一种应用于变环境温度的超声波造雪机及控制方法与流程

本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种应用于变环境温度的超声波造雪机及控制方法。

背景技术：

随着滑雪运动的不断普及，冬季到北方赏雪、滑雪逐渐盛行起来,各地的滑雪场地也越来越多,造雪机造雪过程的机理研究引起了许多学者关注。目前主流造雪机的出雪方式为，喷嘴喷出的水雾与核子器喷出的含有冰晶的水雾，在风机的吹动下碰撞结合，促进冰晶生长从而实现造雪功能。然而，现阶段技术都是受限于温度，目前公认的成雪湿球温度为-2℃，当湿球温度高于-2℃时成雪效果就十分差。如何实现在不同地条件下高效造雪是目前造雪机面临的一大难题。

技术实现要素：

为解决现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于变环境温度的超声波造雪机及控制方法。在传统造雪系统的基础上，引入了超声波换能器。该系统有两个工作模式：低温造雪模式和高温造雪模式。在低温造雪模式时，关闭超声波装置，在高温造雪模式时，即启动超声波装置，促使喷出水雾结晶或促进已有晶核的生长，使造雪机在高湿球温度下也能够稳定造雪，能实现造雪机在各种工况下稳定造雪，并且能对造雪机进行精准控制。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种应用于变环境温度的超声波造雪机，其组成形式为，包括喷嘴01，核子器02，中心核子器03，空压机04，水泵05，风筒体06，变频风机07，超声波换能器08，控制模块09，温湿度传感器10；所述喷嘴01、核子器02、中心核子器03和变频风机07位于风筒体06内，其中喷嘴01与核子器02相间隔沿风筒体06内表面设置，中心核子器03设置在风筒体06内中心；所述超声波换能器08为多个，均匀的贴附在风筒体06内表面，所述温湿度传感器10贴附在风筒体06外表面；所述喷嘴01入口与水泵05的出口相连；核子器02的入口分别与水泵06和空压机04的出口相连；中心核子器03的入口分别与水泵06和空压机04的出口相连；超声波换能器08、温湿度传感器10分别与控制器模块09相连；

温湿度传感器10设置于风筒体06的外壳处，用于检测环境温湿度，并将相应的信号输出给控制模块09，根据设定的控制逻辑控制超声波换能器08的启停；超声波换能器08开启时发射超声波，超声波作用在喷嘴01喷出的水雾和核子器02、中心核子器03喷出的晶核上，超声波能够促进水雾成核，同时促进已有的晶核快速增长，实现造雪机高效造雪。

超声波换能器08和喷嘴01在风筒体06内表面以1:5～1:8的数量排布，即设置1个超声波换能器08再设置5个或8个喷嘴01。

喷嘴01和核子器02在风筒体06内表面以2:1～6:1的数量排布，即每设置两个、三个、四个、五个或六个喷嘴01再设置一个核子器02。

温湿度传感器10输出信号至控制模块09，控制模块09根据预先写入的控制逻辑调节超声波换能器08的启停，温湿度传感器10检测环境温度和湿度传送到控制模块09计算出湿球温度tw，根据环境的湿球温度tw进行控制调节，来满足不同环境温度下的造雪需求，该造雪机主要有两种工作模式：高温造雪模式和低温造雪模式；所述控制方法具体包括如下步骤：

步骤1：当造雪机开启后，首先控制模块09根据温湿度传感器10检测的环境温度和湿度计算出湿球温度tw，若tw＜-2℃时，则进入低温造雪模式，超声波换能器08不开启，水泵05和空压机04启动。

步骤2：若tw＞-2℃，则进入高温造雪模式并启动超声波换能器08，水泵05和空压机04启动；当环境湿球温度为-2℃＜tw＜0℃时，开启一半的超声波换能器08；当0℃＜tw＜3℃时，开启全部超声波换能器08，水泵05和空压机04启动。

和现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、相对于常规的造雪机，在高环境温度下造雪采用超声波促进晶核生长，更加节能和可靠。

2、提高了造雪机在高温环境下的造雪效率和品质。

附图说明

图1是本发明的造雪机剖视图；

图2是本发明的造雪机正视示意图；

图3是本发明的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

如图1所示，一种应用于变环境温度的超声波造雪机，其组成形式为，包括喷嘴01，核子器02，中心核子器03，空压机04，水泵05，风筒体06，变频风机07，超声波换能器08，控制模块09，温湿度传感器10；所述喷嘴01、核子器02、中心核子器03和变频风机07位于风筒体06内，其中喷嘴01与核子器02相间隔沿风筒体06内表面设置，中心核子器03设置在风筒体06内中心；所述超声波换能器08为多个，均匀的贴附在风筒体06内表面，所述温湿度传感器10贴附在风筒体06外表面；所述喷嘴01入口与水泵05的出口相连；核子器02的入口分别与水泵06和空压机04的出口相连；中心核子器03的入口分别与水泵06和空压机04的出口相连；超声波换能器08、温湿度传感器10分别与控制器模块09相连。

温湿度传感器10设置于风筒体06的外壳处，用于检测环境温湿度，并将相应的信号输出给控制模块09，根据设定的控制逻辑控制超声波换能器08的启停。超声波换能器08开启时并且发射超声波，超声波作用在喷嘴01喷出的水雾和核子器02、中心核子器03喷出的晶核上，超声波能够促进水雾成核，同时促进已有的晶核快速增长，实现造雪机高效造雪。

如图2所示，超声波换能器08和喷嘴01在风筒体06内表面以1:5～1:8的数量排布，即设置1个超声波换能器08再设置5个或8个喷嘴01；喷嘴01和核子器02在风筒体06内表面以2:1～6:1的数量排布，即每设置两个、三个、四个、五个或六个喷嘴01再设置一个核子器02。

如图3所示，温湿度传感器10输出信号至控制模块09，控制模块09根据预先写入的控制逻辑调节超声波换能器08的启停，温湿度传感器10检测环境温度和湿度传送到控制模块09计算出湿球温度tw，根据环境的湿球温度tw进行控制调节，来满足不同环境温度下的造雪需求，该造雪机主要有两种工作模式：高温造雪模式和低温造雪模式；所述控制方法具体包括如下步骤：

步骤1：当造雪机开启后，首先控制模块(09)根据温湿度传感器(10)检测的环境温度和湿度计算出湿球温度tw，若tw＜-2℃时，则进入低温造雪模式，超声波换能器08不开启，水泵05和空压机04启动，同时给喷嘴01供水、给核子器02和中心核子器03供水和供高压气体，造雪机进入造雪程序，根据检测是否达到造雪量，然后控制造雪机的开停。

步骤2：若tw＞-2℃，则进入高温造雪模式并启动超声波换能器08；

当环境湿球温度为-2℃＜tw＜0℃时，开启一半的超声波换能器08，水泵05和空压器04启动；当0℃＜tw＜3℃时，开启全部超声波换能器08，水泵05和空压器04启动，同时给喷嘴01供水、给核子器02和中心核子器03供水和供高压气体，根据检测是否达到造雪量，然后控制造雪机的开停。

技术特征：

1.一种应用于变环境温度的超声波造雪机，其特征在于：包括喷嘴(01)、核子器(02)、中心核子器(03)、空压机(04)、水泵(05)、风筒体(06)、变频风机(07)、超声波换能器(08)、控制模块(09)和温湿度传感器(10)；所述喷嘴(01)、核子器(02)、中心核子器(03)和变频风机(07)位于风筒体(06)内，其中喷嘴(01)与核子器(02)相间隔沿风筒体(06)内表面设置，中心核子器(03)设置在风筒体(06)内中心；所述超声波换能器(08)为多个，均匀的贴附在风筒体(06)内表面，所述温湿度传感器(10)贴附在风筒体(06)外表面；所述喷嘴(01)入口与水泵(05)的出口相连；核子器(02)的入口分别与水泵(06)和空压机(04)的出口相连；中心核子器(03)的入口分别与水泵(06)和空压机(04)的出口相连；超声波换能器(08)、温湿度传感器(10)分别与控制器模块(09)相连；

所述温湿度传感器(10)用于检测环境温湿度，并将相应的信号输出给控制模块(09)，根据设定的控制逻辑控制超声波换能器(08)的启停；超声波换能器(08)开启时发射超声波，超声波作用在喷嘴(01)喷出的水雾和核子器(02)、中心核子器(03)喷出的晶核上，超声波能够促进水雾成核，同时促进已有的晶核快速增长，实现造雪机高效造雪。

2.根据权利要求1的所述的一种应用于变环境温度的超声波造雪机，其特征在于：所述超声波换能器(08)和喷嘴(01)在风筒体(06)内表面以1:5～1:8的数量排布，即设置1个超声波换能器(08)再设置5个或8个喷嘴(01)。

3.根据权利要求1的所述的一种应用于变环境温度的超声波造雪机，其特征在于：所述喷嘴(01)和核子器(02)在风筒体(06)内表面以2:1～6:1的数量排布，即每设置两个、三个、四个、五个或六个喷嘴(01)再设置一个核子器(02)。

4.权利要求1至3的任一项所述的一种应用于变环境温度的超声波造雪机的控制方法，其特征在于：温湿度传感器(10)输出信号至控制模块(09)，控制模块(09)根据预先写入的控制逻辑调节超声波换能器(08)的启停，温湿度传感器(10)检测环境温度和湿度传送到控制模块(09)计算出湿球温度tw，根据环境的湿球温度tw进行控制调节，来满足不同环境温度下的造雪需求，该造雪机主要有两种工作模式：高温造雪模式和低温造雪模式；所述控制方法具体包括如下步骤：

步骤1：当造雪机开启后，首先控制模块(09)根据温湿度传感器(10)检测的环境温度和湿度计算出湿球温度tw，若tw＜-2℃时，则进入低温造雪模式，超声波换能器(08)不开启，水泵(05)和空压机(04)启动；

步骤2：若tw＞-2℃，则进入高温造雪模式并启动超声波换能器(08)，水泵(05)和空压器(04)启动；当环境湿球温度为-2℃＜tw＜0℃时，开启一半的超声波换能器(08)；当0℃＜tw＜3℃时，开启全部超声波换能器(08)，水泵(05)和空压器(04)启动。

技术总结
本发明公开了一种应用于变环境温度的超声波造雪机及控制方法，该造雪机包括喷嘴，核子器，中心核子器，空压机，水泵，风筒体，变频风机，超声波换能器，控制模块，温湿度传感器；通过温度传感器和控制模块实现高温造雪模式和低温造雪模式两种工作模式的切换；当处于低温造雪模式时，关闭超声波换能器；当处于高温造雪模式时，超声波换能器启动并发射超声波，超声波作用于喷嘴喷出的水雾和核子器、中心核子器喷出的晶核上，促进雾滴成核，同时促进已有的晶核快速生长。本发明可以有效实现超声波造雪机的稳定高效造雪。

技术研发人员：晏刚;周豪
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2021.04.23
技术公布日：2021.08.10