DE4423124A1 - Schneekanone - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneekanone gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Zur Sicherung der Skisaison bzw. Befahrbarkeit von Abfahrts­ strecken oder Pisten auch bei fehlendem bzw. nicht aus­ reichendem Schneefall werden heute in zunehmendem Maße Schneekanonen eingesetzt. Um Schnee in ausreichender Menge und in guter Qualität herstellen zu können, ist es bei Schneekanonen erforderlich, in den durch das Gebläse er­ zeugten Hauptluftstrom zusätzlich Keime einzubringen, und zwar in Form von kleinen Eispartikeln oder Eiskristallen, die dann das Entstehen von Schnee aus den in den Luftstrom eingebrachten, fein verteilten Wasserpartikeln bewirken, und zwar beim Mitführen der Wasserpartikel in dem an der Aus­ trittsseite des Gehäuses austretenden Luftstrom.

Bei bekannten Schneekanonen sind zur Erzeugung der Keime spezielle Düsen vorgesehen, die mit Wasser und Druckluft beaufschlagt werden, so daß sich in der aus diesen Düsen austretenden, expandierenden Druckluft aus dem fein ver­ teilten Wasser Keime bilden. Nachteilig ist hierbei aber u. a., daß zur Erzeugung der Druckluft an der Schneekanone ein Kompressor sowie auch ein Luftkühler notwendig sind, um die erforderliche Druckluft zu erzeugen. Der Kompressor benötigt hohe Leistung, wodurch die für den Betrieb der Schneekanone notwendige Leistung steigt, was bei im Gelände installierten oder fahrbaren Schneekanonen nicht erwünscht ist. Erfolgt die Kühlung der Druckluft zur Reduzierung der benötigten Leistung durch den vom Gebläse der Schneekanone erzeugten Luftstrom, so ergibt sich eine Erhöhung der im Luftstrom vorhandenen Wärmeenergie und damit eine Verschlechterung der Leistung oder Eigenschaften der Schneekanone insbesondere bei kri­ tischen Witterungsbedingungen, d. h. bei Temperaturen um den Gefrierpunkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schneekanone aufzuzeigen, die bei reduziertem Energieverbrauch auch bei kritischen Witterungsbedingungen noch die Herstellung von Schnee in optimaler Qualität und großer Menge gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei der erfindungsgemäßen Schneekanone erfolgt die Bildung der Keimlinge ohne einen die Anschaffungs- sowie Betriebs-und Wartungskosten der Schneekanone erhöhenden Kompressor in überraschender Weise dadurch, daß die von einem Teilluftstrom durchströmte Hilfsdüse eine Expansionskammer bildet, in der durch Einsprühen von fein verteiltem Wasser die Keimlinge (Eispartikel bzw. Eiskristalle) entstehen, die dann an der Austrittsseite oder Austrittsöffnung der Hilfsdüse bzw. der Expansionskammer durch den schnelleren, die Düse umströmenden Hauptstrom mitgerissen und in diesem Hauptstrom verteilt werden.

Die Erfindung vermeidet zusätzliche, Energie verbrauchende und/oder Wärme abgebende Funktionselemente, insbesondere den Luftkompressor sowie den Luftkühler bekannter Schneekanonen.

Bei einer Vielzahl von "normalen" Wasseraustrittsdüsen ist bei der erfindungsgemäßen Schneekanone vorzugsweise eine oder aber mehrere Hilfsdüsen vorgesehen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine Schneekanone gemäß der Erfindung;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung eine Düsenanordnung zur Verwendung in der Schneekanone zur Erzeugung von Keimlingen;

Fig. 3 in vergrößerter Darstellung eine weitere Düsen­ anordnung zur Verwendung in der Schneekanone zur Erzeugung von Keimlingen.

Die in den Figuren dargestellte Schneekanone 1 besteht im wesentlichen aus einem rohrartigen Gehäuse 2, welches an seinen beiden Stirnseiten 3 und 4 offen ist, d. h. dort im wesentlichen nur mit einem nicht dargestellten Schutzgitter versehen ist. Das Gehäuse 2 begrenzt einen sich zur Stirn­ seite 4 hin verengenden Luftkanal und ist auf einem festen oder fahrbaren Gestell 5 um eine horizontale, senkrecht zur Gehäuselängsachse L erste Achse sowie um eine zweite, vertikale Achse schwenkbar bzw. einstellbar.

Über die offene Stirnseite 3 wird Umgebungsluft angesaugt. Diese Stirnseite bildet somit den Ansaugbereich der Schnee­ kanone 1 bzw. des Gehäuses 2. An der ebenfalls offenen Stirnseite 4 erfolgt das Ausblasen der Umgebungsluft und das Einsprühen von Wasser in den Luftstrom 6 zur Bildung des Kunst-Schnees.

Im Inneren des Gehäuses 2 ist ein Lüfterrad 7 vorgesehen, welches um eine Achse achsgleich mit der Längsachse L drehbar gelagert ist und von einem Elektromotor angetrieben wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das einen Hauptluft­ strom 6a durch das Gehäuse 2 erzeugende Lüfterrad 7 so angeordnet, daß es der rückwärtigen Stirnseite 3 des Gehäuses 2 näher liegt als der vorderen Stirnseite 4.

Im Bereich der Stirnseite 4 sind mehrere, die Achse L konzentrisch umschließende Verteilerleitungen vorgesehen, von denen bei der dargestellten Ausführungsform nur zwei Ver­ teilerleitungen 8 und 9 wiedergegeben sind. Die Verteiler­ leitung 8 befindet sich im Inneren des Gehäuses und die Verteilerleitung 9 außerhalb des Gehäuses 2 jeweils in unmittelbarer Nähe der Stirnseite 4 und folgen in Richtung der Längsachse L aufeinander. Es sind jedoch auch andere Anordnungen der Verteilerleitungen möglich, beispielsweise in der Form, daß zumindest ein Teil dieser Verteilerleitungen konzentrisch zueinander an der Stirnseite 4 außerhalb oder innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind. Jede Verteilerleitung 8 und 9 ist Bestandteil einer Düsenanordnung und ist hierfür mit einer Vielzahl von Wasseraustrittsdüsen 10 versehen, die an jeder Verteilerleitung gleichmäßig um die Längsachse L verteilt oder in einer anderen Weise verteilt vorgesehen sind. Die Wasseraustrittsdüsen 10 sind an den Verteiler­ leitungen 8 und 9 so orientiert, daß sie Wasser in fein verteilter Form, d. h. fein zerstäubt in den Luftstrom 6 an der Stirnseite 4 einbringen.

Die Verteilerleitungen 8 und 9 sind über nicht näher be­ zeichnete Steuer- oder Magnetventile an eine Versorgungs­ leitung zum Zuführen von Wasser unter Druck angeschlossen. Die Ventile werden vorzugsweise durch eine ebenfalls nicht näher dargestellte elektronische Steuereinrichtung gesteuert.

Bei herkömmlichen Schneekanonen ist zusätzlich zu den Verteilerleitungen für Wasser noch eine weitere Verteiler­ leitung für Druckluft vorgesehen, die an eine Druckluftquelle (Kompressor) angeschlossen ist und über die einige, auch für den Austritt von Wasser dienenden Düsen zugleich mit Druck­ luft beaufschlagt werden, um Keimlinge zu bilden, die unerläßlich sind, damit sich aus dem eingesprühten Wasser innerhalb des Luftstromes 6 bzw. innerhalb der durch diesen Luftstrom bestimmten Reichweite der Schneekanone tatsächlich Schnee bildet. Der verwendete Luftkompressor benötigt sehr viel Energie. Weiterhin ist auch eine aufwendige Kühlung der erzeugten Druckluft erforderlich, um auch noch bei noch relativ hohen Umgebungstemperaturen, beispielsweise bei Temperaturen um oder geringfügig über dem Gefrierpunkt Schnee erzeugen zu können.

Die in der Fig. 1 dargestellte Schneekanone 1 vermeidet einen solchen Kompressor. Zur Bildung der Keimlinge aus fein verteiltem, gefrorenem Wasser dient bei dieser Ausführungs­ form eine Hilfsdüse 11, die innerhalb des Gehäuses 2 an der offenen Stirnseite 4 vorgesehen ist, und zwar in dem das Gehäuse 2 durch strömenden Hauptluftstrom 6a.

Die Hilfsdüse 11 ist im Detail in der Fig. 2 dargestellt. Sie besteht bei der gezeigten Ausführungsform aus einem Düsenring 12, der mit seiner Achse L′ achsgleich mit der Längsachse L des Gehäuses 2 oder parallel zu dieser Längsachse, auf jeden Fall aber in Strömungsrichtung A des Hauptstromes angeordnet ist und aus Metall gefertigt ist. Der Düsenring 12 besitzt beispielsweise das in der Fig. 2 dargestellte Querschnitts­ profil, welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß der Düsenring 12 in der die Längsachse L′ einschließenden Schnittebene eine über ihren gesamten Verlauf konvex gewölbte Innenfläche 13 derart aufweist, daß der Innendurchmesser des Düsenringes 12 ausgehend von der in der Fig. 2 unten darge­ stellten Eintrittsöffnung, an dem der Teilluftstrom 6a′ in den von dem Düsenring 12 bzw. der Innenfläche 13 begrenzten ringförmigen Diffusionskanal 14 eintritt, einen zunächst abnehmenden Durchmesser und anschließend zu der in der Fig. 2 oben gezeigten Austrittsöffnung, an dem der Teilluftstrom 6a′ aus dem Düsenring bzw. aus dem Ringkanal 14 wieder austritt, einen sich stark vergrößernden Durchmesser aufweist. Der Durchmesser ist an der Austrittsöffnung größer ist als an der Eintrittsöffnung. Der Krümmungsradius, den die Schnittlinie der Innenfläche 13 mit der Schnittebene der Fig. 2 aufweist, nimmt von der Eintrittsöffnung zur Austrittsöffnung hin abnimmt, so daß diese Schnittlinie einen evolventen- oder spiralförmigen Verlauf aufweist. An der Außenfläche 15 ist der Düsenring 12 bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls leicht konvex gekrümmt, aber mit einem Krümmungs­ radius, der wesentlich größer ist als der Krümmungsradius der Innenfläche 13.

Im Düsenring 12 ist mittig ein Düsenkörper 16 angeordnet, der an seiner Außenfläche 17 so geformt ist, daß das Profil des Düsenkörpers 16 in der Schnittebene der Fig. 2 der Innen­ fläche 13 entsprechend geformt ist und der Außendurchmesser des Düsenkörpers 16 zur Austrittsöffnung hin abnimmt, so daß sich der Querschnitt des den Düsenkörper 16 umschließenden Ringkanales 14 von der Eintrittsöffnung her zunächst gering­ fügig verengt und anschließend aber stark vergrößert, an der Austrittsöffnung des Düsenringes 12 ein Expansionsraum 14′ gebildet ist. Im Düsenkörper 16 sind Düsenöffnungen 18 gebildet, die in den Expansionsraum 14′ münden und mit einem im Düsenkörper ausgebildeten Kanal 19 in Verbindung stehen, der an die unter Druck stehende Wasserversorgungsleitung angeschlossen ist, und zwar wiederum über die vorstehend bereits genannten Steuerventile.

Der den Düsenring 12 durchströmende Teilluftstrom 6a′ expandiert im Expansionsraum 14′, erfährt dadurch eine Abkühlung, so daß durch das aus den Düsenöffnungen 18 fein verteilt austretende und im Luftstrom zerstäubte Wasser im Expansionsraum 14′ bzw. im Teilluftstrom 6a′ eine Vielzahl von Keimen bzw. Eiskristallen 20 erzeugt wird, die dann durch Wirbelbildung im schnelleren, an der Hilfsdüse 11 vorbei­ strömenden Hauptluftstrom 6a verwirbelt und in diesem Hauptluftstrom fein verteilt mitgeführt werden, der seiner­ seits durch den sich von der Stirnseite 3 zur Stirnseite 4 hin verengenden Querschnitt des Gehäuses 2 zu dem austreten­ den Luftstrom 6 in der erforderlichen Weise gebündelt und beschleunigt wird.

Die Fig. 3 zeigt als weitere Möglichkeit eine Hilfsdüse 11a mit einem Düsenkörper 16a, der in seiner äußeren Form dem Düsenkörper 16 entspricht, aber aus mehreren in Längsrichtung L′ dieser Hilfsdüse 11a aneinander anschließenden rotations­ symmetrischen Elementen 21 besteht, wobei zwischen jeweils zwei aneinander anschließenden Elementen 21 ein die Längs­ achse L′ konzentrisch umschließender ringförmiger Spalt 22 gebildet ist, der jeweils mit dem Düsenkanal 16 in Verbindung steht und die Düsenöffnung bildet. Bei der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt vier Ringspalte 22 vorgesehen. Es versteht sich, daß die Anzahl dieser Ringspalte und deren Anordnung auch von der in der Fig. 3 wiedergegebenen Aus­ führung abweichen kann. Am Umfang des Düsenkörpers 16a sind weiterhin mehrere aus einem federnden Material, beispiels­ weise aus Federblech hergestellte Zungen 23 vorgesehen, die mit einem Ende am Düsenkörper 16a, beispielsweise in einem Ringspalt 22 eingespannt bzw. befestigt sind und ansonsten über die Umfangsfläche des Düsenkörpers 16 wegstehen.

Die mechanischen Charakteristiken der Zungen 23, d. h. deren Länge, Masse, Federkonstante usw. sind so abgestimmt, daß die Zungen 23 durch den Teilstrom 6a′ heftig in Eigenschwingungen (Resonanzschwingungen) versetzt werden, so daß durch die schwingenden Zungen 23 das aus den Düsenöffnungen bzw. Ringspalten 22 ohnehin bereits fein verteilt austretende Wasser zusätzlich durch die schwingenden Zungen 23 durch Zerschlagen besonders fein zerstäubt wird. Auch die Hilfsdüse 11a dient wiederum zur Erzeugung von Keimen bzw. Eiskristal­ len 20 im Hauptstrom 6a.

In der Fig. 1 ist mit 6b noch ein Nebenluftstrom angedeutet, der dadurch erzeugt ist, daß im Bereich der Austrittsseite bzw. Stirnseite 4 der Schneekanone 1 ein in Strömungsrichtung A auf die Öffnung der Stirnseite folgendes, als kegelstumpf­ förmiger Ring ausgebildetes Luftleitblech 24 vorgesehen ist, welches konzentrisch zur Achse L angeordnet ist und einen sich in Strömungsrichtung A verkleinernden Durchmesser aufweist.

Das Luftleitblech 24 ist weiterhin so angeordnet, daß zwischen ihm und dem Gehäuse 2, d. h. zwischen dem Ende des Luftleitbleches 24 mit größerem Durchmesser und der Stirn­ seite 4 des Gehäuses 2 eine ringförmige Lufteintrittsöffnung 25 gebildet ist, durch die ein Nebenstrom 6b einströmt, der zusammen mit dem Hauptstrom 6a den Luftstrom 6 bildet. Im Bereich der Öffnung 25 sind weitere Düse, beispielsweise den Wasseraustrittsdüsen 10 oder den Hilfsdüsen 11 bzw. 11a entsprechende Düsen vorgesehen.

Mit 26 ist noch ein gitter- oder lamellenartiges Luftleit-oder Verteilerelement bezeichnet, welches im Inneren des Gehäuses 2 senkrecht zur Längsachse L zwischen dem Lüfter 7 und der Hilfsdüse 11 angeordnet ist und dazu dient, eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Luftströmung auf den gesamten Querschnitt des Gehäuses zu erreichen bzw. insbe­ sondere auch in der Nähe der Längsachse L, also dort, wo die Hilfsdüse 11 vorgesehen ist, eine ausreichend hohe Luft­ strömung zu erzielen.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschreiben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand­ lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

1 Schneekanone
2 Gehäuse
3, 4 Stirnseite
5 Gestell
6 Luftstrom
6a Hauptstrom
6a′ Teilstrom
6b Teilstrom
7 Lüfterrad
8, 9 Verteilerleitung
10 Wasseraustrittsdüse
11, 11a Hilfsdüse
12 Düsenring
13 Innenfläche
14 Ringkanal
14′ Expansionsraum
15 Außenfläche
16, 16a Düsenkörper
17 Außenfläche
18 Düsenöffnung
19 Kanal
20 Keimling
21 Element
22 Ringspalt
23 Zunge
24 Luftleitblech
25 Öffnung
26 Luftleit- oder Verteilerelement

Claims (15)

1. Schneekanone mit einem wenigstens einen beidendig offenen Luftkanal bildenden Gehäuse (2), mit einem im Luftkanal angeordneten und von einem Motor angetriebenen Gebläse (7) zur Erzeugung eines Hauptluftstromes (6a) durch das Gehäuse, mit wenigstens einer Wasseraustrittsdüse (10) im Luftkanal, vorzugsweise an bzw. im Bereich einer aus­ gangsseitigen Öffnung (4) dieses Luftkanals, zum Ein­ bringen von Wasser in fein verteilter Form in den vom Gebläse (7) erzeugten Hauptluftstrom (6a), sowie mit wenigstens einer Hilfsdüse (11, 11a) zum Einbringen von in expandierender Luft aus Wasser erzeugten Keimlingen oder Eiskristallen (20) in den Hauptluftstrom (6a), dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsdüse (11, 11a) wenigstens einen von einem Teilluftstrom (6a′) des Hauptluftstromes (6a) durchströmten Diffusionskanal (14) aufweist, der mindestens eine wieder in den Haupt- oder Luftstrom mündende Expansionskammer (14′) mit einem sich vergrößernden Querschnitt bildet, und daß wenigstens eine Düsenöffnung (18, 22) zum fein verteilten Einbringen von Wasser in den Diffusionskanal oder in den Expansionsraum (14′) vorgesehen ist.

2. Schneekanone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere eine gemeinsame Expansionskammer bildende Diffusionskanäle vorgesehen sind.

3. Schneekanone nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der wenigstens eine den Expansionsraum (14′) bildende Diffusionskanal (14) wenigstens eine Eintrittsöffnung für den Teilstrom (6a′) aufweist.

4. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Diffusionskanal (14) mit dem Expansionsraum (14′) in einem Düsenring (12) gebildet sind.

5. Schneekanone nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (12) einen Innenquerschnitt aufweist, der sich zumindest auf einem Teil der axialen Länge des Düsenringes (12) zur Bildung des Expansionsraumes (14′) in Strömungsrichtung (A) des Teilstrome (6a′) vergrößert.

6. Schneekanone nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenfläche des Düsenringes (12) in die Achse des Düsenringes einschließenden Schnitten konvex gekrümmt ist, und zwar bevorzugt derart, daß sich der Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand von der Luft­ eintrittsöffnung des Düsenringes (12) zur Luftaustritts­ öffnung dieses Ringes vergrößert.

7. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (12) an seiner Außen­ fläche (15) in die Längsachse (L′) einschließenden Schnitten konvex gewölbt ist.

8. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusionskanal ein Ringkanal (14) ist.

9. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-8, gekenn­ zeichnet durch einen vom Düsenring (12) umschlossenen Düsenkörper (16, 16a), an dem die Düsenöffnungen (18, 22) vorgesehen sind.

10. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (16, 16a) einen in Strömungsrichtung (A) des Teilstromes (6a′) abnehmenden Außenquerschnitt aufweist.

11. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenring (12) und/oder der Düsenkörper (16, 16a) rotationssymmetrisch zu einer Längsachse (L′) der Hilfsdüse (11, 11a) ausgebildet sind.

12. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche des Düsenkörpers (16) mehrere federnde Elemente, beispielsweise federnde Zungen (23) vorgesehen sind, die durch den Teilstrom (6a′) in Schwingungen versetzt werden und eine Verteilung oder Zerstäubung des aus den Düsenöffnungen (18, 22) austretenden Wassers bewirken.

13. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Hilfsdüse (11, 11a) achsgleich mit der Mittelachse (L) des Gehäuses (2) angeordnet ist.

14. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Hilfsdüse (11, 11a) gegenüber der Achse (L) des Gehäuses (2) radial versetzt angeordnet ist.

15. Schneekanone nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wasseraustrittsdüses (10) und/oder eine Hilfsdüse (11, 11a) in einem an der ausgangsseitigen Öffnung (4) der Schneekanone von der Seite her in den Hauptstrom einströmenden Teilstrom (6b) angeordnet ist.