Brevet FR2725502A1 — publié le 19960412

La présente invention est relative à une machine utilisant une turbine à expansion pour créer une chute de neige artificielle. Un exemple d'une telle machine déjà connue est du type à compresseur et à turbine à expansion. Cette machine comporte, comme représenté sur la Fig. 3, un dispositif de création de vent ou courant froid combinant une turbine à expansion 2, pour détendre de manière adiabatique, et refroidir, de l'air, et un compresseur 1 pour comprimer l'air, prévus coaxialement à la turbine à expansion 2, ainsi que des buses ou tuyères 6 pour pulvériser de l'eau qui est délivrée du côté refoulement de la turbine à expansion 2 à partir d'une pompe à eau 8, par l'intermédiaire d'une conduite 9 d'alimentation en eau. Le compresseur 1, qui est entraîné par la turbine à expansion 2, comprime l'air délivré par une conduite d'aspiration 7.Cet air comprimé est refroidi par des refroidisseurs intermédiaires 3 et 4, et il est introduit dans la turbine à expansion 2 pour être adiabatiquement détendu et refroidi, pour devenir ensuite un vent ou courant froid, de même que pour entraîneur la turbine expansion. Le vent froid est délivré en sortie dans une conduite 5 prévue du côté refoulement de la turbine à expansion 2, de l'eau est pulvérisée dans celui-ci par les buses 6, et la neige est ainsi créée. Un autre exemple d'une telle machine déjà connue est du type à générateur à arbre et à turbine à expansion.Cette machine comporte, comme montré sur la Fig. 4, un dispositif de création de vent ou courant froid combinant une turbine à expansion 2 pour adiabatiquement détendre, et refroidir, l'air, et un générateur à arbre 12 consistant en un stator 10 et un rotor il pour convertir l'énergie d'expansion de l'air en énergie électrique, ces deux dispositifs étant prévus coaxialement à la turbine d'expansion 2, et des tuyères ou buses 6 pour pulvériser de l'eau délivrée du côté refoulement de la turbine à expansion 2 à partir d'une pompe à eau 8, par l'intermédiaire d'une conduite 9 d'alimentation en eau.L'air introduit dans la turbine à expansion 2 à partir d'une conduite d'aspiration 7 est adiabatiquement détendu et refroidi par la turbine à expansion 2 pour devenir un vent froid, de même que pour entraîner la turbine à expansion 2. Le vent froid est délivré dans une conduite 5 prévue du côté refoulement de la turbine à expansion 2, de l'eau est pulvérisée dans celle-ci par les buses 6, et la neige est ainsi créée. De plus, du fait de l'action électromagnétique entre le rotor 11, entraîné par la turbine à expansion 2, et le stator 10, le générateur à arbre 12 engendre une énergie électrique. Dans les machines conventionnelles ci-dessus du type à compresseur et à turbine à expansion, du fait que toute l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine d'expansion 2 devient une énergie d'entraînement pour le compresseur coaxial 1, l'énergie de l'air à la sortie du compresseur 1 est importante, et il en résulte que la température de l'air devient élevée. Par conséquent, de manière à maintenir un courant froid contrôlé à la sortie de la turbine à expansion 2, la température accrue de l'air doit être abaissée à une valeur spécifiée, ce qui crée la difficulté qui réside en ce que des refroidisseurs intermédiaires 3 et 4 de grandes dimensions sont inévitablement nécessaires. Au surplus, dans la machine conventionnelle cidessus du type à générateur à arbre et à turbine à expansion, du fait que toute l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion 2 est convertie en énergie électrique, bien qu'un refroidisseur intermédiaire devienne non nécessaire et que le dispositif soit plus petit, il existe une difficulté qui réside en ce qu'il faut avoir recours à des modifications ou à une nouvelle construction des équipements de réception de l'énergie, ce qui augmente les coûts initiaux. Un but de la présente invention est par conséquent de fournir une machine pour créer une chute de neige artificielle qui évite les inconvénients ci-dessus mentionnés des machines de l'art antérieur. A cet effet, suivant un premier aspect, la machine selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte une turbine à expansion pour adiabatiquement détendre, et refroidir, l'air ; un générateur à arbre et un compresseur prévus respectivement coaxialement à ladite turbine à expansion ; un dispositif de refroidissement d'air pour refroidir l'air comprimé par ledit compresseur et l'introduire dans ladite turbine à expansion ; et des moyens de pulvérisation pour pulvériser de l'eau du côté refoulement de ladite turbine à expansion. Suivant un second aspect, l'invention concerne une machine pour créer une chute de neige artificielle qui est caractérisée en ce qu'elle comporte : une turbine à expansion pour adiabatiquement détendre, et refroidir, l'air; un générateur à arbre et un compresseur pour refouler dans l'atmosphère un air de refoulement, prévus respectivement coaxialement à ladite turbine à expansion ; et des moyens de pulvérisation pour pulvériser de l'eau du côté refoulement de ladite turbine à expansion. Dans la machine suivant le premier aspect ci-dessus de l'invention, l'air, qui est comprimé par le compresseur entrainé par la turbine à expansion, est refroidi par un dispositif de refroidissement d'air, puis il est adiabatiquement détendu par la turbine à expansion pour devenir un vent ou courant froid. Celui-ci est refoulé par la turbine à expansion, de l'eau y est pulvérisée par les moyens de pulvérisation, ce qui entraîne la création de la neige. Du fait qu'un générateur à arbre et un compresseur sont prévus coaxialement à la turbine à expansion, l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion est distribuée et convertie en une énergie de compression par le compresseur et une énergie électrique par le générateur à arbre. Par conséquent, l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion peut être distribuée, suivant un bon équilibre, pour le travail de compression de l'air dans le compresseur et pour le travail électrique du générateur à arbre, de sorte que le rendement d'expansion adiabatique de la turbine à expansion peut être augmenté et qu'un vent froid d'une température suffisamment basse peut être créé.Au surplus, le dispositif de refroidissement de l'air peut être plus petit, le dispositif peut être rendu compact et, en même temps, le générateur à arbre peut être d'une capacité plus faible et des adjonctions ou des modifications aux équipements environnants peuvent être rendues moins importantes. Dans la machine suivant le second aspect ci-dessus de l'invention, un vent froid, réalisé en étant adiabatiquement détendu et refroidi dans la turbine à expansion, est délivré en sortie, de l'eau est pulvérisée dans celui-ci par les moyens de pulvérisation, ce qui provoque la création de la neige. De plus, comme dans le premier aspect ci-dessus de l'invention, du fait qu'un générateur à arbre et un compresseur sont prévus coaxialement à la turbine à expansion ou à détente, l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion est distribuée et convertie, suivant un bon équilibrage, pour un travail de compression par le compresseur et un travail électrique par le générateur à arbre. De plus, du fait que l'air de sortie dudit compresseur est déchargé dans l'atmosphère, il n'est pas nécessaire de prévoir un refroidisseur d'air pour refroidir l'air comprimé par le compresseur, et l'introduire dans la turbine à expansion, comme cela était le cas dans le premier aspect de l'invention, de sorte que le dispositif peut être rendu encore plus compact. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre de deux modes de réalisation préférés de l'invention, et en référence aux dessins annexés qui font partie de la description et dans lesquels Fig. 1 est une vue schématique montrant un premier mode de réalisation préféré de la présente invention ; Fig. 2 est une vue schématique montrant un second mode de réalisation préféré de la présente invention Fig. 3 est une vue schématique montrant une machine de l'art antérieur pour créer une chute de neige artificielle, cette machine étant du type à compresseur et à turbine à expansion ; et Fig. 4 est une vue schématique montrant une machine de l'art antérieur pour créer une chute de neige artificielle, cette machine étant du type à générateur à arbre et à turbine à expansion. On a représenté sur la Fig. 1, de manière schématique et en coupe axiale, une machine établie selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention. La référence numérique 1 désigne un compresseur auquel est délivré, par une conduite d'aspiration 7, de l'air comprimé à haute pression et à basse température, la pression étant par exemple de 6 x 105 à 7 x 105 Pa et la température étant par exemple de 4 à 60 C ; la référence numérique 12 désigne un générateur à arbre comportant un stator 10 et un rotor 11, ce générateur 12 et le compresseur 1 étant prévus coaxialement à une turbine à expansion ou à détente 2 pour adiabatiquement détendre, et refroidir, l'air, de telle façon que le rotor 11 du générateur 12 et le compresseur 1 sont entrainés par la turbine 2. Le côté refoulement du compresseur 1 est relié au côté aspiration de la turbine à expansion 2 par le biais d'un refroidisseur intermédiaire primaire 3 et d'un refroidisseur intermédiaire secondaire 4. Dans une conduite 5 prévue du côté refoulement de la turbine à expansion 2, on prévoit une pluralité de tuyères ou buse 6 pour pulvériser de l'eau qui est délivrée à partir d'une pompe à eau 8 par l'intermédiaire d'une conduite 9 d'alimentation en eau, montée sur le côté refoulement de la pompe 8 et aboutissant aux buses 6. Dans ce premier mode de réalisation préféré de la présente invention, de l'air à haute pression et à basse température, par exemple comme indiqué précédemment à une pression de 6 x 105 à 7 x 105 Pa et à une température de 4 à 6 C, est amené par la conduite d'aspiration 7 et il est encore comprimé par le compresseur 1 entraîné par l'énergie d'expansion ou de détente de l'air dans la turbine coaxiale 2 à expansion pour devenir de l'air à haute température et à haute pression. Cet air à haute température et à haute pression est refroidi par le refroidisseur intermédiaire primaire 3 et le refroidisseur intermédiaire secondaire 4 pour devenir de l'air à haute pression à une température de 100 C ou moins. Cet air à haute pression ainsi refroidi est introduit dans la turbine à expansion 2 pour être adiabatiquement détendu. On obtient ainsi un vent ou un courant froid à basse pression et à une température de -130 à -1000 C, et la turbine à expansion est également entraînée. Ce courant froid à basse pression refroidit l'eau qui est pulvérisée dans la conduite 5 prévue du côté refoulement de la turbine à expansion à partir des buses 6 pour engendrer de la neige. La turbine à expansion 2 est entraînée par l'air détendu de manière adiabatique, de sorte que le rotor 11 du générateur à arbre 12 et le compresseur 1, qui sont prévus coaxialement à la turbine, sont entraînés. Le compresseur ainsi entrainé comprime l'air, comme mentionné ci-dessus, et le rotor 11 du générateur à arbre 12, qui tourne à grande vitesse, engendre une énergie électrique par action électromagnétique avec le stator 10. Ainsi, l'énergie d'expansion ou de détente de l'air dans la turbine à expansion 2 est distribuée et convertie en un travail de compression de l'air par le compresseur 1 et en un travail électrique par le générateur à arbre 12. Par conséquent, l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion 2 peut être distribuée, suivant une bonne répartition, pour le travail de compression de l'air par le compresseur 1 et pour le travail électrique dans le générateur à arbre 12, de sorte que le rendement de détente adiabatique de la turbine à expansion peut être augmenté et qu'un vent froid d'une température suffisamment basse peut être engendré.De plus, l'accroissement de la température de l'air par compression dans le compresseur 1 est supprimé jusqu'a un faible niveau et le dispositif peut être rendu compact ; au surplus, le générateur à arbre qui engendre une énergie électrique peut être d'une faible capacité, et des adjonctions ou des modifications aux équipements environnants peuvent être rendues moins volumineuses. On a schématiquement représenté sur la Fig. 2, en coupe axiale, une machine établie selon un second mode de réalisation préféré de l'invention. Ce second mode de réalisation préféré diffère du premier mode de réalisation ci-dessus décrit en ce que l'air comprimé à haute pression et à basse température, par exemple d'une pression de 6 x 105 à 7 x 105 Pa et d'une température de 4 à 60 C, est délivré au côté aspiration de la turbine à expansion ou à détente 2 par une conduite d'aspiration 7 et en ce que le compresseur 1 aspire l'air atmosphérique par un orifice 13 d'aspiration d'air, et l'air comprimé par ce compresseur 1 est refoulé dans l'atmosphère à travers un orifice 14 de refoulement d'air ; ainsi, les refroidisseurs intermédiaires primaire et secondaire 3 et 4 sont supprimés. Il n'existe pas d'autre différence entre les deux modes de réalisation.Par conséquent, les constituants correspondants de la Fig. 2 sont désignés par les mêmes références numériques que celles qui sont utilisées dans la Fig. 1, à la description de laquelle on pourra se référer sans qu'il soit nécessaire de se répéter. Dans ce second mode de réalisation préféré, de l'air à haute pression et à basse température, par exemple 6 x 105 7 x 105 Pa et 4 à 6 C, délivré par la conduite d'aspiration 7, est détendu adiabatiquement dans la turbine à expansion 2, et on obtient un vent ou courant froid à basse pression d'une température de -130 à -80 C, et la turbine à expansion 2 est également entraînée. Ce courant froid à basse température, qui est le même que dans le premier mode de réalisation préféré, refroidit l'eau qui est pulvérisée dans la conduite 5, prévue du côté refoulement de la turbine à expansion 2, à travers les buses 6 pour engendrer de la neige. La turbine à expansion 2 est entraînée par l'air détendu de manière adiabatique, de sorte que le rotor 11 du générateur à arbre 12 et le compresseur 1, prévus coaxialement à la turbine, sont également entraînés. Le compresseur 1 ainsi entraîné comprime l'air atmosphérique aspiré à travers l'orifice d'entrée 13 et le refoule à l'état comprimé dans l'atmosphère à travers l'orifice de refoulement 14, et le générateur à arbre 12 engendre une énergie électrique, comme dans le premier mode de réalisation cidessus. Ainsi, dans ce second mode de réalisation préféré de la présente invention, l'énergie d'expansion ou de détente de l'air dans la turbine à expansion 2, pour obtenir un courant ou vent froid engendrant la neige artificielle, est distribuée, suivant un bon équilibre, pour un travail de compression de l'air par le compresseur 1 et un travail électrique par le générateur à arbre 12 ; de plus, les refroidisseurs intermédiaires primaire et secondaire 3 et 4, qui étaient utilisés dans le premier mode de réalisation, ne sont plus nécessaires, et le dispositif peut être rendu encore plus compact. Dans une machine suivant le premier aspect de la présente invention, du fait qu'on prévoit un générateur à arbre et un compresseur montés coaxialement à la turbine à expansion, l'énergie d'expansion ou de détente de l'air dans la turbine à expansion peut être convertie, suivant une bonne répartition, en une énergie électrique engendrée par le générateur à arbre et en une énergie de compression de l'air par le compresseur, le rendement de la détente adiabatique de la turbine à expansion peut être augmenté, et un courant ou vent froid d'une température suffisamment basse peut être engendré. Du fait que l'énergie d'expansion de l'air dans la turbine à expansion est distribuée en deux parties, à savoir une énergie de compression de l'air et une énergie électrique, un refroidisseur, pour refroidir l'air dont la température a augmenté du fait de la compression par le compresseur , peut être rendu plus petit et compact, le générateur à arbre peut être d'une capacité plus faible et les équipements ou analogues de réception de l'énergie peuvent également être rendus plus petits. Dans la machine suivant le second aspect de la présente invention, du fait qu'un générateur à arbre et un compresseur sont prévus coaxialement à la turbine à expansion, comme dans le premier aspect de l'invention, l'énergie d'expansion ou de détente de l'air dans la turbine à expansion peut être convertie, suivant une bonne répartition, en une énergie électrique engendrée par le générateur à arbre et une énergie de compression de l'air par le compresseur. De plus, du fait que l'air comprimé par le compresseur est refoulé dans l'atmosphère, il n'est pas nécessaire de prévoir un refroidisseur pour l'air comprimé par le compresseur, et le dispositif peut par conséquent être rendu plus compact. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits ; on pourrait au contraire concevoir diverses variantes sans sortir pour autant de son cadre. REVENDICATIONS 1. Machine pour créer une chute de neige artificielle, caractérisée en ce qu'elle comporte une turbine (2) à expansion ou à détente pour adiabatiquement détendre, et refroidir, de l'air un générateur à arbre (12) et un compresseur (11) prévus respectivement coaxialement à ladite turbine à expansion (2); un dispositif (3,4) de refroidissement d'air pour refroidir l'air comprimé par ledit compresseur (1) et l'introduire dans la turbine à expansion ; et des moyens de pulvérisation (6) pour pulvériser de l'eau du côté refoulement de ladite turbine à expansion (2). 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'air délivré au compresseur (1) est de l'air à haute pression et à basse température, par exemple à une pression de 6 x 105 à 7 x 105 Pa et à une température de 4 à 60 C. 3. Machine pour créer une chute de neige artificielle, caractérisée en ce qu'elle comporte une turbine à expansion ou à détente (2) pour adiabatiquement détendre, et refroidir, de l'air un générateur à arbre (12) et un compresseur (1) pour refouler l'air de sortie dans l'atmosphère, le générateur (12) et le compresseur (1) étant prévus respectivement coaxialement à ladite turbine à expansion (2); et des moyens de pulvérisation (6) pour pulvériser de l'eau du côté refoulement de ladite turbine à expansion (2). 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'air délivré dans la turbine à expansion (2) est de l'air à haute pression et à basse température, par exemple à une pression de 6 x 105 à 7 x 105 Pa et à une température de 4 à 60 C.