CH623651A5

CH623651A5 -

Info

Publication number: CH623651A5
Application number: CH1407577A
Authority: CH
Inventors: Everett Frank Kircher; James Lee Dilworth
Original assignee: Boyne Mountain Lodge
Priority date: 1976-11-18
Filing date: 1977-11-17
Publication date: 1981-06-15
Also published as: FR2371649B1; FR2371649A1; CA1072756A; AT369889B; IT1090971B; JPS6244290Y2; JPS5364858A; ATA825777A; JPS6198960U; US4105161A

Description

La présente invention concerne une machine pour faire de la neige artificielle et un procédé pour sa mise en action.

Les procédés ou machines analogues de la technique antérieure comme, par exemple, la machine que décrit le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3979061 utilisent un ou plusieurs ajutages disposés de manière à projeter soit de l'eau, soit un mélange d'eau et d'air comprimé dans un puissant courant d'air dont la pression est sensiblement égale à la pression atmosphérique, ce qui solidifie en les cristallisant les gouttelettes d'eau qui tombent sur le sol sous forme de neige artificielle. Un inconvénient de toutes ou presque toutes ces machines vient de ce qu'une partie des gouttelettes d'eau injectées dans le courant d'air retombent sur le sol à la sortie de la machine avant leur cristallisation complète, phénomène auquel on donne parfois le nom d'égouttage. En s'accumulant après être entrées en collision avec le sol, ces gouttelettes partiellement cristallisées peuvent former des plaques de glace qui sont indésirables, peuvent être dangereuses ou bien détériorer la couche de neige existante, qu'elle soit naturelle et/ou artificielle.

On admet en général que la quantité de neige produite est fonction de la quantité d'eau utilisée, mais, dans certaines conditions ambiantes de température et d'humidité et pour un certain débit du courant d'air, il arrive que seule une quantité d'eau limitée puisse être pulvérisée dans ce courant d'air et produise de la neige poudreuse de bonne qualité. L'eau excédentaire peut provoquer le phénomène d'égouttage précédemment évoqué et/ou un dépôt de neige mouillée. Une machine donnée produit donc de la neige dont la quantité et la qualité varient plus ou moins selon les conditions atmosphériques. Dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3979061, le dispositif destiné à permettre d'obtenir le meilleur rapport possible entre la quantité et la qualité de la neige est constitué par un ou plusieurs pulvérisateurs d'eau qui, situés à la périphérie du courant d'air, peuvent être mis en œuvre séparément, chacun d'eux coopérant avec un injecteur d'air comprimé situé extérieurement par rapport à lui; cet air comprimé contribue à disperser les gouttelettes sortant du pulvérisateur correspondant dans le courant d'air, en améliorant à la fois la qualité et la quantité de la neige. Il s'avère toutefois que, dans certaines conditions atmosphériques, cette machine ne fait que réduire sans le supprimer le phénomène d'égouttage précité.

La présente invention vise donc à créer une machine et un procédé capables de produire de la neige artificielle en améliorant le rapport précité entre sa qualité et sa quantité pour une large gamme de conditions climatiques et/ou en réduisant ou en supprimant le phénomène d'égouttage évoqué ci-dessus. A cet effet, la machine selon l'invention est caractérisée comme il est dit dans la revendication 1, et le procédé, pour sa mise en action comme il est dit dans la revendication 6.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple sur lesquels :

la fig. 1 montre partiellement de profil une forme de réalisation actuellement avantageuse de la machine selon l'invention; la fig. 2 montre de face cette même machine;

la fig. 3 est une coupe selon la ligne 3-3 de la fig. 2;

les fig. 4 et 5 montrent de profil le pulvérisateur d'eau et l'injecteur de noyaux de cristallisation représentés sur les fig. 1 et 3, et les fig. 6 et 7 représentent respectivement de face et de profil le mécanisme destiné à régler l'angle d'incidence de la machine des fig. 1 à 3, la fig. 6 étant une coupe selon la ligne 6-6 de la fig. 7.

Comme le montrent ces figures, la machine comporte un ventilateur à flux axial ou soufflante 10 s'articulant autour d'axes 11 dans un étrier 12 que supporte une base tripode 14, ce qui lui permet de pivoter de 360° par rapport à cette base autour d'un axe vertical. Comme le montre mieux la fig. 1, un élément horizontal arrière 16 de la base 14 supporte une boîte électronique 18 de dérivation et de commande dont les interrupteurs ou commutateurs seront précisés ci-après. L'étrier 12 et la base 14

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constituent un assemblage soudé de cornières ou de tubes que supportent de préférence des roues munies de gros pneumatiques à basse pression (non représentées) qui permettent de transporter la machine. Un dispositif d'ancrage 20 (fig. 1) part d'un ou de plusieurs des pieds de la base 14 afin d'immobiliser la machine pendant sa mise en œuvre. La soufflante 10 comporte un ventilateur 26 dont un moteur électrique 22 fait tourner la rangée périphérique de pales radiales 28. Une rangée circulaire d'ailettes 30 fixées dans un capot ou logement cylindrique 24, dont le diamètre est de préférence constant sur toute sa longueur, supporte coaxialement le moteur 22. Ces ailettes, ou aubes 30, vues en coupe radiale, sont de préférence incurvées de manière à transformer le courant d'air hélicoïdal engendré par le ventilateur 26 en un puissant courant d'air à peu près rectiligne et à la pression atmosphérique.

A l'extrémité arrière ou aspirante du capot 24 est assujettie une couronne évasée 32 recouverte d'une grille 34 à larges mailles, essentiellement destinée à protéger du ventilateur 26 les mains de l'opérateur de la machine. Une grille à mailles étroites empêcherait en outre les feuilles, brindilles, etc., de passer dans le courant d'air, mais il s'avère en pratique qu'elle présente l'inconvénient d'être plus ou moins obstruée par la glace et les débris, ce qui réduit le rendement global de la machine. L'étrier 12 et la base 14 (fig. 1) maintiennent la soufflante 10 de 1 m environ au-dessus du sol de façon à éviter autant que possible qu'elle n'aspire des feuilles et des brindilles ou débris analogues. Une bride périphérique 37 de l'extrémité dégagée de sortie du capot 24 (fig. 1 et 3) supporte un collecteur annulaire 38, d'où part un raccord 36 communiquant par un tuyau 40 avec une source d'alimentation en eau (non représentée).

Une rangée semi-circulaire de lances d'eau équidistantes 42 partent du collecteur 38 vers l'avant, parallèlement à et au-dessus de l'axe 43 de la soufflante (fig. 2), afin de pulvériser de l'eau de haut en bas dans le jet d'air qui sort du capot 24. Comme le montrent mieux les fig. 1,3 et 4, chacune de ces lances ou ajutages 42 comprend un raccord 44 vissé sur un embout mâle 45, lui-même soudé sur le collecteur 38. Un raccord mâle 48 relie à ce raccord 44 un raccord coudé 46 dans l'orifice avant duquel se visse un ajutage 50 en titre-bouchon. Il s'avère à l'usage que des résultats satisfaisants sont obtenus si le raccord coudé 46 fait à sa sortie un angle de 16° environ avec l'axe 43 de la soufflante.

Des supports 56 rayonnant à partir du collecteur 38 supportent deux collecteurs incurvés 52, 54 d'où partent parallèlement à l'axe 43, mais à plus grande distance de ce dernier que les lances 42, des pulvérisateurs d'eau 58 qui peuvent être identiques à ces lances, mais qui sont en l'occurrence et de préférence constitués, pour augmenter la souplesse de fonctionnement de la machine, de huit ajutages du type TFIONN fabriqués par la société précitée Bete Fog Nozzle, Inc. Chacun des collecteurs 52, 54 communique par l'intermédiaire d'un tuyau 60 ou 62 avec un robinet 64 ou 66 monté sur le collecteur 38, ce qui permet à l'opérateur de la machine de mettre à volonté en œuvre les pulvérisateurs de chacun des collecteurs en question en fonction des conditions climatiques.

Comme le montrent les fig. 1,2, 3 et 5, un support 72 assujettit au collecteur 38, plus bas que le courant d'air et dans le plan vertical médian de ce dernier, un injecteur 70 en bec-de-canard qui est orienté obliquement de bas en haut vers l'avant. Comme le montre mieux la fig. 5, le support 72 comporte une boutonnière 74 par laquelle passe un tenon fileté 76 solidaire de la paroi du collecteur 38 dont il part vers le centre du cercle formé par ce dernier. Cela permet de régler horizontalement l'injecteur 70 par rapport à l'orifice avant du capot. Il est possible d'introduire des rondelles ou cales 78 entre le support 72 et le collecteur 38 afin d'aligner le premier avec le capot 24 (fig. 3). L'injecteur 70 est fixé au support 72, de manière à être orienté en direction du courant d'air en faisant avec l'axe 43 du capot un angle d'environ 60°. Il communique par un premier raccord 80 avec un second raccord 82 dont l'orifice axial d'entrée communique par un robinet 84 (fig. 2 et 3) avec une source d'air comprimé (non représentée). Ce raccord 82 communique en outre radialement par un tuyau 86 (fig. 2 et 3), ainsi qu'un robinet 88, avec le collecteur d'eau 38. Le mélange d'eau et d'air comprimé qui se forme dans le raccord 82 provoque en se détendant à sa sortie de l'injecteur 70 la formation de noyaux de cristallisation dans le courant d'air.

Comme le montrent les fig. 1,2 et 3, la moitié inférieure du capot 24 contient une plaque déflectrice 90 cintrée en arc de cercle de 180° et orientée vers l'avant de bas en haut, de manière à faire avec l'axe 43 de la soufflante un angle de préférence de 20° environ. Comme le montre mieux la fig. 3, la plus grande largeur de ce déflecteur 90 est située dans un plan vertical passant par l'axe 43, et elle se rétrécit à partir de là vers ses extrémités. Son bord intérieur ou arrière 92 est en contact avec la surface interne du capot 24 auquel il est de préférence soudé sur toute sa longueur de façon à empêcher l'air de passer sous le déflecteur. Ce dernier 90 fait donc monter la partie basse du courant d'air engendré par le ventilateur 26 en la rapprochant des ajutages ou lances d'eau 42. En déviant ainsi la partie basse du courant d'air, le déflecteur 90 augmente la durée du séjour dans ce dernier des gouttelettes d'eau pulvérisée, ou des cristaux de glace, avant qu'elles retombent sur le sol. Strictement à titre d'exemple, la fig. 1 montre en traits mixtes les contours du courant d'air, des jets d'eau pulvérisée qui sortent des lances 42, 58 et du jet cristallisant d'eau et d'air comprimé qui sort de l'injecteur 70.

Une caractéristique importante de la présente machine réside en ce que les lances d'eau 42 ne sont montées que sur la moitié haute du collecteur 38, c'est-à-dire plus haut, mais pas plus bas, que l'axe 43 de la soufflante. Ces lances d'eau équidistantes 42 sont de préférence au nombre de douze et forment une rangée en arc de cercle sur 70° de part et d'autre d'un plan vertical passant par l'axe 43, comme le montre mieux la fig. 2. Les pulvérisateurs 58 sont disposés de part et d'autre de ce même plan vertical, de manière à former deux rangées de pulvérisateurs équidistants longeant des arcs de cercle de 24 à 50°. Cette localisation des ajutages 42, 58 autour seulement de la moitié haute du courant d'air, et non tout autour de lui comme dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique N° 3979061, a pour effet non seulement de réduire le phénomène précité d'égouttage, probablement parce que l'eau, projetée de haut en bas dans le courant d'air, risque moins d'en sortir avant qu'intervienne le phénomène de cristallisation, mais aussi d'augmenter à la fois la qualité et la quantité de la neige déposée, pour des conditions climatiques données.

Il s'avère à l'usage que le déflecteur 90 et les ajutages 42, 58, ainsi placés au-dessus de l'axe de la soufflante, coopèrent de manière à supprimer pratiquement le phénomène d'égouttage précédemment décrit. Il semble que ce résultat soit dû au fait que le déflecteur 90 force la partie basse du courant d'air principal à converger avec les jets d'eau pulvérisée sortant des ajutages 42, 58 suivant un angle plus grand qu'il ne le serait sans la présence de ce déflecteur. Ce plus grand angle d'incidence ne favorise pas seulement la dispersion des gouttelettes d'eau dans le courant d'air, mais il retarde aussi dans une certaine mesure la chute de ces gouttelettes pendant qu'elles traversent le courant d'air. En outre, comme on l'a déjà souligné, le déflecteur 90 augmente le parcours des gouttelettes et la durée de leur séjour dans le courant d'air et, par conséquent, la probabilité de leur cristallisation avant qu'elles se déposent sur le sol. La fig. 1 met aussi en évidence que l'injecteur 70 est protégé du courant d'air principal par le déflecteur 90. En déviant le courant d'air principal, ce déflecteur 90 tend à engendrer une zone de basse pression à la sortie de l'injecteur 70 avec lequel il semble ainsi coopérer, de manière à provoquer l'aspiration à plus grande vitesse dans le courant d'air du mélange d'eau et d'air comprimé en favorisant ainsi la formation et la dispersion des noyaux de cristallisation.

L'exemple suivant montre l'efficacité de la machine précédemment décrite. Avec une soufflante 10 débitant 450 m3 d'air à la

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minute et avec une pression d'eau à l'admission de 69 x 104 Pa, elle a produit de la neige de bonne qualité en consommant 3781/mn d'eau, la température ambiante étant de —TC et l'humidité relative de 70%. On considère qu'une neige est de bonne qualité si sa masse ou sa densité est la plus grande possible dans des conditions ambiantes données et jusqu'à une limite supérieure à partir de laquelle l'eau commence à apparaître à la surface de la neige déposée, et si elle permet de façon satisfaisante la mise en œuvre de la machine. Dans des conditions ambiantes différentes, à savoir à une température de —2°C et une humidité relative de 75%, la machine en question, dont ne fonctionnaient en l'occurrence que les lances d'eau 42 et l'injecteur 70, a produit une neige de bonne qualité avec une consommation d'eau de 1891/mn.

Il est avantageux d'étrangler en le faisant monter le courant d'air qui contient les gouttelettes d'eau pulvérisée ainsi que les noyaux de cristallisation, de façon à leur faire décrire dans l'air ambiant une trajectoire élevée et à les y faire rester autant que possible avant qu'ils retombent sur le sol. Pour permettre à la machine de s'adapter à des profils de terrain très variables, la soufflante 10 comporte d'un côté un mécanisme 100 destiné à régler son orientation par rapport à l'étrier 12 et à faire ainsi suivre au courant d'air la trajectoire désirée. Comme le montrent les fig. 1,2, 6 et 7, ce mécanisme 100 comporte une plaque 102

assujettie au capot 24 et comportant, à distance de l'axe d'articulation 11 sur lequel elle est centrée, une rangée en arc de cercle de cinq saillies cylindriques équidistantes 104. Par rapport à l'axe 11, ces saillies sont séparées les unes des autres par des angles de 20°. 5 D'une pince 110 en épingle à cheveux part un tourillon 112 qui passe par un trou d'une des branches de l'étrier 12. L'âme de cette pince part de ce tourillon 112 vers le bas en entourant la saillie 104 choisie. Sous le tourillon 112, une poignée incurvée 108 est assujettie à la pince 110. L'extrémité du tourillon 112, qui est la io plus éloignée de la pince 110, est entourée d'une ou de plusieurs rondelles d'espacement 114 que maintient en place une clavette 116. Un ressort hélicoïdal 118, qui entoure le tourillon 112 entre la pince 110 et la branche considérée de l'étrier 12, rappelle vers le bas la poignée 108 et cette pince 110 qui enveloppe ainsi la 15 saillie 104 choisie, comme le montre la fig. 7. Pour faire varier l'inclinaison de la soufflante 10, il faut faire pivoter la poignée 108 et la pince 110 autour de l'axe du tourillon 112, de façon à les écarter de la plaque 102, puis faire pivoter la soufflante 10 autour de ses axes d'articulation 11 jusqu'à ce qu'une saillie 104 corres-20 pondant à l'inclinaison désirée de la soufflante se trouve sous la pince 110. En l'occurrence, les saillies 104 sont placées de manière à permettre d'incliner la soufflante 10 par rapport à la base 14 suivant des angles de —20, 0, +20, +40 et +60° (fig. 1).

3 feuilles dessins

Claims

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1. Machine destinée à produire de la neige artificielle, caractérisée par le fait qu'elle comporte une soufflante qui engendre, à l'air ambiant ayant une température égale ou inférieure à 0°C, un courant d'air sensiblement rectiligne et, à la pression atmosphérique, un dispositif de pulvérisation d'eau comprenant plusieurs ajutages pulvérisateurs d'eau disposés en arc de cercle partiel de façon à diriger le flux d'eau pulvérisée à l'intérieur du courant d'air, et un dispositif d'injection permettant d'injecter un flux de noyaux de cristallisation dans la partie du courant d'air située entre les extrémités de l'arc de cercle formé par les ajutages, les flux d'eau pulvérisée et de noyaux de cristallisation étant orientés pour converger et se mélanger en aval de leurs points de pénétration dans le courant d'air.

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les ajutages sont disposés au-dessus de l'axe du courant d'air et sont répartis en arc de cercle ne sous-tendant pas plus de 90° de part et d'autre d'un plan vertical passant par le centre de l'arc de cercle.

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REVENDICATIONS

3. Machine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait qu'elle comporte un déflecteur disposé de façon à dévier de bas en haut la partie inférieure du courant d'air en amont du point de pénétration du flux d'eau.

4. Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte un capot entourant la soufflante et ayant un orifice de sortie d'air autour duquel sont disposés les ajutages, le déflecteur étant orientable pour dévier de bas en haut la partie inférieure du courant d'air à sa sortie du capot.

5. Machine selon la revendication 4, caractérisée par le fait que le déflecteur comprend une plaque incurvée qui est disposée à la partie inférieure du capot.

6. Procédé pour la mise en action de la machine selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à engendrer, dans l'air ambiant que contient, à une température égale ou inférieure à 0°C, une région d'enneigement prévu, un courant d'air sensiblement rectiligne et, à la pression atmosphérique, à injecter de haut en bas dans le courant d'air un flux d'eau pulvérisée partant d'une zone située au-dessus de lui et, à proximité de la région où sa vitesse est la plus grande, à injecter de bas en haut dans ce courant d'air un flux de noyaux de cristallisation, à orienter les flux d'eau pulvérisée et de noyaux de cristallisation par rapport au sens de déplacement du courant d'air, de telle sorte qu'ils convergent et se mélangent en aval de leurs points de pénétration dans ce courant d'air et à dévier de bas en haut une partie inférieure de ce courant d'air en amont du point de pénétration du flux de noyaux de cristallisation.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter le flux d'eau pulvérisée à partir d'une zone située sur la moitié de la surface périphérique du courant d'air à proximité de la région où sa vitesse est la plus grande, à orienter les noyaux de cristallisation de façon radialement opposée à la zone de pulvérisation par rapport à l'axe du courant d'air et à dévier une partie inférieure du courant d'air en amont et axiale-ment.

8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter le flux d'eau pulvérisée à partir de la zone qui se trouve à proximité de celle où la vitesse du courant d'air à sa sortie de la soufflante est la plus grande et à injecter le flux de noyaux de cristallisation à partir d'une zone d'injection au moins.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à dévier la partie inférieure du courant d'air immédiatement en amont du trajet de pénétration du flux de noyaux de cristallisation dans le courant d'air.