专利名称：造雪设备和方法
造雪设备和方法
背景技术：
本发明总体上涉及用于造雪的方法和设备，并且更特别地涉及对于在滑雪场造雪有用的低能量造雪枪。已知造雪枪是用于沿着滑雪坡地造雪以将坡地维持在对滑雪者而言最佳的条件下。雪枪是通过推进水滴进入空气中来工作的，这些水滴与压缩空气和雾化的水产生的羽流进行碰撞，此时造雪液滴形成了落到坡地上的雪片。因为能量成本持续升高，所期望的是比大雪枪消耗更少能量的较小雪枪。现有技术的低能量枪具有许多问题，这些问题例如包括具有允许冰在枪之上和之内积聚的几何形状的这些部件的冻结、零件对于维修而言不是易于可拆卸的和可更换的、由于缺乏受控的方向性以及在不同喷嘴产生的流之间的干扰而导致抛雪动力有限、以及与功率消耗相关的雪的低输出量。例如，现有技术的雪枪使用多个单个的喷嘴，这些喷嘴各自具有大的出水口直径，这些直径在非常靠近枪的地方会聚了 它们的输出流。这使得这些流立即失去动量和方向性。因此仍存在着手解决现有技术的这些缺点的、改进的低能量造雪枪的需要。
发明内容
本发明通过提供低能耗的造雪枪和方法而着手解决了以上需要。在一个方面，该造雪枪包括具有低矮的轮廓以及阻碍冰在其上形成的间距的多个部件。在另一个方面，该雪枪包括改进的阀构型以及单独区段的操作。在又另一个方面，这些雪枪出水口的构型、尺寸、间距和角度的确定方式是创造个体化的水滴流，这些水滴流直到它们从雪枪前行一段距离之前不会彼此干扰。这允许这些单独的水滴流在它们会聚并形成在一个受控的方向上推进的单一雪羽流之前维持最大的动量。每个出水口可以设置在单一喷嘴上，但在一个优选实施方案中，单一喷嘴上可以设置至少两个出水口。这些出水口的尺寸小并且与典型的现有技术出水口相比产生了窄角度的V形羽流，并且本发明中的一对出水口的流动能力总计可以是现有技术的单一的更大出水口。通过更小出水口的适当的间隔和方向取向，本发明与现有技术的低能量雪枪可获得的相比实现了改进的抛雪动力。应理解的是，提及如在此使用的位置取向如“水平的”、“竖直的”、上、下等，总体上是指相对于地面，除非另外指明或者结合附图从此类词语容易理解。这些水喷嘴可以由耐用的材料(如不锈钢)制成并且包括一个或多个小直径的出孔，这些出孔在与离开流相反的喷嘴压力侧上可以更小。在一个优选实施方案中，单一的喷嘴包括彼此上下安排的第一和第二出水口，但应了解的是每个出水口可以形成在单独的喷嘴上。而且，虽然本发明被描述并且在此被显示为在单一喷嘴头上具有两个出口，但在单一喷头或区段上可以设置多于两个的出水口。在一个优选实施方案中，该雪枪包括至少一个、但更优选地三个单独工作的造雪区段，其中每个阶段上设置有至少两个出水口。每个阶段上竖直间隔开的每对出水口被定向为使其相应的水流发散以便防止该流在枪附近过早地会聚。在该优选的实施方案中，对于每个阶段总计四个出水口而言，相对于第一对出水口环形间隔开地在每个阶段上设置了第二对出水口。每个阶段上的第一对出口和第二对出水口是以水平发散的方式定向的，再次用于防止这些单独的流的过早会聚。该雪枪包括通向这些喷嘴的一个主要水管或导管。流经该主要水管和这些喷嘴的水高于冰冻温度并且将水管和喷嘴体加热以便将它们的本体保持在冰点以上，这阻碍了冰在其上形成。在一个或多个区段上的一列出水口的正下方提供了一个成核块，并且该成核块包括一个水和空气出口用于雾化并且将细雾的羽流喷射到这些水滴流中以形成雪。该成核块可以由任何适当的材料(如黄铜或不锈钢)形成，该材料保持了来自水流的热量并且轮廓是低矮的，这阻碍了冰在其上形成。该成核块被配置成是容易且快速附接并从雪枪上取下的，例如通过多对延伸穿过该块的螺钉。
图Ia是根据本发明的一个实施方案的雪枪的透视图；图Ib是部分地通过截面示出了可以将雪枪安装在其上的一个任选的立柱组件的 一个实施方案的断开视图；图2是示出图Ia的雪枪的水和空气线路的示意图；图3a是可用于本发明的雪枪的任选的风翼组件的透视图；图3b是图3a的细节部分“A”的一个放大的断开视图；图4是具有水和空气进口挂钩的雪枪的近端的放大透视图；图5a是图4的减小的顶部平面图；图5b是总体上穿过图5a的线5b_5b截取的一个放大的截面视图；图6a是图4的一个减小的侧面正视图；图6b是总体上穿过图6a的线6b_6b截取的一个放大的截面视图；图7a是图Ia的雪枪的远端的侧面正视图；图7b是图Ia的雪枪的远端的顶部平面图；图7c是总体上沿图7b的线7c_7c截取的一个截面视图；图8是图7的细节部分“D”的一个放大的断开视图；图9是图7中的管区段20’的顶部平面图；图10a-f分别是一个水喷嘴的顶部、侧面、正面、背面、背面透视以及正面透视图；并且图Ila是总体上经过图Ilb的线Ila-Ila截取的成核块的放大的截面视图；图Ilb是其放大的正面正视图；并且图Ilc是图Ilb转过180度后的缩小视图。
具体实施例方式参见附图，在图Ia中看到了总体上用参考号10表示的一种造雪枪。雪枪10包括一个安装立柱12，该安装立柱用于将雪枪10枢转地安装至滑雪坡面处的一个适当的地面短柱上或者雪橇(未示出)上。雪枪10的高度和角度可以通过手柄和起重螺钉组件14进行调节。对于不打算在立柱上枢转的雪枪，可以提供一个固定的立柱12。对于意欲进行枢转的雪枪，如图Ib中所见，可以将起重螺钉组件14安装到一个外壳13上，该外壳可以围绕一个内轴15通过滚珠轴承17和推力轴承19进行枢转。可以提供一个锁止帽21以便将内轴15可拆卸地紧固到一个塔式立柱23上，该立柱本身可以在滑雪坡面上处于固定的位置或者被安装到可以运输至其他位置的雪橇上。在本发明的一个实施方案中，提供了在图3a和图3b中看到的一个任选的风翼25，该风翼用于附接至塔式立柱23上。风翼25可以具有任何适当的尺寸和形状并且被附接至一对间隔开的杆29a与29b之间，这些杆本身分别通过可调夹具27a和27b被紧固至塔式立柱23上。风翼25是可操作的以便在盛行风的方向上围绕塔式立柱23进行枢转。这在以下方面是有益的它使得抛雪潜力最大化并且还阻碍了冰在喷嘴上形成，因为盛行风是来自喷嘴后面而不是在喷嘴处。注意到了最大枢转角度是约180度，但这可以按照希望改变。而且，为了使枪静止，可以将枪通过锁定手柄11锁定在任何希望的位置。仍参见图la，雪枪10包括一个分别在近端26a与远端26b之间延伸的主要水管26，其中在近端26a附近提供了一个进水口 16和空气进口 18，其上连接有水和压缩空气的软管(未示出)以便将水和空气在压力下以将要描述的方式递送至雪枪10。压缩空气的使用可以从在低温下90. OPSI (6. 3巴)的约42. OCFM(I. 2立方米每分钟)到在边缘温度下 的约87. OCFM(2. 5立方米每分钟)。当供水中的矿物以及商业诱雪剂(例如，由YORK SnowJohnson Controls出售的SN0WMAX)、以及运行的水压力将影响结果。雪枪10包括邻接主要管远端26b的至少一个(但更优选地包括第一、第二、和第三单独的)产雪区段20、22和24，应理解的是在枪10上可以按照用于具体应用所希望或要求的来提供置任何数目的区段。产雪过程以水和空气从水入口 16和空气入口 18通过主要水管26经由空气导管30和水导管32递送至成核区段28而开始(见图2)。如图7、图8和图lla-c中最佳可见，在位于主要管26的远端处的管区段29上提供了至少一个、但更优选地是一对环形间隔开的成核块28a和28b，每个成核块包括被配置成用于使水雾化的空气出口 28c和出水口 28d，其中该空气出口位于该出水口下方并且被定向为将具有雾化的水滴的一个羽流沿着一个路径引导，该路径与分别在第一阶段20和任选的第二阶段22和第三阶段24处产生的略微更大的水滴的轨迹相交。当水滴的路径与来自成核块的雾化的水的羽流的路径相交时，在低于结冰温度的环境中形成雪，这对于造雪领域的普通技术人员是很容易理解的。特别地参见图2和图7-9，看到第一产雪区段20包括至少一个、但优选一对水喷嘴20a和20b，这些喷嘴被可拆卸地安装在位于管区段20’上的对应喷嘴夹持件20a’和20b’中，该管区段从成核管区段29延伸。对于具有多于一个区段的实施方案，来自一个区段的这对喷嘴是与邻接区段上的对应喷嘴纵向对准的，这样使得这些喷嘴形成了单独的列，如图7a中所见的Cl和C2。本发明的这些水喷嘴被配置并且定向成用于产生并且喷射最佳的水滴羽流。更特别地，如在图10a-f中最佳可见,本发明的一个代表性的水喷嘴20a包括至少一个、但优选两个或更多出水口 40a和40b，其中在枪10上工作时第一出口 40a位于第二出口 40b的上方。虽然这对出水口 40a和40b最佳地是设置在如图所示的单一喷头上，但应理解的是这些出水口可以设置在单独的多个喷头上。在一个优选实施方案中，出水口 40a和40b被定位在对应的、总体上新月形的凹形区域40a’和40b’的基本上中心处，这些出水口是形成在一个基本上平面的正面40c中，该正面具有一个楔形的外周区段40d，该外周区段形成了阻碍冰在其上形成的一个低矮的轮廓表面。喷嘴环形底座40f的形状可以确定成有待被接纳在一个任选的对应喷嘴夹持件20a’中(例如，通过摩擦配合、卡扣配合或螺纹接合)，其中提供了一个适当构型的表面40e来允许按照需要手动地或者用工具将喷嘴20a快速且容易地附接至喷嘴夹持件20a’上以及从其中移出。设想了可以对雪枪10提供具有一个或多个直径变化的出水口的、不同尺寸的喷嘴，其中下表I提供了在360psi下水至雪的转化速率的若干非限制性实例
权利要求
1.一种雪枪,包括 a.一个具有近端和远端的主要水管，其中在所述近端处带有一个水和空气入口 ； b.至少一个成核器，该至少一个成核器具有在所述水管远端附近定位的一个空气和水出口 ； c.一个第一阶段，该第一阶段位于所述水管上的邻接所述成核器且在其远侧；以及 d.至少第一和第二出水口，该至少一个第一和第二出水口是在所述第一阶段上竖直对准安排的并且以一个发散角度“H”定向的。
2.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述发散角度“H”是在约O度与约15度之间。
3.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述发散角度“H”是在约4度与约6度之间。
4.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述发散角度“H”是约5度。
5.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述第一出口和第二出水口被设置在一个第一嗔头上。
6.根据权利要求5所述的雪枪，进一步包括位于所述第一阶段上的一个第二喷头，所述第二喷头包括以一个发散角度“H”竖直对准地安排的第一和第二出水口。
7.根据权利要求6所述的雪枪，其中，所述第一和第二喷嘴是以一个发散角度“D”定向的。
8.根据权利要求7所述的雪枪，其中，所述发散角度“D”是在约40度与约80度之间、并且更优选地。
9.根据权利要求7所述的雪枪，其中，所述发散角度“D”是在约50度至约70度之间。
10.根据权利要求7所述的雪枪，其中，所述发散角度“D”是约60度。
11.根据权利要求I所述的雪枪，进一步包括位于所述第一阶段远侧且与之相邻接的一个第二阶段，所述第二阶段包括以一个发散角度“H”竖直对准地安排的第一和第二出水□。
12.根据权利要求11所述的雪枪，进一步包括位于所述第一阶段与第二阶段之间的一个第三阶段，所述第三阶段包括竖直对准地安排的并且以一个发散角度“H”定向的第一和第二出水口。
13.根据权利要求12所述的雪枪，其中，每对的所述第一和第二水是位于单一的相应嗔头上。
14.根据权利要求12所述的雪枪，其中，所述第一、第二和第三阶段各自包括第一和第二喷嘴，该第一和第二喷嘴各自具有第一和第二出水口，并且其中在所述第一、第二和第三阶段上的所述第一和第二喷嘴是竖直对准的以便分别形成第一和第二列“Cl”和“C2”。
15.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有在约25度与约60度之间的水平角度“A”的水滴流。
16.根据权利要求15所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有在约28度与约40度之间的水平角度“A”的水滴流。
17.根据权利要求15所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有约34度的水平角度“A”的水滴流。
18.根据权利要求I所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有在约I度与约15度之间的竖直角度“B”的水滴流。
19.根据权利要求18所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有在约6度与约10度之间的竖直角度“B”的水滴流。
20.根据权利要求18所述的雪枪，其中，所述这些出水口各自产生了具有约8度的竖直角度“B”的水滴流。
全文摘要
一种低能量造雪枪具有至少一个但优选三个操作区段，这些操作区段各自具有至少一对小孔出水口，这些小孔出水口以一个发散角度被定向以便产生对应的一对窄角度的水滴流，这些水滴流并不彼此干扰直到它们到达了距该枪的一个距离处。可以在每个阶段上提供第二对出水口，其中每个阶段上的每一对以一个发散角度被定向以便维持这些流在一个距离上的奇异性，由此增大该枪的抛掷动力。
文档编号F25C3/04GK102792110SQ201180013451
公开日2012年11月21日 申请日期2011年1月14日 优先权日2010年1月18日
发明者海尔德·R·冉尼科, 蒂莫西·C·王, 马修·A·卡森 申请人:冉尼科工业有限公司