选的，所述的低温气体包括N₂和CO₂低温气体。

本发明的优点是：

（1）本发明所述的低温气体形成冰核的高温造雪的方法，在具体实施过程中操作简单，能够将造雪的温度由零下6℃左右提高至零下2℃左右，大幅度提高造雪温度，实现在零下2℃的“高温”条件下进行造雪的功能；

（2）本发明对雾化器和核子器的结构进行优化设计，实现最佳冰核成型，解决了雾化器不能输送液体的不足；

（3）使用本发明可以使得室内或室外滑雪场提前两周左右开放营业，满足了广大滑雪爱好者的需求，降低了滑雪场营业者的经济损失；

（4）本发明为内地部分高温地区开设室内滑雪场成为可能。

附图说明

图1为本发明的造雪机头部的剖视图；

图2为本发明的核子器的结构示意图；

图3为本发明的核子器进水管道的结构简图；

图4为本发明的雾化器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明：

为了提高造雪温度，申请人经过大量实验研究出一种利用低温气体形成冰核的高温造雪的方法，所述方法采用低温气体在核子器中与水形成冰核进行造雪，所使用的低温气体包括N₂和CO₂低温气体。

如图1所示，所述的方法使用的造雪机的头部包括若干个核子器11和若干个雾化器12；核子器11包括进水管道13和进气管道14，低温气体从进气管道14中进入，低温气体和高压水在核子器11里混合后经核子器11喷嘴喷出产生种子雪核。

如图2所示，为了使得核子器在工作过程中，保证低温气体与高压水充分的混合均匀，能够实现最佳冰核成型，所述的核子器沿气体前进方向依次设置有进气管道21、混合腔22、芯径23和喷嘴通道24；所述的进气管道21包括一个喷孔板，喷孔板上设置有多个微小的通孔；所述的混合腔22为圆柱体结构，混合腔22上连接有进水管道25，混合腔22末端向内收缩至芯径23；所述的喷嘴通道24从芯径23末端向外扩张为喇叭状结构，喷嘴通道24出口的截面积与混合腔22圆柱体结构的截面积之比为1.5：1。

如图3所示，为了使得高压水在输入的过程中有较长的停留时间，允许所输入的水有足够的时间冷却，所述的进水管道沿水流动方向分为第一、第二和第三区段，第一区段36向内收缩至第二区段37，第二区段37为圆柱体结构，第二区段37末端连接第三区段38，第三区段38为向外扩张的喇叭状结构，第三区段38末端连接至混合腔。

如图4所示，为了省去雾化器内部的液体输送结构，解决了有时无法正常输送液体的问题，所述的雾化器包括储液槽41，穿设储液槽41设置有一个超声波震动装置42，储液槽41上端设置有盖片43，盖片43中央位置设置有喷孔片44，喷孔片44上设置有多个微小的孔洞，储液槽41底端与超声波震动装置42的顶部相对应，超声波震动装置42用于产生高频振动，超声波震动装置42抵住喷孔片44进行高频振动时，超声波震动装置42顶部的液体会通过喷孔片44而变成雾状，超声波震动装置42顶部与储液槽41内部的底部距离近，为0.3mm，因此在储液槽41内部的液体通过附着力即可沿超声波震动装置42的侧壁输送至超声波震动装置42顶部，当超声波震动装置42顶部的液体通过喷孔片44而变成雾状时，储液槽41底部的液体会随之再被输送至超声波震动装置42顶部，实现连续输送。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。