Brevet FR2594528A1 — publié le 19870821

EMBOUT DE MELANGE DE FLUIDES POUR APPAREIL DE FABRICATION DE NEIGE ARTIFICIELLE La présente invention a pour objet un embout de mélange de fluides pour appareil de fabrication de neige artificielle. Compte tenu des aléas de l'enneigement naturel, les stations de sports d'hiver équipent, de plus en plus fréquemment, certaines de leurs pistes de ski, d'installations de fabrication de neige artificielle, encore appelées "canons à neige". Un premier type d'appareil concernant les mélangeursdiffuseurs, met en oeuvre deux fluides sous pression, à savoir de l'air et de l'eau. Ces deux fluides proviennent d'une centrale où se trouvent regroupés une source d'air comprimé et une station de pompage d'eau. Des canalisations enterrées amènent l'air et l'eau sous pression à chaque appareil, qui comprend un embout où se fait le mélange d'air et d'eau, avec formation de neige si la température ambiante avoisine 00C ou est négative. Cependant, les appareils connus sont de structure complexe, ne comportent pas de moyens permettant un réglage pour tenir compte des pressions et débits des fluides, ce qui rend leur fonctionnement aléatoire. En outre, ces appareils-ne peuvent pas travailler à une température positive, ne permettent pas l'adjonction d'un troisième fluide, et leur structure les rend sensibles au phénomène de givrage bouchant les canalisations. Un second type d'appareil comprend un ventilateur de grandes dimensions aspirant l'air ambiant et le refoulant au travers d'un rideau d'eau pulvérisée. Un tel appareil est d'une mise en oeuvre complexe, en raison des moyens qu'il nécessite, et ne fournit pas de très bons résultats. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un appareil du premier type cité dans lequel l'embout pour le mélange des fluides comprend un corps de forme allongée, à l'intérieur duquel est ménagé un alésage axial comportant une partie postérieure de section déterminée, et une partie avant formant un canal de section réduite, reliée à la partie postérieure par une surface tronconique inclinée de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière vers l'avant, la partie postérieure de l'alésage servant au logement d'une pièce cylindrique aux extrémités profilées délimitant, avec la paroi du corps, une chambre annulaire communiquant avec l'extérieur par un orifice ménagé dans ladite paroi permettant son alimentation par un fluide, la pièce cylindrique comportant, en outre, des passages axiaux situés concentriquement à l'intérieur de celle-ci par rapport à la chambre annulaire, la pièce cylindrique étant maintenue en position dans la partie arrière de l'alésage par un bouchon fileté qui, vissé dans l'alésage, comporte un orifice axial par lequel est amené un autre fluide destiné à circuler dans les passages axiaux de la pièce cylindrique, des moyens étant prévus pour assurer la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire et dans les passages axiaux de la pièce cylindrique. En pratique, I'un des fluides, tel que l'air, est amené axialement et l'autre fluide, tel que l'eau, est amené dans la chambre annulaire périphérique avant de se mélanger avec stabilisation du mélange dans le canal constitué par la partie avant de l'alésage axial, et de s'évacuer à l'extérieur en formant de la neige en atmosphère négative. Une alimentation inverse peut être envisagée, avec amenée centrale de l'eau et amenée périphérique de l'air. Cette dernière solution présente l'avantage que l'eau n'est pas en contact avec la paroi périphérique du corps, ce qui évite les risques de gel de l'eau en atmosphère froide. Il est possible d'adapter l'appareil pour qu'il fournisse les meilleurs résultats, en montant différents types de pièces cylindriques permettant, en fonction de leurs structures respectives, d'adapter les sections de passage pour les différents fluides, afin que, partant de débits et de pressions déterminés, la détente, le mélange et l'atomisation se fassent dans de bonnes conditions. Avantageusement, à l'intérieur de la pièce cylindrique est ménagé un autre canal axial et central débouchant, d'une part, à l'extrémité aval de ladite pièce et, d'autre part, radialement après traversée de la paroi du corps et de l'épaisseur de la pièce cylindrique dans une zone située entre deux passages axiaux de celle-ci. Ce canal peut servir à l'amenée d'un autre fluide destiné à être mélangé à l'air et à l'eau. Selon une forme d'exécution, à l'extrémité aval de la pièce cylindrique est fixée une pièce tubulaire qui, communiquant avec le canal ménagé dans la pièce cylindrique, est logée dans la partie avant de l'alésage du corps et débouche à proximité de l'extrémité aval de celui-ci. I1 est ainsi possible d'amener, par le canal axial, un fluide réfrigérant qui, se mélangeant à l'air et à l'eau à proximité de la sortie de l'embout, permet la formation de neige à une température ambiante positive. Conformément à une possibilité, les moyens assurant la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire et dans les passages coaxiaux de la pièce cylindrique, sont constitués par des ouvertures ménagées dans l'épaisseur de la pièce cylindrique mettant en communication la chambre annulaire et les passages axiaux. Avantageusement, ces ouvertures sont constituées par des canaux inclinés de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière du corps vers l'avant. Cette disposition favorise le passage du fluide contenu dans la chambre annulaire dans les passages axiaux ménagés dans la pièce cylindrique. Conformément à une autre possibilité, les moyens assurant la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire et dans les passages axiaux de la pièce cylindrique, sont constitués par un passage annulaire ménagé entre l'alésage du corps et l'extrémité avant de la pièce cylindrique. Selon une caractéristique de l'invention, I'extrémité avant du corps est équipée d'un diffuseur comprenant une jupe circulaire qui, destinée à venir se visser sur le corps, délimite avec un élément central de forme conique des canaux inclinés de l'intérieur vers l'extérieur et depuis le corps de l'embout vers l'extrémité libre du diffuseur. Ce diffuseur peut être avantageusement utilisé lorsqu'est recherché un effet d'induction intéressant dans tous les cas d'échanges thermiques. Conformément à une forme d'exécution de cet embout, la pièce cylindrique comprend un noyau central relié à une partie cylindrique en forme de couronne par un certain nombre de cloisons radiales délimitant les passages axiaux. Conformément à une autre forme d'exécution de cet embout, la pièce cylindrique comprend un certain nombre de perçages axiaux ménagés selon une répartition angulaire régulière, et constituant les passages axiaux. Ces perçages peuvent être disposés selon un ou plusieurs rayons. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet embout Figure 1 en est une vue en coupe longitudinale Figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un diffuseur susceptible d'équiper l'embout de figure 1 Figure 3 est une vue en coupe transversale de cet embout selon la ligne III-III de figure 1 Figure 4 est une vue en coupe transversale similaire à figure 3 d'une variante d'exécution de cet embout Figures 5 et 6 représentent deux autres embouts vus en coupe longitudinale. Cet embout comprend un corps 2 de forme allongée sur toute la longueur duquel est ménagé un alésage axial, comportant une partie postérieure 3 et une partie avant 4 de section inférieure à celle de la partie 3, et reliée à celle-ci par une surface tronconique 5 inclinée de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière vers l'avant. La partie postérieure 3 de l'alésage sert au logement d'une pièce cylindrique 6, aux extrémités profilées, dont la forme de la paroi périphérique est telle qu'elle délimite, avec la paroi du corps 2, une chambre annulaire 7. Cette chambre annulaire 7 communique avec l'extérieur par un raccord 8 sur lequel peut être montée une tubulure 9 d'amenée de fluide. Le montage de la pièce cylindrique 6 à l'intérieur du corps 2 est réalisé avec interposition, de façon connue, de joints d'étanchéité 10. La pièce cylindrique 6 est maintenue en position à l'intérieur de l'alésage 3 par un bouchon fileté 12, vissé dans une partie taraudée 13 ménagée à l'extrémité postérieure du corps. Comme montré au dessin, la pièce cylindrique 6 comporte plusieurs passages axiaux 14 disposés selon une répartition angulaire régulière, mettant en communication les volumes situés de part et d'autre de la pièce cylindrique. Ces passages axiaux peuvent permettre de véhiculer un fluide amené à l'extrémité postérieure de l'embout, à travers le bouchon 13 qui présente, à cet effet, une ouverture centrale 15, et qui peut être alimenté par une tubulure 16. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 et 3, la pièce cylindrique 6 comprend un noyau central 17 relié à une partie cylindrique extérieure 18 en forme de couronne, par quatre cloisons 19 délimitant les passages axiaux pour le fluide. Dans cette forme d'exécution, la chambre annulaire 7 correspond avec les passages axiaux 14 par l'intermédiaire d'un certain nombre de canaux 20, orientés de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière vers l'avant. Enfin, la pièce cylindrique 6 comprend un canal 22 central et axial débouchant, d'une part, à l'extrémité aval de la pièce et, d'autre part, radialement à l'extérieur de l'embout à proximité de l'extrémité amont de la pièce, avec connexion à une tubulure 23 traversant une cloison 19, la partie 18 en forme de couronne de la pièce cylindrique 6 et la paroi du corps 2. En pratique, pour obtenir la formation de neige, il est possible de réaliser l'alimentation en eau et en air sous pression, respectivement par les tubulures 9 et 16 ou par les tubulures 16 et 9, selon que l'on souhaite une amenée d'eau centrale et une amenée d'air extérieure, ou inversement. Il est à noter qu'en fonction dé la forme et des dimensions de la pièce cylindrique 6 et des ouvertures que comporte celle-ci, il est possible de faire varier la section de passage de l'un ou l'autre des deux fluides, ce qui permet une adaptation aux conditions d'alimentation, afin de fournir une parfaite nébulisation et une parfaite détente des fluides. La figure 4 représente une variante d'exécution dans laquelle les passages axiaux 14 sont constitués par des perçages 24 ménagés sur toute la longueur de la pièce cylindrique 6. II est à noter que le canal central 22 permet l'adjonction d'un troisième fluide pouvant servir, par exemple, à réaliser une certaine coloration de la neige si cela est souhaité. En fonction des conditions de distribution, il est possible d'équiper l'extrémité aval du corps 2 d'un diffuseur 25 fixé sur le corps par vissage, comportant une jupe périphérique 26 délimitant avec un cône central 27 des canaux 28 inclinés d'amont en aval et de l'intérieur vers l'extérieur. Le nombre et la section de ces canaux permettent l'obtention d'un effet d'induction intéressant dans les cas d'échanges thermiques. La figure 5 représente une variante d'exécution de cet embout dans laquelle, à l'extrémité aval de la pièce cylindrique 6, est fixée une pièce tubulaire 29, disposée coaxialement dans la partie avant 4 de l'alésage du corps. Cette pièce tubulaire comporte un canal 30 qui, en communication avec le canal central 22 ménagé dans la pièce 6, débouche à proximité de l'extrémité aval de la partie 4 de l'alésage. Cette disposition est intéressante car permettant l'amenée par le canal 22 et le canal 30 qui le prolonge d'un fluide réfrigérant qui, associé au mélange air-eau à la sortie de l'embout, permet la formation de neige même si l'on se trouve à une température positive. La figure 6 représente une variante d'exécution de l'embout de figure 1, dans laquelle la chambre annulaire 7 ne communique plus avec les passages axiaux 14, le mélange des deux fluides se faisant à l'extrémité aval de la pièce cylindrique, par passage du fluide contenu dans la chambre annulaire 7 dans un espace annulaire 32 ménagé entre l'extrémité avant de la pièce cylindrique et la paroi du corps 2 de l'embout. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un embout de mélange de fluides, pour appareil de fabrication de neige artificielle, permettant de canaliser séparément plusieurs fluides, puis de les mélanger de la façon la plus homogène possible avec entraînement d'un fluide sous l'effet du déplacement de l'autre fluide. Cet embout est intéressant en raison de ses capacités d'adaptation aux conditions d'alimentation par simple changement de la pièce cylindrique logée à l'intérieur du corps. Enfin, ce dispositif présente l'avantage de permettre l'adjonction au mélange d'au moins un autre fluide, tel qu'un fluide réfrigérant, qui permet la formation de neige à une température ambiante positive. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de cet embout, décrites ci-dessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que la forme du corps de l'embout pourrait être différente, que les moyens d'assemblage des différentes pièces constitutives de cet embout pourraient être différents ou que les joints d'étanchéité pourraient être localisés différemment sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. - Embout de mélange de fluides pour fabrication de neige artificielle, caractérisé en ce qu'il comprend un corps (2) de forme allongée à l'intérieur duquel est ménagé un alésage axial comportant une partie postérieure (3) de section déterminée, et une partie avant (4) formant un canal de section réduite, reliée à la partie postérieure par une surface tronconique (5) inclinée de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière vers l'avant, la partie postérieure de l'alésage servant au logement d'une pièce cylindrique (6) aux extrémités profilées délimitant, avec la paroi du corps, une chambre annulaire (7) communiquant avec l'extérieur par un orifice (8) ménagé dans ladite paroi permettant son alimentation par un fluide, la pièce cylindrique comportant, en outre, des passages axiaux (14) situés concentriquement à l'intérieur de celle-ci par rapport à la chambre annulaire (7), la pièce cylindrique étant maintenue en position dans la partie arrière de l'alésage par un bouchon fileté (12) qui, vissé dans l'alésage, comporte un orifice axial (15) par lequel est amené un autre fluide destiné à circuler dans les passages axiaux (14) de la pièce cylindrique, des moyens étant prévus pour assurer la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire et dans les passages axiaux de la pièce cylindrique. 2. - Embout selon la revendication 1, caractérisé en ce qu a l'intérieur de la pièce cylindrique (6) est ménagé un autre canal (22) axial et central, débouchant, d'une part, à l'extrémité aval de ladite pièce et, d'autre part, radialement après traversée de la paroi du corps (2) et de l'épaisseur de la pièce cylindrique (6) dans une zone située entre deux passages axiaux (14) de celle-ci. 3. - Embout selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à l'extrémité aval de la pièce cylindrique (6) est fixée une pièce tubulaire (29) qui, communiquant avec le canal (22) ménagé dans la pièce cylindrique, est logée dans la partie avant (4) de l'alésage du corps et débouche à proximité de l'extrémité aval de celui-ci. 4. - Embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens assurant la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire (7) et dans les passages axiaux (14) de la pièce cylindrique (6) sont constitués par des ouvertures (20) ménagées dans l'épaisseur de la pièce cylindrique mettant en communication la chambre annulaire et les passages axiaux. 5. - Embout selon la revendication 4, caractérisé en ce que ces ouvertures (20) sont constituées par des canaux inclinés de l'extérieur vers l'intérieur et de l'arrière du corps (2) vers l'avant. 6. - Embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens, assurant la mise en contact des fluides circulant dans la chambre annulaire (7) et dans les passages axiaux (14) de la pièce cylindrique, sont constitués par un passage annulaire (32) ménagé entre l'alésage du corps (2) et l'extrémité avant de la pièce cylindrique (6). 7. - Embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité du corps (2) est équipée d'un diffuseur (25) comprenant une jupe circulaire (26) qui, destinée à venir se visser sur le corps (2), délimite avec un élément central (27) de forme conique des canaux (28) inclinés de l'intérieur vers l'extérieur et depuis le corps de l'embout vers l'extrémité libre du diffuseur. 8. - Embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce cylindrique (6) comprend un noyau central (17) relié à une partie cylindrique (18) en forme de couronne par un certain nombre de cloisons radiales (19) délimitant les passages axiaux (14). 9. - Embout selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la pièce cylindrique (6) comprend un certain nombre de perçages axiaux (24) ménagés selon une répartition angulaire régulière, et constituant les passages axiaux (14).