Brevet FR2502897A1 — publié le 19821008

La présente invention due à Messieurs Ruben MASEL et Jacob GIL, concerne les dispositifs destinés à éviter l'endommagement par le gel de cultures, par exemple fruitières. On sait que le gel est favorisé par la dissipation de chaleur dans l'atmosphère, par des radiations infrarouges de longueurs d'onde comprises entre 8 et 12 microns, à partir de la surface terrestre et de cultures qui y poussent. Cette perte de chaleur apparaît notamment par des nuits limpides sans vent. Une courbe de distribution de température établie en fonction de la hauteur au-dessus de la surface du sol, dans les conditions de gel types sus-indiquées, révèle que la température de l'air atteint un maximum à une hauteur de 10 à 50 m au-dessus de la surface du sol. La couche d'air atmosphérique au niveau de laquelle la température atteint un maximum est couramment appelée la couche d'inversion". On sait que le taux de pertes de chaleur apparaissant de la surface du sol dans l'atmosphère au cours de nuits claires et sans vent est de l'ordre de 600 000 kcal/ha/h. On connaît diverses techniques pour lutter contre les dommages causés aux récoltes par le gel. La plus populaire consiste à utiliser des dispositifs chauffants à combustion superficielle. Cette technique a l'inconvénient qu'il faut prévoir des dispositifs très nombreux, typiquement à raison de 100 par hectare, pour assurer une bonne protection et que le pouvoir calorifique du combustible nécessaire représente approximativement le quadruple des pertes de chaleur subies dans l'atmosphère par unité de temps. La main-d'oeuvre nécessaire pour faire fonctionner un nombre aussi important de dispositifs chauffants, jointe au coat du combustible, rend très onéreuse la protection contre le gel par cette technique courante. Une autre technique de protection de cultures contre les dommages causés par le gel consiste à engendrer une turbulence dans l'atmosphère de façon à faire descendre la couche d' inversion près de la surface du sol et donc au-dessous des régions des arbres fruitiers portant les fruits en cours de croissance. Une telle turbulence peut être engendrée au moyen d'un ventilateur mû par un gros moteur ou d'un jet, ou par une combinaison de dispositifs chauffants et de ventilateurs. Cette méthode est généralement jugée impraticable parce qu'elle implique de fortes dépenses et qu'elle dépend de paramètres mal prévisibles de la couche d'inversion. Une autre technique encore pour la protection de récoltes contre l'endommagement par le gel est celle d'arrosage à l'eau direct, selon laquelle les pertes par rayonnement dans l'at mosphère sont partiellement compensées par la chaleur latente libérée lors de la congélation des gouttes d'eau. Cette technique a le grave inconvénient que des quantités importantes de glace, à conductibilité quatre fois supérieure à celle de 1' eau, se forment sur les cultures, par exemple sur les feuilles d'arbres fruitiers. Par conséquent, la glace ainsi formée, outre qu'elle applique des efforts aux feuilles, en favorise le refroidissement, ce qui est contre-indiqué. En outre, le volume d'eau nécessaire inonde en fait la zone traitée. On a aussi eu recours à des générateurs de fumée pour éviter les pertes par radiation, mais ceux-ci ne sont pas satisfaisants attendu que de par leur grosseur, de 0,5 à 0,6 microns, les partScules de fumée sont complètement transparentes aux radiations infrarouges. On connaît aussi un appareil assurant une protection contre le gel au moyen de brouillard fabriqué. Comme décrit dans Sunshine State Agricultural Research Report, Vol. 19, nO 1-2 de mars 1974 et dans une brochure publiée par la Mee Industries Inc., 4939 North Earl Street, Rosemead, Californie, et intitulée "Freeze Protection", on ongendre un brouillard au moyen d'une série d'ajutages dont chacun pulvérise par un petit trou de l'eau sous une pression de 3,4 à 4,1 MPa. I1 en résulterait une hausse de température de 0,5 à 40C. Les ajutages sont disposés en des emplacements fixes le long de conduits d'arrivée répartis à intervalles voulus sur l'ensemble d'une zone de culture. Dans le Sunshine State Agricultural Research Report précité, on trouve une description d'un système qui engendre du brouillard par évaporation d'eau, recondensation et recouvrement des gouttelettes de brouillard avec une couche d'alcool cétylique destinée à éviter leur évaporation. Selon ledit rapport de recherche, les gouttelettes de brouillard engendrées par cette technique ne sont ni assez grosses ni assez nombreuses pour réduire notablement les pertes de chaleur par radiation qui apparaissent. La présente invention a pour but de triompher des inconvénients des techniques et systèmes selon la technique antérieure décrits ci-dessus et de proposer une technique de protection contre le gel qui soit nettement moins onéreuse et au moins aussi efficace que l'une quelconque des techniques existantes. I1 est prévu à cette fin, selon un mode de réalisation de l'invention, un appareil générateur de vapeur pour engendrer un brouillard de vapeur chauffé, caractérisé en ce qu'il comprend : une source d'air comprimé ; une chambre de combustion pour chauffer des gaz dans son intérieur, comportant une entrée et une sortie décalée par rapport à cette entrée ; un moyen pour l'amenée d'air comprimé de laditesource à ladite entrée, ladite sortie comportant un ajutage pour émettre les gaz chauffésen un jet ; au moins un injecteur de brouillard d'eau pour émettre un brouillard d'eau dans le jet de gaz chauffés ; et un moyen pour entourer ledit jet de gaz chauffés d'un jet d'air comprimé émanant de ladite source. En outre, selon un mode de réalisation de l'invention, une entréed'air tertiaire peut établir un courant d'air autour du courant d'air comprimé au niveau de la sortie. On comprendra mieux l'invention d'après la description que l'on va maintenant en donner en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une vue latérale d'un appareil générateur de vapeur à structure et à fonctionnement conformes à un mode de réalisation de l'invention la figure 2 est une vue de détail en coupe d'un canon générateur de vapeur qui fait partie de l'appareil selon la figure 1 ; et la figure 3 est une vue d'un appareil télescopique selon une variante de l'invention. En considérant maintenant les figures 1 et 2, on y voit un appareil générateur de vapeur comprenant un élément canon 50 présentant un montage rotatif sur un passage d'air 26. Le passage d'air 26 est lui-meme monté sur un conduit d'air vertical 23 par un joint à charnière 28 ou par un agencement télescopique. Le conduit d'air 23 est monté sur une structure de support 14 reposant, avec l'orientation souhaitée, sur le triangle d'attelage courant d'un tracteur. On peut déterminer l'orientation de la structure de support 14 en ajustant manuellement la positbn.de l'attelage qui la supporte au moyen d'un dispositif à manivelle 15. Un arbre menant 12 est accouplé à la prise de mouvement du tracteur et transmet le mouvement, par l'intermédiaire de courroies entraîneuses 13, à un second arbre menant 22 accou plé à un ventilateur 20 pour l'entraîner. Le conduit d'air 23 reçoit l'air comprimé émanent du ventilateur 20 à travers un conduit 24. L'extrémité supérieure du conduit 23 est reliée au passage 26 par un joint à charnière 28 afin qu'on puisse rabattre le passage 26 et le canon 50 en position basse de rangement ou de transport lorsqu'ils ne sont pas en service. Dans cette position basse, le passage 26 et le canon 50 reposent sur des supports 52 fixes sur le tracteur. Le changement d'orientation du passage 26 a lieu sous l'action d'un vérin hydraulique moteur 30 dont le piston est articulé sur le passage 26. Sur la figuré 1, l'appareil est représenté en trait plein en position angulaire active et ai traits interrompus en position angulaire basse. Sur le haut du passage 26 est monté un joint tournant 36 qui comprend un manchon étanche tournant 38 et un moyen entraîneur 39, tel quemoteur électrique, monte sur ce manchon étanche pour le déplacer par rapport au passage 26. Sous 1' action de son moyen moteur 39, le manchon étanche 38 peut tourner autour d'un axe sensiblement vertical 42 choisi de façon à coincider avec l'axe du passage 23. Au manchon 38 est fixé, pour tourner avec lui par rapport au passage 26, un élément de jonction 44, lui-même fixé à une extrémité d'un joint flexible 46. A l'extrémité opposée du 3OiBt Slexible 46 est fixé un élément de canalisation d'air et de montage 48. Sur cet élément 48 repose un canon à vapeur 50 que l'on décrira ci-après en détail à propos de la figure 3. Un conduit dérivé de canalisation d'air 53 fait communiquer l'intérieur de l'élément 48 avec une entrée d'air primaire 54 desservant le canon 50. On notera qu'en modifiant les positions angulaires relatives des cotés opposés du joint flexible 46, on peut déterminer sélectivement l'orientation du canon 50. La figure 1 indique à titre d'exemple deux orientations possibles de ce canon. Elle montre en trait plein une position sensiblement horizontale du canon et, en traits interrompus, une autre orientation du canon dans laquelle celui-ci présente une inclinaison vers le haut d'environ 250. Selon le mode de réalisation illustré par la figure 1, le canon 50 est placé à environ 5 m au-dessus de la surface du sol. On notera qu'on peut faire varier cette hauteur, par exemple au moyen de la variante selon la figure 3, pour l'adapter aux conditions opératoires et au type de culture à protéger. Un réservoir d'eau, typiquement d'une capacité de 1500 litres, peut être disposé sur une remorque (non représenté) et accouplé au tracteur, par exemple, par un attelage 11. Ce réservoir communique par un conduit 64 avec un orifice 62 d'admission d'eau dans le canon 50. Un réservoir de combustible (non représenté), typiquement d'une capacité de 1200 1, peut aussi être monté sur la remorque et communique avec une entre de combustible 55, typiquement disposée coaxialement au centre de l'entrée d'air primaire 54, par un conduit 68. Une pompe à eau (non représentée), d'un débit de 50 1/mon, est associée au conduit 64, tandis qu'une pompe à combustible (non représentée), typiquement d'un débit de 150 I/h, est associée au conduit 68. On va maintenant se référer à la figure 2, qui illustre un canon générateur de vapeur utilisable dans B réalisation selon les figures 1 et 3. Le conduit dérivé 53 communique avec l'entrée d'air primaire 54 par une valve 70. L'entrée primaire 54 s'étend jusqu'à une chambre de combustion 75 façonnée de manière à présenter un tronçon d'entrée de forme générale tronconique 76 et un col 78 menant au tronçon 76 à partir de l'entrée primaire 54. Le tronçon d'entrée mène à un tronçon en tunnel 74. L'entrée de combustible 55 s'étend à l'intérieur de l'entrée d'air primaire 54 et communique aussi avec le tronçon en tunnel 74.La chambre de combustion 75 est entourée par un matériau isolant 82, tel qu'oxyde d'alumine A1203. Le tronçon en tunnel 74 débouche dans une chambre oblongue 84 prolongée par un passage tronconique convergent 86 qui s' étend longitudinalement devant la chambre de combustion 75. Le passage 86 se termine par un canal 87 menant à un ajutage 89. Sur la figure 3, les pièces inchangées portent les mêmes références numériques que sur les figures 1 et 2. La figure 3 représente une remorque indépendante 111 pour le transport du canon générateur de vapeur. Cette remorque comporte des réservoirs d'eau 112 et de combustible 113. Un ventilateur 114 est représenté monté tout près du groupe d'entraînement primaire 116. Le conduit de canalisation d'air 23 comprend plusieurs sections 117, 118 et 119. Ces sections sont coaxiales et ont un montage télescopique tel que les sections 118 et 119 puissent s'emboîter dans la section 117. Des moyens tels que ve rins hydrauliques 121 et 122 sont prévus pour faire varier la hauteur du canon 50. De ces vérins ressortent des pistons 123 et 124 respectivement. Ceux-ci, tels que représentés, sont télescopiques pour permettre d'élever le canon à une hauteur maximale. Les commandes de l'ensemble sont indiquées en 126. Ainsi, on peut-régler à volonté-la hauteur du canon selon la nature des cultures, l'état du sol et des facteurs analogues. Pendant le fonctionnement de l'appareil, un mélange combustible-air passe de l'entrée d'air 54 dans la chambre de combustion 74 où il est enflammé, fournissant des gaz chauds qui sortent par l'ajutage 89. La chambre 84, le passage 86 et le canal 87 sont entourés par une couche 91 de matériau d'isolation, typiquement isolant tel qu'oxyde d'alumine Au 203. Le matériau isolant est lui-meme recouvert d'une couche d' acier inoxydable 93. La couche d'acier inoxydable est entourée par une jaquette d'écoulement d'air secondaire 90 qui communique avec le conduit d'air 48 et présente une sortie situee immédiatement au-delà de la sortie de l'ajutage 89, en un endroit désigné par la référence 92. Le courant mixe de gaz chauds et d'air continue à progresser suivant la direction générale de la flèche 94 et franchit un injecteur d'eau 96, couplé à l'entrée 62. L'injec teur d'eau 96 émet sur le trajet des gaz chauds un fin brouillard de gouttelettes d'eau (d'une grosseur moyenne de 70 microns). Un courant d'air tertiaire est aspiré à l'inté- rieur par le courant de gaz chauds, suivant une direction radiale 97, à travers une entrée d'air tertiaire 98. En variante, on peut supprimer l'air tertiaire. En entrant en contact avec les gaz chauds, les gouttelettes d'eau se vaporisent partiellement, ce qui fait émettre par la sortie 100 un courant de vapeur d'eau et de gouttelettes d'eau d'une grosseur moyenne de 10 microns. Selon un mode type de réalisation de l'invention, le canon émet un jet de 60 m de long ayant une vitesse terminale de 2 m/s. Un débit d'air de 75 m3 refoulant de la vapeur d'eau à travers la sortie 100 est obtenu moyennant une consommation de 1 kg de combustible et de 20 1 d'eau à la minute. On conçoit que, pendant le fonctionnement de l'appareil, le canon générateur de vapeur 50 tourne autour de l'axe 42. Cette rotation peut avoir lieu de préférence à va-et-vient et en tout motif souhaité. Un aspect particulier de l'invention réside dans le fait que l'on peut protéger une superficie de culture relativement importante moyennant des frais de matériel et de maind'oeuvre qui demeurent modérés grâce à la mobilité de l'appareil générateur de vapeur. Etant donné que le temps d'effet utile de la vapeur engendrée se mesure en heures, on conçoit qu'on peut choisir le programme opératoire de reconstitution d'un nuage de vapeur dans chaque zone donnée de manière à rendre maximale la superficie protégée au moyen d'un seul canon générateur de vapeur. I1 va de soi qu'en variante, on peut utiliser le canon générateurde vapeur selon l'invention à des fins autres que la protection contre les dommages dus au gel. Par exemple, on peut distribuer des insecticides à l'aide dlun canon du modèle représenté ou d'un modèle modifié. Grâce à sa longue portée, le canon peut être utilisé, en variante, sur un avion. De manière générale, les dispositions décrites se prêtent à diverses modifications sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil générateur de vapeur comportant un canon générateur de vapeur (50), caractérisé en ce que ce canon comporte une chambre de combustion (84) ; des entrées d'air (54) et de combustible (55) desservant la chambre de combustion ; un conduit de sortie de chambre de combustion (100) comportant un ajutage de sortie (89) à travers lequel les gaz chauds engendrés dans la chambre de combustion sortent sous la forme d'un jet de gaz chauds ; un générateur de brouillard d'eau (96) situé dans ledit conduit de sortie de façon que le brouillard d'eau qu'il émet dans ce dernier soit vaporisé, partiellement au moins, par le jet de gaz chauds en cours de sortie ; une source d'air comprimé (20;114) ; et un conduit sensiblement annulaire (90) relié à ladite source d'air comprimé et situe de manière à émettre un courant d'air comprimé annulaire qui enveloppe sensiblement ledit jet de gaz chauds et le brouillar sd'eau vaporisée qu'il contient pour ramener le jet à la température ambiante regnant à l'extrémité du jet et sensiblement inférieure à la température de l'air situé immédiatement plus haut, de sorte que le jet se propage sur une distance importante sans être dissipé par un effet de cheminée. 2. Appareil générateur de vapeur selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comprend un moyen du type raccord à air pour coupler ladite entrée d'air (54) de la chambre de combustion (84) et ledit conduit d'air annulaire (90) à ladite source d'air comprimé. 3. Appareil générateur de vapeur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon entourant à une certaine distance la paroi extérieure de ladite chambre de combustion et communiquant, par une première extrémité, avec ledit moyen du type raccord d'air, et par une seconde extrémité, opposée, avec ledit conduit annulaire (90). 4. Appareil générateur de vapeur selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parois dudit conduit présentent des entrées d'air supplémentaires (98) par lesquelles de l'air est aspiré lorsque des gaz chauds s'écoulent à travers ledit conduit. 5. Appareil générateur de vapeur selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de support supportant ledit canon générateur de vapeur (50) en autorisant sa rotation afin de permettre un déplacement angulaire dudit conduit de sortie (100). 6. Appareil générateur de vapeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de support est facilement déplaçable. 7. Appareil générateur de vapeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur du canon est réglable. 8. Appareil générateur de vapeur comportant un canon générateur de vapeur caractérisé en ce qu'il comprend : une chambre de combustion (84) comportant des moyens pour y assurer la combustion de combustible ; un moyen (54) d'amenée d'air dans ladite chambre de combustion ; un moyen (55) d'amenée de combustible dans ladite chambre de combustion ; un moyen de sortie pour évacuer de la chambre de combustion les gaz chauds engendrés dans celle-ci, ce moyen de sortie comprenant un conduit de sortie (100) partant de la chambre de combustion ; des moyens permettant d'utiliser les gaz chauds qui traversent ledit conduit de sortie pour vaporiser partiellement un brouillard d'eau afin d'obtenir un courant mixte de vapeur d'eau et de gouttelettes d'eau, comprenant un injecteur d'eau (96) situé près dudit conduit de sortie et un moyen pour faire traverser ce dernier par un brouillard d'eau afin d'obtenir un brouillard d'eau émanant dudit moyen injecteur ; et des moyens pour former une enveloppe d'air comprimé afin d' entraîner et de transporter, sensiblement sous forme de jet, le brouillard d'eau partiellement vaporisée, ces moyens comprenant un passage de sortie d'air sensiblement annulaire (92) entourant ladite sortie de gaz chauds (87) et un moyen pour envoyer de l'air comprimé traverser ledit passage de sortie d'air annulaire. 9. Appareil générateur de vapeur pour émettre un brouillard de vapeur chauffé, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'air comprimé (20;114) ; une chambre de combustion (84) pour chauffer des gaz dans son intérieur, comportant une entrée (54) et une sortie (100) décalée par rapport à ladite entree; un moyen (26) pour l'amenée d'air comprimé de ladite source à ladite entrée ; ladite sortie comportant un ajutage (89) pour émettre un jet des gaz chauffés ; un éjecteur d'eau (96) placé de manière à faire arriver un brouillard d'eau dans le jet de gaz chauffés, et un moyen (90,92) pour entourer ledit jet de gaz chauffés d'un jet d'air comprimé provenant de ladite source.