NO316897B1 - Snokanon - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en snøkanon, det vil si et apparat for fremstilling av kunstig produsert snø.

Snøkanoner som inngår i et snøproduksjonsanlegg i skibakker ansees i dag som et viktig og nødvendig element for å sikre en stabil drift av skianlegget.

Det legges ned betydelige investeringer i skianlegg, men lunefulle og ustabile værforhold, med sterkt varierende nedbørsmengder i form av snø. kan lett gjøre disse investeringene ulønnsomme, selv i normalt snørike distrikter.

Ved å ha et snøproduksjonsanlegg i en bakke oppnås følgende:

Tidligere sesongstart. Forvinteren er mange steder preget av kulde, men lite

eller intet snøfall. Dette er gode betingelser for snøproduksjon.

Verdifullt med slitesterkt snøunderlag. Kunstsnø er tyngre, mer kompakt og

slitesterk enn naturlig snø.

Sesongen kan forlenges.

Produksjon av snø foregår ved hjelp av såkalte "snøkanoner", ved at vann og luft blandes under høyt trykk for å sprutes ut med stor hastighet gjennom en dyse. Blandingen ekspanderer i et kammer, underkjøles og treffer deretter stillestående, omliggende kald luft.

Nye krav til drifts- og energikostnader har i de senere år fokusert på automasjon og energibesparelse ved slike anlegg. De store vintersportsentra og omliggende bedrifter er etter hvert blitt avhengig av en sikker vintersesong med snø. Tidligere ble snøproduksjonsanlegg startet opp når "det var kaldt nok". Det er derfor kommet nye krav til effekten av kanoner og utstyr i bruk under marginale forhold for å sikre en lengst mulig sesong.

Naturlig snø består av frosset vann som er krystallisert i heksagonal form og danner karakteristiske snøkrystaller. Snøkrystallene omdanner seg kontinuerlig, og dette innebærer at snøen blir mer grovkornet dess eldre den blir. Kunstsnø som er produsert i snøkanoner består av frosne vanndråper som hverken har hatt tid eller mulighet til å danne naturlige snøkrystaller.

Snøen som produseres i en snøkanon dannes ved tilførsel av vann og luft under trykk, og de små vanndråpene som slynges ut av snøkanonene avkjøles ved: Ekspansjon av komprimert luft. Luft som komprimeres blir varmere, og omvendt blir den kaldere ved ekspansjon (kun ved trykkluftsystem).

Fordampning fra vanndråpenes overflate. Fordampningen "stjeler" varme fra

vanndråpene.

Kontakt med omgivende kald luft.

Lav vann- og trykklufttemperatur gir bedre utgangspunkt for avkjølingen.

En viktig parameter under snøproduksjon er temperaturen. Produksjonsmengden av snø vil øke med lav lufttemperatur, lav luftfuktighet, lav vanntemperatur og øket kald luftmengde for ekspansjon.

Kald og tørr luft vil derfor gi de beste betingelser for snøproduksjon. Det er fysisk mulig å produsere snø i varmegrader. Ved trykkluftsystemet, som ved luftekspansjon genererer "sin egen kulde", er den teoretiske grensen for omvandling til snø ved forskjellig luftfuktighet varierende.

På grunn av at snøen tenderer til å smelte igjen ved høye temperaturer, samtidig som snøproduksjdnen blir ineffektiv og kostbar, går det en praktisk grense ved +2°C ved meget lav fuktighet.

Det finnes idag tre hovedsystemer for snøkanoner:

Vann/trykkluft-anlegget (fig. 1) er basert på at snøkanonene tilføres luft 11 med et trykk på 7-8 bar, og vann 10 med et trykk på 8-10 bar. Vann under trykk og komprimert luft blandes i snøkanonens forkammer 12. Vannet Finfordeles i kanonen ved passering av en dyse 13, samtidig som luft ved ekspansjon nedkjøles til området mellom -30°C og -40°C. Snøpartiklene 14 dannes i denne blandingen av finfordelt vann og nedkjølt luft. Når snøpartiklene ved stor hastighet kastes langt avsted, vil de ha et lengre opphold i luften og dette gir øket vekst og snømengde. Kanonene veier ca. 10-50 kg.

Tårnkanoner 20 (se fig. 2a) er ofte montert på egne stolper 21, master eller lignende. Det benyttes et vanntrykk i området ca. 14-50 bar. Vannet presses gjennom skråstilte dyser 23 på hver side av tårnkanonen (se også fig. 2b). Blandingen av luft 24 og vann 22 skjer utenfor snøkanonen nedstrøms i forhold til dysen som utmater trykkluft. Ved at kanonen er montert over bakken (8-12 m) får snøpartiklene lang fallhøyde før de når bakken og dermed lengre krystallisasjonsprosess. Ulemper med disse tårnkanoner er at snøen ved ugunstig vindretning blåser bort, samt at det ikke oppnås optimal blanding av vannet og den ekspanderende, nedkjølte luft.

Vifteanlegg 20 (se fig. 3a og 3b) baseres på at vann 31 tilføres ved et trykk lik ca. 15-40 bar. Trykkluft med trykk i området ca. 8-10 bar tilveiebringes ved hjelp av egen kompressor 32. Kanonen er rørformet med relativt stor diameter, der det ved oppstrømsenden av kanonen er montert en vifte 33 drevet av en elektrisk motor 34 som suger inn og blåser ut luft med stor hastighet. Rundt munningen 35 av kanonen finnes det et stort antall dyser 36, 37 for vann og trykkluft til forstøvning av blandingen og dannelse av snøpartikler ved hjelp av luftstrømmen som genereres av viften. Dysene sitter ofte i to eller flere ringer 38, 39 langs munningens indre omkrets. Viftekanoner veier vanligvis ca. 400-1000 kg, og krever maskinelt utstyr (prepareringsmaskiner eller lignende) for forflytning i en skibakke. I tillegg til vanntilførsel kreves også tilførsel av betydelig elektrisk energi til motoren 34. Et anlegg av denne type fremgår bl.a. av DE-A1-3015020.

Ytterligere kjente løsninger fremgår av patentene - SE-C2-503381, US 4915302 og DE 19523052. Særlig beskriver US 4915302 en løsning med enkelte likhetstrekk hvor dyser for vanne er anbrakt i et ringformet tverrsnitt av huset og dysene danner en vinkel i forhold til husets innervegg. I denne publikasjonen er det imidlertid beskrevet en løsning hvor særlig ekspansjonsfasen for trykkluft som er innført i enden 3 skjer først etter innsnevringen 23 altså ved utløpet 24.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot en snøkanon der trykkluften ekspanderer før forstøvet vann tilsettes. Ved bruk av en ejektor som tilleggsutstyr, vil snøkanonen ifølge oppfinnelsen bli mindre påvirkelig av vær og vind, samtidig som ejektoren vil bevirke innsug av tørr tilleggsluft.

Snøkanonen ifølge oppfinnelsen er lettere i vekt i forhold til eksisterende vifte- og tårnkanoner, og genererer også et lavere lydnivå. Når det gjelder støy fra snøkanoner, er dette idag et problem, særlig i skianlegg som ligger nær en bebyggelse. Myndighetene setter stadig strengere miljømessige krav og dette innebærer at endel eksisterende snøkanoner ikke kan kjøres om natten på grunn av for høyt støynivå.'

De for oppfinnelsen kjennetegnende trekk vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse med henvisning til de vedlagte tegninger, samt av de vedlagte patentkrav.

Fig. 4a viser skjematisk snøkanonen ifølge foreliggende oppfinnelse.

Fig. 4b viser en modifikasjon av snøkanonen i fig. 4a.

Fig. 5 viser skjematisk ekspanderende luft som kommer fra et luftdysehode i forhold til snøkanonens vanndyser.

Fig. 6 viser snøkanonen montert på en slede, lavett eller annet understell.

Fig. 7-8 viser en praktisk utførelsesform av snøkanonen, sett henholdsvis fra siden, fra oversiden og bakfra. Fig. 4 viser skjematisk foreliggende oppfinnelse. Snøkanonen 40 har et rørformet hus 41 der det i bakkant av huset 41 er en lufttilførsel 42 med luftåpning (dyse) 43. Vanndysene 44 er plassert nedstrøms i avstand fra luftdysen 43 i retning mot, men i avstand d fra husets 41 utløpsåpning 45 . Trykkluften 42 som kommer ut i åpningen 43 ekspanderer, som angitt med stiplede linjer, i tørr luft før den møter og blandes med forstøvet vann fra vanndysene 44 til dannelse av kunstig snø 46.

Snøkanonen ifølge oppfinnelsen gir en bedre nedkjøling av den ekspanderende trykkluften enn hva som er mulig ved de tradisjonelle vann/luftkanoner og tårnkanoner. Kanonens kjøling forbedres og det er tilstrekkelig med et lavere vanntrykk enn hva som er f.eks. tilfelle for tårnkanoner. Eksempelvis vil et vanntrykk i området cå. 7,5 - 20 bar være tilstrekkelig for full utnyttelseskapasitet. Dette har store fordeler med tanke på sikkerhet, dimensjonering, trykklasser etc. Vanndysene 44 er enten typiske flatstråledyser eller tilnærmet slike, eller et større antall vanlige dyser. Der vannstrålene fra dysene først møtes danner disse til sammen en tilnærmet polygon-form eller sirkel-form, slik det nærmere fremgår av fig. 5 og er indikert med stiplede linjer; henvisningstall 47.

Snøkanonene kan monteres på sleder eller lavetter, hvorved det blir vesentlig lettere å få snøen riktig plassert i selve skiløypene. Fig. 6 viser en snøkanon plassert på en hjulforsynt lavett 48. Lavetten 48 kan eventuelt være utstyrt med meier 51 i stedet for hjul 57. Utkastingsvinkelen a kan justeres på enkel måte. Den stabile monteringen vil sørge for at rekylkraften oppfanges. Ved å utforme huset 41 som en ejektor (typisk et Bernoulli-rør), vil det i tillegg kunne oppnås bedret retningsstabilitet for strålen av utkastet snø, samt at det oppnås bedre effekt ved at det ved innløpsenden til snøkanonen trekkes inn tørr, kald tilleggsluft. Samtidig gir ejektoren eller huset 41 beskyttelse mot vær og vind i blandingsområdet for luft og vann, slik at snøkanonen derved får bedre retningsvirkning i sterk motsetning til de kjente løsningene.

For å øke lufttilførselen ytterligere kan det anbringes en vifte 50 ved husets 41 innløp 41a. Viften 50 kan f.eks. være drevet av trykkluft fra lufttilførselen 42, eller drevet av det tilførte trykkvann.

Ved at vannstrålen fra hver av vanndysene 44 der strålene møtes tilsammen danner en tilnærmet sirkelform 47 eller polygonform, vil man få en optimal og jevn fordeling mellom vann 49 og ekspanderende luft 42. Vanndysene 44 er, slik det er angitt på fig. 4 og antydet på fig. 5. plassert i en ringform rundt langs husets innervegg, med innbyrdes avstand. Vanndysene danner fortrinnsvis en vinkel med husets innervegg 41b, f.eks. i området 10°-70°, fortrinnsvis 60°. Vannet 49 tilføres dysene 44 via en felles tilførselledning 52. Dette vil gi en bedre effekt og større produksjon av snøpartikler i forhold til de tradisjonelle snøkanonene. 1 motsetning til viftekanoner som krever maskinelt utstyr for forflytning og i motsetning til tårnkanoner som er fastmonterte, kan snøkanonen ifølge foreliggende oppfinnelse ved hjelp av meier 51 eller lavetthjul 57 flyttes i skibakken av kun én mann, idet snøkanonens vekt er lav, typisk mindre enn 100 kg, i motsetning til de kjente kanoner med vekt lik ca. 500 kg eller mer. Snøkanonen, ifølge oppfinnelsen kan selvfølgelig også monteres på stedet på tårn eller på maskiner om dette er ønskelig. Sleden eller lavetten kan eventuelt være høydejusterbar.

Snøkanonen ifølge foreliggende oppfinnelse har vist seg å ha et lavt lydnivå sammenlignet med tradisjonelle vann/luftkanoner. Trykkluften er den største lydkilden, og denne kan enkelt dempes ved hjelp av en vanlig lyddemper for luft eller gassutblåsing. De kjente vann/luftkanonene som har en varierende blanding av vann og luft som strømmer med stor hastighet ut av en dyse har vist seg å være vanskelig å lyddempe.

Videre har snøkanonen, ifølge oppfinnelsen, den fordel at det under normal drift ikke kreves noen bevegelige deler, slik som propell drevet av elektrisk motor. Ved at elektrisk tilkobling unngås, blir driften betydelig forenklet. Ønskes tilleggsdrift med propell 50, kan denne drives av trykkluften 42 eller trykkvannet 49. Trykkluftstrømmen vil være vesentlig kaldere pga. ekspansjonen etter dysen 43 enn hva som kan tilveiebringes alternativt med kun viftebasert løsning, slik som vist på fig. 3.

Innenfor oppfinnelsens ramme er også tenkelig å tilføre trykkluft til dysene 44 for å besørge bedret spredning av det utstrømmende vannet.

Lavetten eller sleden er forbundet med snøkanonen via et dreieledd 53. Tilførselsrørene 54 og 55 for henholdsvis luften 42 og vannet 49 kan være festet til en rekylstøtte 56 som når snøkanonens akse vippes oppad, danner kontakt og inngrep med bakken og dermed danner en trepunkt understøttelse for snøkanonen sammen med sledeføttene 51.

Claims (5)

1 Snøkanon (40) med et rørformet hus (41), utløp (43) for kald trykkluft (42) samt utløp (44) for vann (49) som avgis under trykk, hvilket utløp for vann utgjøres av dyser (44) anbragt langs et ringformet tverrsnittområde av huset, hver dyse danner en vinkel i forhold til husets innervegg (41b), og de nevnte dyser (44) er anbragt nedstrøms i forhold trykkluftutløpet (43) hvilket er beliggende koaksialt med husets (41) senterakse hvor trykkluften ekspanderer, karakterisert ved at dysene (44) er anbrakt oppstrøms i forhold til husets utløpsåpning (45), og at både utløpet (43) for trykkluft (42) og vanndysene (44) dermed omgis av det rørformete huset (41) innenfor husets innløpsende (41a) og utløpsåpningen (45), og at dysenes (44) vannstråler der disse møtes oppstrøms i forhold til husets utløpsåpning (45) danner en tilnærmet polygonform eller sirkelform (47).

2. Snøkanon som angitt i krav 1, karakterisert ved at det nedstrøms i forhold til husets (41) innløpsende (41a) er anbragt en vifte (50), hvilken vifte (50) er anbragt koaksialt med husets (41) akse og drives av trykkvannet som i tillegg tilføres vanndysene (44).

3. Snøkanon som angitt i krav 1, karakterisert ved at dysene (44) er såkalte flatstråledyser.

4. Snøkanon som angitt i krav 1, karakterisert ved at det rørformete huset (41) er utformet til å danne en snøejektor, hvilket hus (41) på kjent måte er utformet tilnærmet et Bernoulli-rør.

5. Snøkanon som angitt i krav 4, karakterisert ved at det nedstrøms i forhold til husets (41) innløpsende (41a) er plaasert en vifte (50), og at viften (50) er plassert koaksialt med et innløpsrør for trykkluften (42) og drives ved hjelp av trykkluften.