[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Härten von Skistahlkanten, wobei die Skistahlkante
aufgeheizt und anschließend abgekühlt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
[0002] Es ist bekannt, Skistahlkanten durch Wärmebehandlung zu härten. Hierzu werden die
Skistahlkanten bis zu einer bestimmten Härtungstemperatur aufgeheizt und anschließend
abgekühlt. Zum Aufheizen der Skistahlkante wird die Skistahlkante beispielsweise vor
der Montage auf dem Ski in einen Ofen eingegeben und nach Erreichen der gewünschten
Härtungstemperatur wieder aus dem Ofen herausgenommen und mit Wasser abgekühlt. Diese
Methode ist jedoch umständlich und wirtschafflich unbefriedigend.
[0003] Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Skistahlkante in montiertem Zustand beispielsweise
mittels einer heißen Flamme aufzuheizen und anschließend den Ski über einen wassergekühlten
Kupfergleitschuh zu bewegen, um die Skistahlkante wieder abzukühlen. Bei dieser Methode
ist eine Aufheizung des gesamten Skis unvermeidlich, so daß die bei der Herstellung
des Skis in den Ski eingebrachte Vorspannung zumindest teilweise wieder verloren geht.
Außerdem kann das Skimaterial durch diese Behandlung in Mitleidenschaff gezogen werden.
Darüberhinaus ist die gewünschte Härte der Skistahlkante nicht immer erreichbar.
[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Härtung
von Skistahlkanten sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung
zu stellen, womit die Skistahlkanten auf wirtschaftliche Weise gezielt und ohne wesentliche
Beeinflussung des sonstigen Skimaterials gehärtet werden können.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß verfahrensseitig dadurch gelöst, daß die Skistahlkante
in auf dem Ski montiertem Zustand nacheinander mittels eines direkt auf die Skistahlkante
gerichteten Energiestrahls aufgeheizt und mittels eines ebenfalls direkt auf die Skistahlkante
gerichteten Kühlstrahls abgekühlt wird, wobei der Kühlstrahl ein tiefkalt verflüssigtes
Gas in flüssiger und/oder gasförmiger Form und/oder in Form von Schnee enthält.
[0006] Dabei ist unter einem Energiestrahl jede Art von richtungsgebundener Energiezufuhr
zu verstehen, die in der Skistahlkante zu einer Erwärmung führt. Insbesondere fallen
darunter gerichtete Mikrowellenfelder, Laserstrahlen und Plasmastrahlen.
[0007] Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird eine gezielte Aufheizung und Abkühlung der
Skistahlkante erreicht, wobei das an die Skistahlkante anschließende Skimaterial nicht
beeinflußt wird. Eine unerwünschte Veränderung des Skimaterials kann somit ausgeschlossen
werden. Außerdem wird eine zu starke Erwärmung und Abkühlung des Skis vermieden, so
daß die einmal in den Ski eingebrachte Vorspannung erhalten bleibt. Durch die gerichtete
Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr geht auch weniger Energie ungenutzt verloren, wodurch
die Energieeffizienz und damit die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens sehr viel besser
ist als bei den bisher angewandten Methoden. Aufgrund des sehr effektiven Abtransports
der entstehenden Wärmemenge durch den aus tiefkalt verflüssigtem Gas bestehenden Kühlstrahl
wird auch eine raschere Abkühlgeschwindigkeit als bisher erreicht, sodaß eine höhere
Härte der Skistahlkante erzielt wird.
[0008] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Ski einerseits
und der Energiestrahl sowie der Kühlstrahl andererseits entlang der Längsachse des
Skis relativ zueinander bewegt, sodaß jeder Längsabschnitt der Skistahlkante zuerst
vom Energiestrahl und danach vom Kühlstrahl erfaßt wird. Zweckmäßigerweise wird der
Ski an dem Energiestrahl und dem Kühlstrahl vorbeibewegt. Auf diese Weise wird eine
fließbandartige Behandlung der Skier ermöglicht, wodurch auch größere Mengen an Skiern
auf wirtschaftliche Weise einer Härtung der Skistahlkante unterzogen werden können.
[0009] Vorzugsweise wird als Energiestrahl ein in einem Plasmabrenner erzeugter Plasmastrahl
verwendet. Plasmastrahlen können durch Ionisation von Argon oder Stickstoff bzw. von
Mischgasen hergestellt werden. Dabei kann die Ionisation durch eine elektrische Entladung
oder durch Anregung mit einem hochfrequenten elektromagnetischen Feld erreicht werden.
Durch eine geeignete Form der Elektroden oder eine besondere Ausbildung der Austrittsdüse
des Plasmabrenners kann ein schmaler Plasmastrahl produziert werden. Mittels eines
solchen Plasmastrahls kann gezielt Wärmeenergie in die Skistahlkante eingebracht werden,
ohne daß das umgebende Skimaterial beeinträchtigt wird.
[0010] Dabei wird der Plasmastrahl zweckmäßigerweise so eingestellt, daß nur die Skistahlkante,
nicht aber das angrenzende Skimaterial vom Plasmastrahl erfaßt wird. Hierzu werden
der Durchmesser des Plasmastrahls bei der Austrittsdüse des Plasmabrenners und der
Abstand der Austrittsdüse von der Skistahlkante so aufeinander abgestimmt, daß der
Plasmastrahl höchstens die Breite der Skistahlkante abdeckt.
[0011] Zum Abkühlen der Skistahlkante wird bevorzugt ein aus einem Inertgas oder einem Inertgasgemisch
bestehender Kühlstrahl verwendet. Als Inertgas kommen insbesondere flüssiger Stickstoff
oder flüssiges Kohlendioxid und die daraus entstehenden Kaltgase in Frage. Aufgrund
der damit verbundenen Schutzgaswirkung wird eine unerwünschte Oxidation der Skistahlkante
zuverlässig verhindert.
[0012] Als besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Gemisches aus Kaltgas und Schneepartikeln
anzusehen. Mit einem aus einem solchen Gemisch bestehenden Kühlstrahl ist eine besonders
effektive Kühlung der Skistahlkante möglich.
[0013] Eine Verwendung des vorgeschlagenen Kühlstrahls aus Gas und Schnee ist mit einer
ganzen Reihe von Vorteilen verbunden. Zum einen ist der besagte Kühlstrahl auf relativ
einfache Weise durch geschickte Entspannung konventionell in Gasflaschen gespeicherten
Kohlendioxids erzeugbar. Zum anderen wird durch das gerichtet zugeführte, kalte Gas-/Schneegemisch
eine besonders intensive Kühlung des beaufschlagten Bereichs bewirkt, wobei gerade
auch auf den Schneepartikeln im Kühlstrahl ein wesentlicher Teil des Kühleffekts beruht.
Die Schneepartikel haften nämlich an der Skistahlkante an und verdampfen unter Wärmeaufnahme.
Zudem handelt es sich bei dieser Kühlmethode um eine trockene Kühlung. Dies bedeutet,
daß im Anschluß an die Kühlung keinerlei Kühlmittelrückstände auf der Skistahlkante
verbleiben, da das Kohlendioxid bei normalen Umgebungstemperaturen den gasförmigen
Zustand annimmt.
[0014] Besonders einfach kann der Kühlstrahl aus unter entsprechendem Druck stehendem, gasförmigen
oder flüssigem Kohlendioxid durch Entspannung über eine Standarddüse mit freiliegender
rundlicher Öffnung erzeugt werden.
[0015] Eine besonders vorteilhafte Variante der Kühlstrahlerzeugung besteht jedoch darin,
den Kühlstrahl aus vorzugsweise gasförmigem, unter einem Überdruck stehenden Kohlendioxid
in der Art zu gewinnen, daß das Kohlendioxid über eine schlitzartige Öffnung zunächst
in ein um diese schlitzartige Öffnung ausgebildetes, weitgehend gegen die Umgebung
abgeschlossenes und eine Austrittsöffnung aufweisendes Expansionsvolumen expandiert
wird und über diese Austrittsöffnung der aus einem Gemisch aus Kaltgas und Schneepartikeln
bestehende Kühlstrahl abgeführt wird.
[0016] Die Schlitzdüse mit ihrer schmalen Querschnittsöffnung erzeugt einen Expansionsgasstrahl
mit wesentlich vergrößerter Oberfläche. Diese vergrößerte Oberfläche resultiert in
einer verstärkten Wechselwirkung des Expansionsgasstrahls mit seiner Umgebung, die
von einem Expansionsvolumen gebildet wird, in dem sich fast ausschließlich bereits
expandiertes, kaltes Kohlendioxidgas befindet. Wärmere Umgebungsluft besitzt also
keinen unmittelbaren Zutritt zum expandierten Kohlendioxid. Daraus ergibt sich, daß
zunächst nur wenig Wärme aus der Umgebung dem Kohlendioxid zufließen kann, sodaß im
Expansionsvolumen aufgrund des dort herrschenden Wärmedefizits eine verstärkte Bildung
von Kohlendioxidschneepartikeln stattfindet. Im Vergleich zu einer unabgeschirmten
Expansion wird also ein deutlich erhöhter Anteil an Schneepartikeln erzeugt, welche
den erwünschten starken Kühleffekt bewirken. Die im Expansionsvolumen entstandene
Gas-/Schneemischung wird über den weiteren Verlauf des Expansionsvolumens zu einem
Kühlstrahl ausgebildet und durch die Austrittsöffnung auf die Skistahlkante gelenkt.
[0017] Zweckmäßigerweise werden sowohl der Energiestrahl als auch der Kühlstrahl auf die
vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante gerichtet und der Durchmesser des Energiestrahls
und des Kühlstrahls so eingestellt, daß der Ski selbst nicht vom Energiestrahl und
vom Kühlstrahl erfaßt wird. Dadurch wird sichergestellt, daß sich die erzeugte Temperaturänderung
im wesentlichen auf die äußere Kante der Skistahlkante beschränkt, während der Ski
selbst nicht in Mitleidenschaft gezogen wird. Es kommt nämlich darauf an, daß gerade
die äußere Skistahlkante die notwendige Härte aufweist, um zu gewährleisten, daß der
Ski über mehrere Jahre die gewünschte Griffigkeit auch auf vereister Skipiste behält.
[0018] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit
einer Auflage für den Ski in Form von abgewinkelten Ebenen, die die am Ski montierten
Skistahlkanten an den freiliegenden Außenflächen umgeben.
[0019] Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß in der Auflage
Durchführungen für den Energiestrahl und den Kühlstrahl vorgesehen sind, die in Richtung
der Winkelhalbierenden des durch die abgewinkelten Ebenen gebildeten Winkels zeigen.
[0020] Zweckmäßigerweise wird als Energiestrahl ein Plasmastrahl eingesetzt. Zu diesem Zweck
ist im Bereich der Durchführung für den Energiestrahl ein Plasmabrenner angeordnet,
dessen Austrittsöffnung für den Plasmastrahl in Richtung der Durchführung zeigt und
auf die vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante gerichtet ist.
[0021] Als Kühlstrahl wird bevorzugt ein Gemisch aus einem Kohlendioxid-Kaltgas und Kohlendioxidschneepartikeln
verwendet. Hierzu ist im Bereich der Durchführung für den Kühlstrahl eine Expansionsdüse
für die Erzeugung eines Kaltgas und Schneepartikel aufweisenden Kühlstrahles angeordnet.
Die Expansionsdüse besteht aus einem an eine Kohlendioxidquelle anschließbaren Innenrohr
mit abschließender Schlitzdüse sowie einem das Innenrohr am Schlitzdüsenende umhüllenden,
darüber hinaus ragenden und ein Expansionsvolumen bildenden Außenrohr, das an seinem
der Schlitzdüse abgewandten Ende eine Austrittsöffnung für den Kühlstrahl besitzt.
Diese Austrittsöffnung für den Kühlstrahl zeigt in Richtung der Durchführung für den
Kühlstrahl und ist auf die vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante gerichtet.
[0022] Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
[0023] In
Figur 1 sind spiegelsymmetrisch angeordnete Kupfer-Gleitschuhe in der Draufsicht gezeigt.
[0024] Die
Figuren 2 und 3 zeigen Schnitte durch die in Figur 1 dargestellten Kupfer-Gleitschuhe in den Ebenen
A-A und B-B.
[0025] Figur 4 zeigt eine Expansionsdüse zur Erzeugung des Kühlstrahls im Schnitt.
[0026] In
Figur 5 ist ein Schnitt durch die in Figur 4 gezeigte Expansionsdüse im der Ebene S-S dargestellt.
[0027] Gleiche Vorrichtungsteile sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
[0028] Der Kupfer-Gleitschuh 1 in den
Figuren 1,2 und 3 besteht aus rechtwinklig abgewinkelten Kupfer-Blechen. Der zu bearbeitende Ski wird
in Pfeilrichtung 2 parallel zur Längsachse des Kupfer-Gleitschuhs 1 so zwischen die
beiden spiegelsymmetrisch angeordneten Kupfer-Gleitschuhe 1 eingeführt, daß die Skistahlkanten
auf den liegenden Schenkeln der Kupfer-Gleitschuhe 1 aufliegen und seitlich von den
stehenden Schenkeln der Kupfer-Gleitschuhe 1 geführt werden.
[0029] In dem Kupfer-Gleitschuh 1 sind Durchführungen 3 und 4 für den Kühlstrahl und den
Plasmastrahl angeordnet. Jeder Längsabschnitt der Skistahlkanten passiert mit einer
Zeitverzögerung zuerst den Plasmastrahl und dann den Kühlstrahl.
[0030] Der Kühlstrahl wird mittels einer Kohlendioxid-Expansionsdüse erzeugt. Hierfür ist
im Bereich der Durchführung 3 für den Kühlstrahl eine Expansionsdüse 5 für die Erzeugung
eines Kaltgas und Schneepartikel aufweisenden Kühlstrahls angeordnet, die gemäß den
Figuren 4 und 5 aus einem an eine Kohlendioxidquelle anschließbaren Innenrohr 6 mit abschließender
Schlitzdüse 7 sowie einem das Innenrohr 6 am Schlitzdüsenende umhüllenden, darüber
hinaus ragenden und ein Expansionsvolumen bildenden Außenrohr 9, das an seinem der
Schlitzdüse 7 abgewandten Ende eine Austrittsöffnung 10 für den Kühlstrahl besitzt,
besteht. Die Austrittsöffnung 10 für den Kühlstrahl zeigt in Richtung der Durchführung
3 für den Kühlstrahl und ist auf die vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante gerichtet.
[0031] Der Plasmastrahl wird mittels eines Plasmabrenners erzeugt. Zu diesem Zweck ist im
Bereich der Durchführung 4 für den Energiestrahl ein Plasmabrenner 11 angeordnet,
dessen Austrittsöffnung für den Plasmastrahl in Richtung der Durchführung 4 zeigt
und auf die vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante gerichtet ist.
1. Verfahren zum Härten von Skistahlkanten, wobei die Skistahlkante aufgeheizt und anschließend
abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Skistahlkante in auf dem Ski montiertem Zustand nacheinander mittels eines direkt
auf die Skistahlkante gerichteten Energiestrahls aufgeheizt und mittels eines ebenfalls
direkt auf die Skistahlkante gerichteten Kühlstrahls abgekühlt wird, wobei der Kühlstrahl
ein tiefkalt verflüssigtes Gas in flüssiger und/oder gasförmiger Form und/oder in
Form von Schnee enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ski einerseits und der
Energiestrahl sowie der Kühlstrahl andererseits entlang der Längsachse des Skis relativ
zueinander bewegt werden, so daß jeder Längsabschnitt der Skistahlkante zuerst vom
Energiestrahl und dann vom Kühlstrahl erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiestrahl ein
in einem Plasmabrenner erzeugter Plasmastrahl verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlstrahl
ein Gemisch aus Kaltgas und Schneepartikeln eingesetzt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlstrahl aus vorzugsweise
gasförmigem, unter einem Überdruck stehenden Kohlendioxid gewonnen wird und zwar derart,
daß das Kohlendioxid über eine schlitzartige Öffnung zunächst in ein um diese schlitzartige
Öffnung ausgebildetes, weitgehend gegen die Umgebung abgeschlossenes und eine Austrittsöffnung
aufweisendes Expansionsvolumen expandiert wird und über diese Austrittsöffnung der
aus einem Gemisch aus Kaltgas und Schneepartikeln bestehende Kühlstrahl abgeführt
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der
Energiestrahl als auch der Kühlstrahl auf die vom Ski abgewandte Kante der Skistahlkante
gerichtet werden und die Durchmesser des Energiestrahls und des Kühlstrahls so eingestellt
werden, daß der Ski selbst nicht vom Energiestrahl und Kühlstrahl erfaßt wird.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer
Auflage für den Ski in Form von abgewinkelten Ebenen, die die am Ski montierten Skistahlkanten
an den freiliegenden Außenflächen umgeben, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auflage
Durchführungen für den Energiestrahl und den Kühlstrahl vorgesehen sind, die in Richtung
der Winkelhalbierenden des durch die abgewinkelten Ebenen gebildeten Winkels zeigen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Durchführung
für den Energiestrahl ein Plasmabrenner angeordnet ist, dessen Austrittsöffnung für
den Plasmastrahl in Richtung der Durchführung zeigt und auf die vom Ski abgewandte
Kante der Skistahlkante gerichtet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Durchführung
für den Kühlstrahl eine Expansionsdüse für die Erzeugung eines Kaltgas und Schneepartikel
aufweisenden Kühlstrahles angeordnet ist, die aus einem an eine Kohlendioxidquelle
anschließbaren Innenrohr mit abschließender Schlitzdüse sowie einem das Innenrohr
am Schlitzdüsenende umhüllenden, darüber hinaus ragenden und ein Expansionsvolumen
bildenden Außenrohr, das an seinem der Schlitzdüse abgewandten Ende eine Austrittsöffnung
für den Kühlstrahl besitzt, besteht, und daß diese Austrittsöffnung für den Kühlstrahl
in Richtung der Durchführung für den Kühlstrahl zeigt und auf die vom Ski abgewandte
Kante der Skistahlkante gerichtet ist.