NO830982L - Snekanon. - Google Patents

Description

Fremstillingen av kunstig sne i skiområder er ut-bredt, ikke bare for å forlenge skisesongen, men også for å forbedre kvaliteten og jevnheten i overflaten i hovedsesongen. Ved fremstillingen av kunstig sne tilføres de aktuelle om-råder trykkvann og trykkluft.. Vanligvis skjer dette i form av permanente fordelingsanlegg hvortil snekanoner kan til-knyttes på egnede steder. Som representativ for denne tek-nikkens stand skal det her vises til US-PS 2.676.471.

En vanlig teknikk for fremstilling av kunstig sne

er å blande og sende ut vann og trykkluft gjennom en kanon,

se eksempelvis US-PS 3.716.190. Vannet forstøves delvis inne i kanonen, under blandingen med høytrykksluften, og den høye utløpshastigheten for blandingen av vann og trykkluft tjener til å fullstendiggjøre forstøvningen og å bringe de forstøv-ede vannpartikler ut i en egnet avstand fra kanonutløpet. Snekanoner av denne type er enkle og pålitelige, men er beheftet med den ulempe- at trykkluftbehovet er ganske stort,

og dette fordyrer -snefremstillingen.

En annen vanlig type av såkalte snekanoner innbefatter bruk av en motordrevet vifte som retter en luftstrøm med relativ høy hastighet gjennom et avskjermet løp og ut over området hvor sneen skal legges. Rundt skjermeomkretsen er det plassert flere vannforstøvningsdyser som retter stråler av forstøvet vann i en vinkel forover og inn i den viftedrevne luftstrøm. Vanligvis blir små mengder trykkluft sprøy-tet inn i vannstrømmen like før utløpet fra forstøvningsdys-ene, for å lette forstøvningen. Denne teknikk eliminerer eller reduserer i sterk grad behovet for et trykkluft-for-delingssystem over skiområdet, men er til gjengjeld beheftet med den ulempe at utstyret både er dyrt og tungvindt i bruk. Vanligvis innbefatter utstyret én egen forbrenningsmotor.

Hver snekanonenhet krever således en vesentlig kapitalinves-tering. Dessuten er utstyret stort, tungt og vanskelig å bevege rundt i området. En. ekstra ulempe er også at man må

,ha stadig vedlikeholdsmulighet for forbrenningsmotorene, og også at man må ha stadig tilgang til brensel etc. Selv om således snekanon-utstyr med motordrevne vifter har visse for-

deler, har det også visse ulemper. Som eksempel på utstyr av denne type skal det vises til det som er vist og beskrevet i US-PS 4.083.492.

For å unngå problemene og kostnadene i forbindelse med bruk av forbrenningsmotorer har det vært foreslått å benytte elektromotorer for drift av viften i snekanoner av viftetypen. Man oppnår herved visse fordeler sammenlignet med bruk av forbrenningsmotorer, men det er nødvendig å in-stallere og vedlikeholde et strømanlegg som dekker skiområdet, og man står også overfor visse vedlikeholds- og sikkerhets-problemer. Til tross for fordelene har derfor bruk av elek-trisk drevne vifter ikke slått særlig igjennom i praksis.

Som eksempel på utstyr av denne type, hvor det benyttes elek-trisk drevne vifter, skal det vises til US-PS 3.760.598, 4.004.732 og 4.105.161.

Det har også vært foreslått, se eksempelvis US-PS 3.945.567, å benytte trykkluft fra en hovedtrykkluftkilde som drivkraft for en snekanon av viftetypen. Såvidt vites har slikt utstyr aldri vunnet frem i praksis, sannsynligvis fordi systemet nødvendigvis underkastes begrensninger som følge av at det er trykkluft som benyttes som drivmedium. Forholdet mellom luft og vann og forstøvningsprosessen, for oppnåelse av optimale resultater, er nemlig en variabel funksjon av temperatur og fuktighet, særlig av temperaturen.

Bruk av trykkluft som drivkraft for viften vil derfor ha en tendens til å sette grenser for strømmen av trykkluft til systemet, slik at trykkvannet må benyttes som den primære variable med hensyn til prosesstyringen. Dette fører til betydelig ineffektivitet for den totale drift og setter grenser for utstyrets kapasitet med hensyn til fremstilling av sne under marginale betingelser.

I samsvar med et vesentlig^aspekt av foreliggende oppfinnelse foreslås det en-ny og forbedret, høyeffektiv snekanon av viftetypen, hvor drivkraften for drift av viften tas fra en høytrykksvannkilde, før vannet tillates å gå ut gjennom de snefremstillende dyser. Bruken av en turbin som drives av høytrykksvann gir unike og fordelaktige resultater med hen syn til redusering eller eliminering av de vanskeligheter som man har stått overfor i forbindelse med de tidligere kjente snekanoner.

Ifølge et separat fordelaktig trekk ved innret-ningen ifølge oppfinnelsen benyttes det snefremstillings-dyser av trykkluft-vann-typen, i prinsippet lik dem som benyttes i vanlige snekanoner hvor det ikke benyttes vifter. Trykkluft, føres inn i vanntilførselen på oppstrømssiden av dyseutløpet, slik at det muliggjøres en blanding og delvis forstøvning før dyseutløpet. I en utførelsesform av oppfinnelsen sendes den forstøvede blanding direkte inn i den viftedrevne fordelingsluftstrøm.

Bruk av drivkraft fra en høytrykksvannkilde, fordelaktig kombinert med det nevnte dysearrangement, muliggjør en fremstilling og effektiv fordeling av høykvalitetssne med fremragende effektivitet med hensyn på forbruket av høy-trykksluft fra primærkilden. Selvfølgelig trekkes det energi inn fra vannkilden, men dette energiforbruket overskygges helt av de vesentlige besparelser som kan oppnås i trykkluft-forbruket. Det skal her minnes om at trykkluften er den dyreste komponenten i . snefremstillingen.

I en utførelsesform av oppfinnelsen er samtlige trykkluft-vannforstøvningsdyser plassert direkte i den vifte-induserte luftstrøm, og fortrinnsvis innenfor en skjerm som omgir viften. I denne spesielle utførelsesform sendes den forstøvede luft/vann-blanding direkte inn i fordelingsluft-strømmen for forstøvning og dannelse av snepartikler. Den konstante plasseringen av forstøvningsdysene i fordelings-luftstrømmen tjener til å holde dysene rene og fri for is-oppsamlinger som ellers vil kunne ha en negativ innvirkning på forstøvningen og dysevirkningen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvis-ning til tegningene hvor

fig. 1 viser et forenklet sideriss av en snekanon ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et frontriss av snekanonen i fig. 1,

i større målestokk,

fig. 3 viser et snitt hovedsakelig etter linjen

3-3 i fig. 2,

fig. 4 viser et forenklet grunnriss av snekanonen

i fig 1 og

fig. 5 viser et forenklet strømningsdiagram for

den nye snekanonen.

På tegningen er en bærestruktur for snekanonen be-tegnet med 10. Det dreier seg her om en slede som kan taues på plass, enten manuelt eller ved hjelp av et egnet sne-kjøretøy, som man vanligvis vil ha i skiområdet. Bærestruk-turen 10 innbefatter fordelaktig et svivelarrangement 11 som muliggjør en rotasjonsbevegelse av selve snekanonen 12. En bærerammen 13 er montert på svivelenheten 11 og kan vinkel-stilles i svingeopplagringen 14, slik at snekanonen kan stilles med den ønskede vinkel i forhold til marken.

På rammen 13 er det montert en i hovedsaken sylindrisk metallskjerm 15 som har en nedstrømsende eller ut-løpsende 16 og en oppstrømsende eller inntaksende 17. Fordelaktig er inntaksenden forsynt med en konisk krage 18 for oppnåelse av en relativt effektiv luftstrøm gjennom skjermen.

Inne i skjermen er det et bærerør 19 som holdes konsentrisk på plass ved hjelp av flere radielle finner 20.

I bærerøret 19 er det fast innmontert en lagerplattform 21. På denne er det fastboltet et par avstandsplasserte lagerblok-ker 22, 23. I lagerblokkene er det dreibart opplagret en aksel 24 som bærer en aksialvifte 25. Viften befinner seg like innenfor skjermens 15 oppstrømsende. I den viste ut-førelse har akselen 24 også en skive 26 som drives fra en turbinmotor 27 via motorens utgående aksel 28, en derpå montert drivskive 29 og et drivbelte 30.

I et praktisk utførelseseksempel kan aksialviften være en 12" Vaneaxial-fan, som leveres av Hartzell Propeller Fan Co., Piqua, Ohio, U.S.A'. En slik vifte kan levere; ca. 68 m 3/min. luft ved rundt 3500 omdr./min., med et kraftbehov på ca. 1 Hk.

Dette kraftbehovet kan lett tas fra en flertrinns-turbin 27 med en vanngjennomstrømning på ca. 0,12 m /min. med et trykkfall på o ca. 9,8 kp/cm 2. I en prototyp var turbinen 27 en Gould-flertrinnspumpe, lett modifisert slik at den kunne drives som turbinmotor. Fordelaktig skjer all vann-tilstrømning til snekanonen gjennom en ledning 31 som fører til turbinens 27 inntak. Bruken av vannturbinen 27 har vist seg å være meget fordelaktig med hensyn til en effektiv fremstilling av kunstig sne. Utløpet 32 i turbinen er tilknyttet en sirkulær manifold 33 som er montert på skjermen 15 og er tilknyttet vannforstøvningsdyser.

I den viste utførelsen av snekanonen er det ni for-støvningsdyser 34. Disse er anordnet rundt omkretsen ved skjermens 15 fremre ende og litt innenfor skjermens inner-vegg. Ledninger 35 for luft/vann-blandingen er her ført gjennom skjermveggen; I denne spesielle utførelsesformen kan dysene være anordnet helt innenfor skjermen istedenfor som vist litt foran, som i fig. 3.

Fordelaktig innbefatter vannforstøvningsarrange-r mentet et avlangt blanderør 36 for hver dyse. Disse blande-rørene er montert langs utsiden av skjermen 15 og strekker seg aksialt fremover fra vannmanifolden 33.. Hvert blanderør har en relativt stor diameter (eksempelvis 38 mm), dvs. en diameter større enn. den tilknyttede ledning, og hvert blande-rør er ved oppstrømsenden tilknyttet til vannmanifolden 33 gjennom et kort rør 37 med en innsnevret munning. I opp-strømsenden av hvert blanderør 36 er det dessuten ført inn en luftdyse 38 hvorigjennom trykkluft kan føres, inn i blande-røret gjennom en dyse eller åpning 39. Inne i blanderøret skjer det en høyturbulent blanding av vann og trykkluft. Denne blandingen går ut fra blanderøret gjennom røret 35 og til dysen 34. Fordelaktig er hver dyse 34 forsynt med flere (her syv) utstrømningsåpninger hvorfra det sendes ut flere stråler av luft blandet med høyforstøvede vannpartikler. Disse strålene går ut med relativt høy hastighet som følge av påvirkningen til trykkluften.

I et typisk anlegg for fremstilling av sne er det rundt omkring på området anordnet ventilstyrte vann- og luft-tilførsler 40, 41 (fig. 5), forsynt med hurtigkoplinger 42, 43 for tilknytting av snekanonen. I et typisk system kan det i vanninnløpssystemet være en innløpstrykkmåler 44, en strømningsmåler 45, en strupeventil 46, en turbininnløps-trykkmåler 47 og en utløpstrykkmåler 48. På turbinens 27 nedstrømsside deles vanntilførselen og vann føres således inn i manifolden 33 fra to sider, for oppnåelse av maksimalt jevn vannfordeling til de enkelte dyser. Som antydet i skjemaet i fig. 5 går alt inngående vann direkte gjennom turbinen 27.

Trykkluftsystemet i snekanonen innbefatter en inn-gangstrykkmåler 49, en strømningsmåler 50, en strupeventil 51 og en manifoldtrykkmåler 52 på strupeventilens nedstrøms-side. Luftmanifolden 53, som kan være en sirkulær manifold,

på samme måte som vannmanifolden 33, er anordnet for fordeling av den inngående trykkluft på en jevn måte til de enkel-

te luftinnsprøytningsdyser 38.

Ved en typisk drift av det viste utførelseseksempel blir ca. 0,12 m 3 vann pr. minutt levert til turbinmnløpet med et trykk på rundt 17,5 kgp/cm 2. Trykkfallet er ca. 9,8

kp pr. cm 2, og viften drives da med en omdreiningshastighet på ca. 3-200 omdr./min. Det utgående vann, som har et trykk på ca. 7 kp/cm 2, går til vannmanifolden og inn i blandekamrene 36, hvorfra luft/forstøvet vann-blandingen går ut gjennom dysene 34. I utførelseseksempelet går denne blandingen direkte inn i fordelingsluftstrømmen.

Det er kjent at prosentandelen av trykkluft som

skal blandes med vann for fremstillingen av den kunstige sne varierer sterkt, som en funksjon av såvel temperatur som fuktighet. Jo høyere temperaturen og/eller den relative fuktighet er, desto større luftandeler kreves for å omdanne vannpartiklene til iskrystaller. I alle tilfeller vil meng-den av trykkluft pr. vannenhet være^betydelig lavere enn ved konvensjonelle luft/vanhforstøvende kanoner under til-svarende betingelser. Eksempelvis kan nevnes at under relativt gunstige snefremstillingsforhold er det mulig med det viste og beskrevne utførelseseksempel å produsere store mengder av kvalitetssne med et luftforbruk så lavt som 5,4 m<3>/min.

og med et vannforbruk på ca. 0,12 m 3/min., hvilket gir et meget gunstig luft/vann-forhold.

Under meget ugunstige snefremstillingsforhold benyttes ca. 11 m 3/min. luft med samme vannforbruk, dvs. ca. 0,12 m 3/min. Trykkluft tilføres snekanonen ved trykk som ligger i området mellom 6 og 7,7 kp/cm 2.

Fordelaktig kan en del av turbineffekten utnyttes for andre formål, eksempelvis for drift av en liten veksel-strømsgenerator 55. Denne generator kan benyttes for tilveiebringelse av strøm for elektriske styrefunksjoner og/ eller for å gi en svingebevegelse av snekanonen, slik at man derved kan oppnå en bredere fordeling av sneen over området som skal belegges med sne. Det er her tatt utgangspunkt i at en høyeffektiv turbinenhet lett vil-kunne utvikle ca. 1 Hk ved et trykktap på mindre enn 7 kp/cm 2 og et vannforbruk på 0,12 m 3/min., slik at systemet således lett kan levere den lille energimengden som er nødvendig for generatoren 55.

En av fordelene med oppfinnelsen er at oppfinnelsen muliggjør fremstilling av sne på maksimal måte under alle forhold. Et vesentlig trekk ved oppfinnelsen er således at strømmen av vann til, og dens utløp fra snekanonen kan mak-simeres på en konstant verdi, og at den primære variable under prosessen er den luftmengde som tilføres. Luftmengden stilles naturligvis inn så lavt som mulig, dvs. så lavt som forholdene tillater. Dette trekk, som man har ved det viste utførelseseksempel, er meget fordelaktig. Den mengde trykkluft som må tilføres er betydelig mindre enn.den som er nød-vendig for konvensjonelle luft/vann-kanoner med lignende kapasitet.

I det viste utførelseseksempel tjener anordningen av forstøvningsdysene direkte i fordelingsluftstrømmen fra viften 2 5 også til å øke den totale effektivitet for systemet. Fordi dysene hele tiden befinner seg i en luftstrøm med relativt høy hastighet vil dysene hele tiden forbli rene og frie for isavleiringer. Isavleiringer kan som kjent i vesentlig grad redusere dysevirkningen.

Et i og for seg overraskende trekk ved den nye snekanonen er at den er relativt stillegående. Vanligvis vil bruken av en snekanon være forbundet med en gjennom-trengende, forstyrrende støy. Støynivået for det nye utstyr vil imidlertid under drift være så lavt at det ikke virker særlig forstyrrende, selv for de nærmest inntilliggende om-råder. Sannsynligvis skyldes dette det reduserte luftbehov.

Claims (11)

1. Snekanon av den type som arbeider med luft og vannforstøvning, karakterisert ved at den innbefatter et åpent skjermrør, en vifte for retting av en luftstrøm gjennom skjermrøret, flere luft/vannforstøvnings-dyser anordnet rundt skjermrøret for levering av forstøvet vann og trykkluft i luftstrømmen, en vanndrevet turbin for drift av viften, vannleveringsmidler for tilføring av vann til forstøvningsdysene, idet turbinen er serieinnkoplet i vanntilførselen, en trykkluftleveringsinnretning tilknyttet vannleveringsmidlene på oppstrømssiden av forstøvnings-dysene, og midler for variering av strømningsmengden til trykkluften som tilføres av trykkleveringsmidlene i forhold til leveransen av vann med vannleveringsmidlene.

2. Snekanon ifølge krav l, karakterisert ved at avlange blandekammere er seriekoplet med forstøv-ningsdysene, og ved at luftleveringsmidlene og vannleveringsmidlene leverer til oppstrømspartier av blandekamrene.

3. Snekanon ifølge krav 1, karakterisert ved vann/luftleveringsledninger som fører til og som bærer forstøvningsdysene, hvilke leveringsledninger strekker seg på utsiden av skjermrøret og er ført radielt innover gjennom skjermrøret, hvorved dysene holdes innenfor skjerm-rørets omkretsprofil.

4. Snekanon ifølge krav 3, karakterisert ved at de nevnte leveringsledninger går gjennom veggen i skjermrøret nær dettes fremre ende.

5. Snekanon av luft/vanntypen, karakterisert ved at den innbefatter en vifte for tilveiebringelse av en strøm av fordelingsluft med relativt høy hastighet, en i hovedsaken sylindrisk skjerm rundt viften, flere vann/luftforstøvningsdyser anordnet for levering av forstøvet vann og trykkluft direkte inn i fordelingsluft-strømmen og hovedsakelig i fordelingsluftstrømmehs bevegelses-retning, en vanndreven motor for drift av viften, en anordning for tilveiebringelse av vann under trykk til motoren, en anordning for retting av eksosvannet fra motoren til for-støvningsdysene for utslipp derfra, en trykklufttilførsels-anordning for blanding av trykkluft med vannet på oppstrøms-siden, og midler for variering av strømningsmengden av trykkluft i forhold til strømningsmengden av vann, under bi-behold av en relativt konstant og maksimalisert vannstrøm-ningsmengde.

6. Snekanon ifølge krav 5, karakterisert ved en anordning for styring av alt vannet som skal gå ut gjennom dysene gjennom den nevnte motor.

7. Snekanon ifølge krav 5, karakterisert ved blandekammer-anordninger tilknyttet dysene og forsynt med innløpsmidler for vann og trykkluft, og utløpsmid-ler med redusert diameter i forhold til blandekammer-anordningen, for fø ring av vann/luftblanding til dysene.

8. Snekanon ifølge krav 7, karakterisert ved et separat blandekammer og utløpsmidler tilknyttet dysene, idet blandekamrene er montert på utsiden av skjermen og utløpsmidlene innbefatter separate rør tilknyttet blandekamrene på utsiden av skjermen og forløpende til punk-ter radielt innenfor skjermen eller den fremre projeksjon av skjermveggen, og ved at de nevnte rør bærer dysene direkte inne i den luftstrøm som tilveiebringes av viften.

9. Snekanon ifølge krav 8, karakterisert ved" at rørene strekker seg gjennom veggen til skjermen ved dennes fremre ende.

10. Snekanon, karakterisert ved at den innbefatter en vifte for tilveiebringelse av en luftstrøm med relativt høy hastighet, idet luften tas fra omgivelsene, en vanndreven motor for drift av viften, en anordning for styring av vannet under trykk fra en vannkilde og gjennom den vanndrevne motor, flere vannforstøvningdyser for levering av finforstøvede vannpartikler, midler som forbinder motorens utløp med dysene, hvorunder det til dysene leverte trykkvann først benyttes for drift av viften, og midler for innføring av trykkluft i vannet, mellom motoren og dysene.

11. Snekanon ifølge krav 10, karakterisert ved at dysen er montert direkte inne i strømmen av luft som tilveiebringes av viften.