Brevet FR2701759A1 — publié le 19940826

La présente invention concerne un perfectionnement aux canons à neige du type haute pression, c est-à-dire aux canons à neige tels que décrits notamment dans le document EP-A-18280. La présente invention propose un canon qui accroît nettement les capacités de production de neige. Dans des conditions identiques de température, le canon selon l'invention débitera une plus grande quantité d'eau qui, grâce à des moyens particuliers, permettra l'obtention d'une neige abondante et de grande qualité. Les moyens mis en oeuvre par l'invention permettent en effet de favoriser la formation rapide de cristaux de glace ou de neige qui vont ensemencer très vite l'ensemble des gouttes projetées par le canon. Cette transformation en neige est d'autant plus rapide que des moyens permettent la formation d'un jet de mélange d'eau et d'air dans lequel les particules d'eau ont une taille très fine qui favorise la transformation en glace ou en neige. L'invention présente également l'avantage de réduire de façon notable le bruit causé par le jet principal constitué du mélange d'eau et d'air primaire. Le canon à neige selon 1 invention comprend - une tubulure d'arrivée d'eau sous pression prolongée par une chambre de mélange à l'extrémité de laquelle se situe une buse d'éjection, - une tubulure d'arrivée d'air sous pression prolongée par un injecteur qui débouche à l'entrée de ladite chambre de mélange, au centre de l'arrivée d'eau ; ce canon comporte, de plus, autour de ladite buse d'éjection, une tuyère annulaire pour éjecter de l'air secondaire sous pression qui enveloppe le jet principal constitué d'un mélange d'eau et d'air primaire. Toujours selon l'invention, la tuyère comprend, de l'amont vers l'aval, un convergent, un col sonique étroit, qui limite le débit, où l'air secondaire atteint la vitesse du son, puis un divergent à très faible ouverture de façon à réaliser une détente de l'air comprimé permettant d'atteindre des températures voisines de - 70"C. En sortie de cette tuyère, l'air secondaire très froid enveloppe le jet principal. Les particules d'eau qui se dégagent de ce jet principal sont immédiatement en contact avec cet air très froid ; ce contact favorise la formation de cristaux qui servent à ensemencer l'ensemble des particules de ce jet principal. Toujours selon l'invention, la chambre de mélange est en forme de tube cylindrique allongé comportant, à son extrémité, c'est-à-dire en amont de la buse d'éjection, une cavité formée d'un évasement brusque suivi d'un convergent puis d'une portion cylindrique. Le diamètre de la portion cylindrique interne est légèrement inférieur à celui de la chambre de mélange en amont dudit évasement. La pente du convergent est de l'ordre de 10 environ. Toujours selon l'invention, la buse d'éjection comporte un divergent interne et une extrémité interne cylindrique d'épaisseur mince et dont l'enveloppe externe contitue la paroi intérieure de la tuyère. I1 existe ainsi entre le jet primaire constitué par le mélange d'eau et d'air primaire et le flux d'air secondaire, un espace très mince favorisant une sorte de frippage du pourtour du jet central et on observe une atomisation des particules d'eau et la formation de cristaux d'ensemencement. Ce frippage est également provoqué par la différence des vitesses du jet central principal et du flux d'air secondaire. Selon une autre disposition préférentielle de l'invention, le canon est constitué d'un corps creux moulé comportant - une tubulure suivie d'une cavité pour l'arrivée d'eau et d'une autre tubulure suivie d'une autre cavité pour l'arrivée d'air, - des chambres reliées auxdites cavités et définies par des cloisons radiales : - une chambre pour l'eau disposée entre deux autres chambres réservées à l'air primaire et l'air secondaire respectivement, et - un fourreau pour l'air secondaire qui s' étend depuis la chambre dudit air secondaire jusqu'à l'extrémité du canon où se situe la tuyère. Toujours selon l'invention, le corps du canon comporte un alésage central pour accueillir une sorte de cartouche constituée de trois pièces distinctes disposées sur l'axe dudit alésage : - l'injecteur d'air primaire, - la chambre de mélange dont I'extrémité aval constitue la buse d'éjection, munie de moyens de centrage par rapport au fourreau et - la tuyère munie d'une bride pour serrer l'ensemble par rapport à l'extrémité dudit fourreau. L'invention sera encore détaillée à l'aide de la description suivante d'un mode de réalisation et des dessins annexés, donnés à titre indicatif, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale du canon selon l'invention ; - la figure 2 est une coupe partielle de l'extrémité du canon montrant la tuyère d'éjection d'air secondaire - la figure 3 illustre l'ensemble des éléments insérés dans le corps du canon, formant une sorte de cartouche. Le canon à neige est constitué d'un corps creux 1 obtenu par moulage. Ce corps comporte une tubulure 2 d'arrivée d'eau sous pression et une tubulure 3 d'arrivée d'air sous pression. La tubulure 2 se prolonge dans le corps 1 par une cavité 2' qui dessert une chambre 4 de forme annulaire centrée sur l'axe longitudinal 5 du canon. La tubulure 3 se prolonge, de la meme façon, par une cavité 3' qui dessert une première chambre 7 située en amont dans le corps 1 c'est-à-dire avant la chambre 4, et une seconde chambre 8 située en aval ; en fait les chambres 7 et 8 se situent de part et d'autre de la chambre 4, et elles ont également une forme annulaire centrée elle aussi sur l'axe 5. Au-delà de la chambre 8, le corps 1 se prolonge par un fourreau 9, lequel fourreau constitue l'enveloppe extérieure d'une chambre tubulaire 10 dont le rôle sera explicité plus loin. On remarque que la chambre 4 est délimitée par des cloisons radiales 47 et 48 communes avec les chambres 7 et 8 respectivement. La chambre 7 est délimitée par la cloison 47 commune avec la chambre 4 et par la paroi radiale 71 qui constitue le fond du corps 1. La chambre 8 est délimitée par la cloison 48 commune avec la chambre 4 et la paroi radiale 81 du corps 1 à partir de laquelle s'étend le fourreau 9. Les cloisons 47, 48 et les parois 71 et 81 sont toutes disposées radialement, ctest-à-dire perpendiculaires à l'axe principal 5. Le corps 1 renferme une sorte de cartouche 11 détaillée figure 3. Cette cartouche 11, centrée sur l'axe 5, s'enfile dans le corps 1 et en particulier dans le fourreau 9, et dans les alésages 12 et 13 aménagés respectivement au niveau des cloisons 47 et 48. Cette cartouche 11 prend appui sur la face interne de la paroi 71 du corps 1. Cette cartouche 11 est constituée des trois éléments suivants - l'injecteur 14 d'air comprimé, - un tube principal 15 dont la partie centrale constitue la chambre de mélange 16 et l'extrémité aval la buse d'éjection 17, - une tuyère 18 qui peut comporter, comme représenté figures 1 et 2, de façon monobloc, une bride 19 pour fixer l'ensemble des éléments constituant la cartouche 11 sur l'extrémité 20 du fourreau 9. Le tube principal 15 est centré dans le corps 1 et en particulier dans les cloisons 47, 48 et le fourreau 9. Le tube 15 comporte un cylindrage 21 muni d'une gorge 22 pour recevoir un joint d'étanchéité, non représenté. Ce cylindrage 21 est ajusté dans l'alésage 13 de la cloison 48. On remarque, sur l'extrémité aval du tube principal 15, des ailettes radiales 23 en nombre suffisant pour centrer ledit tube dans l'alésage interne du fourreau 9. En amont du cylindrage 21 du tube 15, on trouve, de façon monobloc, une bague cylindrique 24 percée d'orifices qui permettent le passage de l'eau sous pression provenant de la chambre 4. Le tube 15 comporte encore, en amont de la bague 23, un cylindrage 25 muni d'une rainure 22' pour un joint d'étanchéité non représenté ; ce cylindrage 25 est ajusté dans l'alésage 12 de la cloison 47. Cette extrémité amont du tube 15 comporte un alésage interne 26 qui sert à centrer l'injecteur 14. Cet injecteur 14 comporte à cet effet un cylindrage 27 muni d'une gorge 28 pour un joint d'étanchéité non représenté et un épaulement 29 dans un plan perpendiculaire à l'axe principal 5 ; cet épaulement 29 vient en contact avec la face d'extrémité 30 du tube 15. On obtient ainsi un positionnement très précis de l'injecteur 14 par rapport au tube 15 et en particulier par rapport à la chambre de mélange 16. Cet injecteur 14 comporte, disposée dans la chambre 7, en amont de son épaulement 29, une portion de cylindre 31 centrée sur l'axe 5, munie d'orifices 32 de section relativement faible de façon à pouvoir retenir les cristaux de glace qui pourraient être véhiculés par l'air sous pression. On remarque aussi que la portion cylindrique 31 est centrée dans l'alésage 13 de la cloison 47, sur une petite portée. La face arrière 33 de l'injecteur 14 est en appui sur la paroi 71 du corps 1. L'injecteur 14 est pressé contre la paroi 71 du corps 1 au moyen du tube 15 et en particulier de la face d'extrémité amont 30 du tube 15 en contact avec l'épaulement 29 de l'injecteur. Le tube 15 est maintenu en position au moyen de la tuyère 18 et en particulier de sa face 34 située en amont et qui prend appui sur le côté aval des ailettes 23. Le serrage de la bride 19 de la tuyère 18, au moyen des vis 35, permet l'assemblage des trois éléments formant la cartouche, dans le corps 1 du canon. De plus, le centrage des pièces les unes par rapport aux autres est automatique l'injecteur 14 est directement centré sur l'extrémité arrière de la chambre de mélange 16 et la tuyère 18 est centrée dans l'alésage interne du fourreau 9 de même que les ailettes 23 de centrage de l'extrémité aval du tube 15, ctest-à-dire de la buse d'éjection. L'injecteur 14 comporte, en aval de la chambre 7, un convergent 35 qui s 'étend jusqu a l'entrée de la chambre de mélange 16, pénétrant légèrement cette dernière. La surface externe du convergent 35 assure le guidage de la veine d'eau sous pression dans l'entrée de la chambre de mélange 16 ; cette entrée de la chambre de mélange 16 comporte une entrée en forme de convergent arrondi 36. La chambre de mélange se présente sous la forme d'un tube dont la cavité centrale est cylindrique depuis l'entrée 36 jusqu a une cavité tronconique 37 située en amont de la buse d'éjection 17. Cette cavité 37 débute par un évasement brusque au moyen d'une paroi radiale 38 en forme de couronne à partir de laquelle on trouve un convergent 39. La distance qui sépare cette paroi 38 de l'entrée de la chambre de mélange, est comprise entre 5 et 12 fois le diamètre interne de cette chambre de mélange. Ce convergent 39 a une pente de l'ordre de 100. A l'extrémité du convergent 39 on trouve un col 40, cylindrique, dont le diamètre est légèrement inférieur au diamètre interne de la chambre de mélange 16, de l'ordre de dix pour cent en diamètre. La longueur du col 40 est du même ordre que la longueur du divergent 41 de la buse d'éjection 17. La vitesse du jet au niveau du col 40 est voisine de la vitesse du son. L'extrémité de la buse 17, après le divergent 41, comporte une portion cylindrique 42 de faible longueur qui s 'étend jusqu'à l'extrémité 43 du tube 15. L'extrémité 43 du tube 15 a une épaisseur relativement faible qui apparaît plus en détail figure 3, cette épaisseur correspond à l'espace qui sépare le jet principal du flux d'air secondaire. Le tube 15 définit avec le fourreau 9, la chambre 10 dans laquelle circule l'air sous pression en aval de la chambre 8. La chambre 10 présente une forme tubulaire qui s 'étend depuis la chambre 8 jusqu'à la tuyère 18, laquelle tuyère comporte, derrière les ailettes 23, en aval, un convergent dont la pente est de l'ordre de 20 suivi d'un col 45 relativement étroit à partir duquel on trouve un divergent 46 dont la pente est de l'ordre de 4 . La paroi externe cylindrique 50 de la buse d'éjection 17 canalise, avec le convergent 44, le col 45 et le divergent 46, l'air secondaire qui circule dans la tuyère. L'air comprimé circule à très faible vitesse dans la chambre 10. I1 est animé en revanche d'une vitesse très importante proche ou égale à la vitesse du son au niveau du col 45. Au-delà du col 45, la vitesse de l'air augmente ; l'air se détend. Cette détente, dans le divergent 46, s'accompagne d'une chute de température qui peut atteindre - 700. Ce flux d'air froid enveloppe le jet principal constitué du mélange d'eau et d'air primaire. La section de passage de l'air secondaire au niveau du col 45 de la tuyère est de l'ordre de 20 à 30 pour cent de la section de passage de l'air primaire au niveau de l'éjecteur 14. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. - REVENDICATIONS 1.- Canon à neige du type haute pression pulvérisant un mélange d'air et d'eau comprenant : - une tubulure (2) d'arrivée d'eau sous pression prolongée par une chambre de mélange (16) qui se termine par une buse d'éjection (17), - une tubulure (3) d'arrivée d'air sous pression, prolongée par un injecteur (14) qui débouche à l'entrée de ladite chambre de mélange (16), au centre de l'arrivée d'eau, caractérisé en ce qu il comporte, autour de ladite buse d'éjection, une tuyère annulaire (18) amenant de l'air secondaire sous pression pour envelopper le jet principal constitué du mélange d'eau et d'air primaire. 2.- Canon à neige selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tuyère (18) et l'injecteur (14) comportent une arrivée commune d'air sous pression. 3.- Canon à neige selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tuyère (18) comprend, de l'amont vers l'aval, un convergent (44), un col (45) étroit où l'air secondaire atteint une vitesse sonique, puis un divergent (46) à très faible pente, pour réaliser une détente de l'air comprimé permettant d'atteindre des températures de l'ordre de - 70". 4.- Canon à neige selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de mélange (16) en forme de tube cylindrique allongé muni, en amont de la buse d'éjection (17), d'une cavité (37) qui comprend un évasement brusque suivi d'un convergent (39) puis d'un col (40) dont le diamètre interne est légèrement inférieur à celui de ladite chambre de mélange (16) au niveau de l'évasement. 5.- Canon à neige selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la buse d'éjection (17) comporte un divergent interne (41) et une extrémité interne cylindrique (42) dont l'épaisseur est relativement mince et dont l'enveloppe constitue la paroi intérieure de la tuyère (18). 6.- Canon à neige selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un corps (1) creux, moulé, comportant - une tubulure (2) et une cavité (2') pour l'arrivé d'eau et une tubulure (3) et une cavité' (3') pour l'arrivée d'air, - des chambres (4, 7 et 8) définies par des parois et des cloisons radiales (47, 48, 71 et 81) : une chambre (4) pour l'eau disposée entre deux chambres (7 et 8) pour l'air, et - un fourreau (9) qui s'étend depuis la chambre (8) de l'air secondaire jusqu'à l'extrémité du canon où se situent la tuyère (18) et la buse d'éjection (17). 7.- Canon à neige selon la revendication 6, caractérisé en ce que le corps (1) comporte un orifice central pour accueillir, disposées sur un même axe (5), plusieurs pièces distinctes formant une sorte de cartouche (11) : - l'injecteur (14), - la chambre de mélange (16) dont l'extrémité aval constitue la buse d'éjection (17) et comporte des moyens de centrage en contact avec la paroi interne du fourreau (9), - la tuyère (18), munie d'une bride (19) pour serrer l'ensemble de la cartouche (11) par rapport à l'extrémité (20) dudit fourreau (9). 8.- Canon à neige selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'injecteur (14) comporte, d'une part, une portion cylindrique (31) ajourée permettant le passage de l'air primaire, qui est en appui sur le fond (71) de la chambre d'air primaire, et, d'autre part, un cylindrage (27) permettant son centrage et positionnement dans un alésage (26) aménagé à l'extrémité du tube principal (15), lequel alésage se situe à l'extrémité amont dudit tube, au-delà de la portion cylindrique (24) ajourée permettant le passage de l'eau, au niveau de la cloison (47) séparant la chambre d'air primaire et la chambre d'eau sous pression. 9.- Canon à neige selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'extrémité amont de la tuyère (14) est en appui sur des ailettes (23) servant à centrer la buse d'éjection (17) dans le fourreau (9), de façon à immobiliser le tube principal (15) et l'injecteur (14), lors du serrage de la bride (19) de ladite tuyère (18). 10.- Canon à neige selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'évasement brusque de la cavité (37) consiste en une paroi (38) qui se situe à une distance de l'entrée de la chambre de mélange (16) comprise entre 5 et 12 fois le diamètre interne de ladite chambre.