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PERFECTIONNEMENT AUX CANONS A NEIGE.
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 accroit
nettement les capac~ités de production de nei8e. 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 l'invention comprend - une
tubulure d'arrivée d'eau sous pression, - une tubulure
d'arrivée d'air sous pression, - et une chambre de mélange
de l'eau et de l'air sous pression à l'extrémité de
laquelle se situe une buse d'éjection ; ledit canon
comportant, de plus, autour de ladite buse d'éjection,
une tuyère annulaire pour éjecter de l'air secondaire
sous pression et envelopper le jet principal constitué
du 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
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ouverture de façon à réaliser une détente de l'air
comprimé permettant d'atteindre des températures voisines
de - 70C.
En sortie de cette tuyère, l'air secondaire très
froid enveloppe le jet principal. ~es particules d'eau
qui se dégagent de ce jet princl~al 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, située 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 dont l'enveloppe externe cylindrique constitue
la paroi intérieure de la tuyère.
Il existe ainsi entre le jet primaire constitué
par le mélange d'eau et d'air primaire et le flux d'air
secondaire, un espace 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. L'espace entre les deux jets
c'est-à-dire l'épaisseur de l'extrémité de la buse
d'éjection est compris entre un et cinq millimètres.
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 - une autre tubulure suivie d'une autre
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cavité pour l'arrivée d'air, - des chambres reliées
auxdites cavités et délimitées par des cloisons radiales,
la chambre correspondant au passage de l'eau étant
disposée entre. les deux autres chambres réservées à l'air
primaire et l'~air secondaire respectivement, et - un
fourreau pour l'ai~ secondaire qui s'étend depuis la
chambre dudit air sècondaire 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 : - un injecteur d'air
primaire, - la chambre de mélange dont l'extrémité aval
constitue la buse d'éjection, munie de moyens de liaison
avec le fourreau et - la tuyère associée à des moyens
de fixation 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 ;
- la figure 4 représente une variante de réalisation.
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 même façon, par
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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 partret d'autre de la chambre
4, et elles ont également un~ fo~me 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 lO 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 entre les tubulures 2 et 3.
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, c'est-à-dire
perpendiculairement 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
25 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 pour le mode de réalisation représenté figure
1.
Cette cartouche 11 est constituée des trois éléments
suivants :
- un injecteur 14 pour l'air comprimé, - un tube principal
lS dont la partie centrale constitue la chambre de mélange
16 et dont l'extrémité aval constitue la buse d'éjection
17, - une tuyère 18 qui peut comporter, comme représenté
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~ ~t
selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, de fa~on
monobloc, une bride 19 pour fixer l'ensemble des éléments
constituant la cartouche ll sur l'extrémité 20 du fourreau
9 .
Le tube principal 15 est centré dans le corps
et en particulier dans-les cloisons 47, 48 et ie fourreau
9. Le tube 15 comporte un cylindrage 21 muni d'une gorge
22 pour recevoir un joint d'étanchéité annulaire 222.
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. L'espace entre deux ailettes 23 forme un canal pour
le passage de l'air secondaire. La section totale de
passage au niveau de ces canaux est choisie de façon à
être compatible avec le débit de la tuyère 18.
En amont du cylindrage 21 du tube lS, 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 annulaire 222' ; 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 annulaire 282, et un
épaulement 29 dans un plan perpendiculaire à l'axe
principal S ; 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.
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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 fa~on à pouvoir retenir les cristaux
de glace qui pourraient etre véhiculés par l'air sous
pression.
On remarque aussi que la portion cylindrique 31
est centrée dans l'alésage 12 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 lS et en
particulier de la face d'extrémité amont 30 du tube 15
en contact avec l'épaulement 29 de l'injecteur. Le tube
lS 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
le blocage de 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, c'est-à-dire de la buse
d'éjection.
L'injecteur 14 comporte, en aval de la chambre 7,
un convergent 35 qui s'étend jusqu'à l'entrée de la chambre
de mélange 16, pénétrant légèrement cette dernière sur
une distance qui correspond sensiblement au rayon de
l'orifice d'injection. La surface externe du convergent
assure le guidage de la veine d'eau sous pression à
l'entrée de la chambre de mélange 16 ; cette entrée de
la chambre de mélange 16 est aménagée en forme de
convergent 36 avec un profil arrondi.
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La chambre de mélange se présente sous la forme
d'un tube dont la cavité centrale est cylindrique depuis
l'entrée 36 jusqu'à 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 10. 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. Cette épaisseur peut atteindre S mm.
Le tube .15 définit avec le fourreau 9, la .chambre
10 dans laquelle circule l'air secondaire 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
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la tuyère. L'air comprimé circule à très faible vitesse
dans la chambre 10. Il 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 upe chute de ,empérature
qui peut atteindre - 70. 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.
La figure 4 représente une variante de réalisation
portant principalement sur la cartouche 11, l'injecteur
14 et sur l'extrémité du canon.
Compte-tenu des températures extrêmement faibles
à l'extrémité du canon, on peut constater la formation
de givre. Pour éviter cette formation de givre, l'extrémité
de la cartouche 11 est aménagée pour mieux diffuser les
calories du mélange d'eau et d'air primaire sous pression
vers l'extrémité du canon.
La cartouche 11 comporte, à son extrémité aval,
une tête tronconique 51 dans laquelle sont taillées des
rainures 52 ,qui correspondent à l'espace dont il était
question précédemment, aménagé entre les ailettes 23.
Ces rainures 52, sous forme d'un trait de fraise disque,
permettent le passage de l'air secondaire vers la tuyère
18. Cette tête 51 comporte un épaulement 53 qui prend
appui sur l'extrémité 54 du fourreau 9. Elle comporte
également, en amont de l'épaulement 53, une portion 55,
filetée, qui permet de visser la cartouche 11 sur
l'extrémité du fourreau 9 et de la positionner dans ce
fourreau.
La tuyère 18 comporte une jupe 56 qui s'ajuste sur
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la tête tronconique 51 de la cartouche 15 pour permettre
un positionnement encore plus précis de son col 45, figure
3, par rapport à la paroi externe 50 de la buse d'éjection.
Cette jupe tronconique 56 comporte à son extrémité
supérieure un rebord 57 qui permet, au moyen d'une bague
58, de serrer la tuyère 18 sur la tête 51 et sur
l'extrémité du canon.
La bague 58 est filetée intérieurement et vissée
sur l'extrémité du fourreau 9.
On obtient ainsi une meilleure diffusion des calories
entre la tête 51 de la cartouche 11 et la jupe 56 de la
tuyère 18 ce qui évite la formation de givre à l'extrémité
du canon.
Sur cette variante représentée figure 4, on remarque
également une simplification au niveau du montage de
l'injecteur 14 qui sert à introduire l'air primaire à
l'entrée de la chambre de mélange 16.
Cet injecteur 14 est centré à l'extrémité aval de
la cartouche 15 et fixé par un filetage 60.
On retrouve les mêmes dispositions constructives
que celles décrites précédemment en liaison avec les
figures 1 à 3 concernant les arrivées d'eau et d'air sous
pression et leur introduction tant au niveau de la chambre
de mélange 16 qu'au niveau de la chambre 10 qui dessert
la tUyère 18.
