Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
WO 94/23254 ~ g PCT~R94/00319
Buse de pulvérisation et dispositif de pulvérisation
d'un mélange ~'eau et d'air utili.c~nt ladite buse
La présente invention concerne une buse de
pulvérisation de fluide et, plus particulièrement. une
buse susceptible de pulvériser en très fines gouttelettes,
des quantités de fluide qui varient dans de grandes
proportions.
L'invention concerne également l'application d'une
telle buse à la fabrication de neige artificielle, intégrée
ou non dans un dispositif de pulvérisation du type connu
sous le nom de canon-ventilateur ou de canon basse
pression.
Un dispositi~ de pulvérisation de ce type est
notamment décrit dans le document FR-A-2 661 737.
La quantité de neige fabriquée avec ces dispositifs
dépend à la fois des conditions atmosphériques et des
1~ capacités de la buse de pulvérisation, en matière de débit.
La gamme des débits doit être suffisamment étendue pour
pouvoir bénéficier au mieux des variations de conditions
atmosphériques.
Il est relativement aisé, avec des débits faibles,
de réaliser une pulvérisation de l'eau en fines
gouttelettes. Lorsque les débits augmentent, la
pulvérisation conduit à l'obtention d'un ~élange de
gouttelettes très fines et de grosses gouttes d'eau qui,
si la température n'est pas su~fisamment basse, risquent
de mouiller la nei8e.
La présente invention propose en premier lieu une
buse qui permet de pulvériser des quantités d'eau
extrêmement variables, c'est-à-dire des déb~ts allant
de 5 à 60 m /h par exemple. Cette buse permet, dans cette
gamme de débit, une amélioration de la ~aille des
gouttelettes d'eau qui vont servir notam.ent à la
production de neige.
La buse selon l'invention se présente sous la forme
d'un manchon tubulaire comprenant, de 1 ~mont vers
l'aval : - un capot, ou bord d'attaque, an~ulaire et
~UILLE DE REMPLACEMENT lREGLE 26t
W09423234 ~ 0 ~ rCT/FR94/00319
profilé ; - une paroi interne doublée d'une paroi
externe ; - un orifice annulaire centré sur l'axe dudit
manchon, à travers lequel s'effectue l'éjection du fluide
amené sous pression entre lesdites parois, lequel fluide
se disperse dans un double flux d'air c'est-à-dire un
flux central qui traverse axialement ledit manchon et
un flux externe qui enveloppe ce dernier ; cette buse
comporte un obturateur annulaire disposé au niveau de
l'orifice d'ejection, et des moyens pour manoeuvrer
axialement ledit obturateur afin de régler à volonté,
la section de passage du fluide au niveau dudit orifice
d'éjection, lequel réglage permet d'adapter le débit de
la buse en fonction des besoins ou des conditions
d'utilisation.
Toujours selon l'invention, la buse comporte, aménagé
à l'extrémité aval de sa paroi interne, un siège
tronconique pour le clapet de l'obturateur, dont le demi-
angle au sommet est de l'ordre de 30 pour éviter tout
risque de coincement et, aménagé à l'extrémité aval de
sa paroi externe, un déflecteur tronconique dont le demi-
angle au sommet est compris entre 10 et 15, lequel
déflecteur est situé en aval de l'orifice d'éjection pour
réaliser une reconcentration du jet à la sortie dudit
orifice.
Selon une autre disposition de l'invention, la buse
comporte un dispositif d'obturation en forme de douille
allongée, guidée entre les parois interne et externe,
et dont l'extrémité amont constitue une sorte de piston
logé dans une chambre annulaire qui est reliée à un
dispositif annexe chargé de manoeuvrer ledit obturateur,
lequel obturateur délimite d'une part avec ladite paroi
interne, une cavité annulo-cylindrique qui amène le fluide
de façon uniforme, au niveau de l'orifice d'éjection et,
d'autre part, avec la paroi externe, une autre cavité
annulaire qui correspond à l'arrivée du fluide sous
W094l~254 215 ~1~ 8 PCTI~R9~/00319
pression, lequel fluide traverse la paroi dudit obturateur
par des trous judicieusement disposés.
Toujours selon l'invention, la buse comporte une
chambre annulaire reliée à une source d'air sous pression,
laquelle chambre est disposée dans la partie aval de ladite
buse, entre la chambre d'arrivée d'eau et l'orifice
d'éjection, permettant d'une part, d'alimenter des
nucléateurs et, d'autre part, d'exercer sur un épaulement
approprié aménagé dans cette zone sur l'obturateur, -une
pression qui contrarie celle du fluide de manoeuvre dudit
obturateur.
Toujours selon l'invention, la buse comporte un
obturateur conformé pour permettre son actionnement sous
l'effet de l'eau sous pression dans la buse, au moyen
d'une différence des sections d'étanchéité sur ledit
obturateur en amont et en aval de l'arrivée d'eau sous
pression dans la buse.
Selon un premier mode de réalisation, la buse
comporte des nucléateurs du type à gicleurs, greffés sur
la paroi externe en amont de l'orifice d'éjection pour
projeter un mélange d'eau et d'air dans le flux qui circule
à l''extérieur de la buse, laquelle eau sous pression
provient d'une petite chambre annulaire disposée entre
la chambre principale d'eau sous pression et la chambre
d'air sous pression.
Selon une variante, la buse comporte des nucléateurs
aménagés directement dans le bord de fuite d'une pièce
annulaire constituant la partie sval de la paroi externe,
chaque nucléateur étant constitué d'une part, d'un orifice
d'éjection d'air sous pression, communiquant 2vec la
chambre d'air sous pression et, d'autre part, d'un orifice
communiquant avec un piquage aménagé dans la paroi du
déflecteur, lesquels orifices ont un diamètre de l'ordre
de 1 mm et font un angle de l'ordre de 45 avec l'axe
de la buse, projetant un mélange d'eau et d'air dans le
9 1 ~ 8
W094/~254 - PCTn~/00319
flux qui circule à l'extérieur de la buse, légèrement
en amont de la jonction entre le flux extérieur et le
flux intérieur.
Selon une autre disposition de l'invention, les
trous des orifices d'air et d'eau des nucléateurs sont
parallèles entre eux, espacés d'une distance qui correspond
sensiblement à deux fois leur diamètre, lequel trou pour
l'eau est situé en aval du trou de passage de l'air et
comporte une fente disposée dans une plan passant par
l'axe de la buse et l'axe des trous d'eau et d'air,
laquelle fente a une largeur de l'ordre de 0,5 mm.
Tou3Ours selon l'invention, la buse comporte entre
la paroi externe et la partie aval constituant le bord
de fuite, un organe de chauffage en forme de résistance
électrique annulaire qui permet de prévenir les incidents
dus au gel.
Selon l'invention, le dispositif de manoeuvre de
l'obturateur de la buse comprend un système de manoeuvre
proprement dit qui permet de régler la position du clapet
de l'obturateur pour établir une section de passage de
l'eau dans la buse et un système de manoeuvre et de
sécurité qui permet de fermer ou d'ouvrir ledit clapet
quelle que soit la position du système de manoeuvre
proprement dit.
Ce type de buse de pulvérisation peut aussi trouver
son application dans le domaine des canons à neige basse
pression c'est-à-dire dans les dispositifs de pulvérisation
du type comportant un système de ventilateur qui propulse
une certaine masse d'air servant à entrainer les
gouttelettes d'eau en sortie de buse, sur une assez longue
distance.
L'installation de ces dispositifs en montagne, en
bordure des pistes de ski, est une opération délicate
et dangereuse. Ces dispositifs sont généralement disposés
sur un chariot qui est tiré ou traîné jusque sur le site
W094/~254 ~1 5 91 0 ~ PCT~lV4/00319
par des engins spéciaux.
La taille et le poids de ce matériel sont autant
d'obstacles à sa souplesse d'utilisation.
La présente invention propose un matériel tout aussi
efficace, mais dont l'encombrement et le poids lui
confèrent une plus grande maniabilité.
Le dispositif de pulvérisation selon l'invention
comporte, disposés co-axialement, deux ventilateurs
contrarotatifs, aménagés pour créer un flux d'air axial
rectiligne, en amont d'une buse alimentée en eau sous
pression. L'utilisation de deux ventilateurs au lieu d'un
seul comme décrit dans le document précité, permet de
réduire de façon notable l'encombrement et le poids du
dispositif de pulvérisation. Par ailleurs, lors du
démarrage, on peut mettre en service successivement les
ventilateurs ce qui réduit la consommation d'énergie lors
de ces phases de démarrage.
Selon une autre disposition de l'invention, le
dispositif peut encore comporter, disposé entre le
ventilateur aval et la buse, d'une part, un dispositif
de tranquillisation du flux d'air, constitué de plaques
radiales axiales pouvant en même temps servir de support
au moteur du ventilateur situé en aval, et, d'autre part,
un cône fixe solidaire dudit moteur, pour canaliser l'air
vers l'entrée de la buse.
Selon une autre disposition de l'invention, le
dispositif comporte, à l'extérieur du carter des
ventilateurs, des aménagements en forme de
compartiments,permettant de loger, sur un support
approprié, tous les organes et accessoires de commande
et/ou de mesure ; l'ensemble étant recouvert d'une
enveloppe conférant à ce dispositif une forme sensiblement
ogivale tronquée et un aspect compact.
Le dispositif comporte également un module
électronique muni d'entrées pour les mesures de
W094123254 2 1~ ~ O ~ PCT/FR94100319
température, d'hygrométrie, de pression et débit d'eau
et des sorties pour commander la mise en route des
ventilateurs et le réglage de la buse. Ce module permet
un fonctionnement automatique et autonome du dispositif.
Il peut également comporter des moyens de connexion SUl
une ligne de transmission, afin de le relier à un poste
de contrôle à partir duquel seront donnés les ordres de
mise en =arche.
/
f
~t~9 l~
W094/~254 PCT~4/00319
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 schématique e;l coupe d'une buse
de pulvérisation selon l'invention ;
- la figure la représente, de façon plus détaillée, une
partie de la buse au niveau de l'orifice d'éjection ;
- la figure 2 est une élévation, en coupe, du dispositif
de pulvérisation, selon l'invention ;
- la figure 3 se décompose en deux figures 3a et 3b qui
correspondent à des demi-vues en coupe de la figure 2,
selon 3a et selon 3b ;
- la figure 4 est une élévation en coupe de la buse adaptée
au dispositif de pulvérisation, pour la fabrication de
neige artificielle ;
- la figure 4a. représente, de façon plus détaillée,
l'orifice d'éjection ;
- la figure 5 est une vue partielle, en coupe, d'une
portion de la paroi externe du corps de la buse représentée
figure 4 ;
- la figure 6 est une vue en coupe montrant le montage
d'un nucléateur sur la paroi externe du corps de la buse
représentée figure 4 ;
~ la figure 7 illustre, représentés sous forme de schéma
fonctionnel, les moyens de pilotage du dispositif
d'obturation de la buse représentée figure 4 ;
- la figure 8 représente un mode de réalisation compact
des moyens de pilotage du clapet de la buse ;
- la figure 9 représente une variante de réalisation de
la buse, en demi-coupe ;
- la figure 10 représente, d'une façon plus détaillée,
une variante du clapet et de son siège, au niveau de
l'orifice d'éjection ;
W094/23254 21591~8 PCT~R94/00319
- la figure 11 représente une autre variante de la buse,
en demi-coupe, munie de nucléateurs intégrés ;
- la figure 12 représente, à plus grande échelle, un
nucléateur de la figure 11 ;
- la figure 12a est une section selon 12a de la figure
12.
Telle que représentée figure 1, la buse 1 se présente
sous la forme d'un manchon pour permettre l'établissement
d'un double flux, c'est-à-dire un flux d'air à l'intérieur
du manchon dans le canal 2 et un flux extérieur audit
manchon. La partie centrale en forme de canal est 2
délimitée par la paroi interne 3 de la buse. Cette buse
comporte également une paroi externe 4 et, à son extrémité
arrière, un orifice annulaire 5 par lequel est éjecté
le fiuide sous pression.
Le fluide sous pression est introduit dans la buse
par un orifice 6 aménagé dans la paroi externe 4. Cet
orifice 6 communique avec une chambre annulaire 7. Cette
chambre annulaire 7 se situe sensiblement au centre de
la buse et elle distribue le fluide d'une façon uniforme,
par un canal annulaire 8 qui s'étend jusqu'à l'orifice
d'éjection 5.
La buse est aménagée pour permettre une obturation
de l'orifice d'éjection 5.
L'extrémité aval de la buse comporte un siège 9
tronconique et un clapet ou soupape.
On a représenté, de façon agrandie, figure la, le
siège 9 et le clapet 10. On remarque que le siège
correspond à une portion de cône dont le sommet se situe
en amont de l'orifice d'éjection 5, centré sur l'axe
longitudinal 11 de la buse. Le clapet 10 se prolonge par
un déflecteur 12 qui permet de redresser le jet de fluide
en sortie. Pour éviter tout phénomène de coincement entre
le clapet et le siège, il est nécessaire d'adopter pour
le siège, un angle relativement important de l'ordre de
~ W094/~4 PCT~94/00319
2~9~0~9
30 par rapport à l'axe 11 de la buse. Le jet d'eau qui
sort de l'orifice d'éjection 5, sous la forme d'une nappe
annulo-conique, est redressé par le déflecteur tronconique
12 dont l'angle, avec l'axe ll, est compris entre lO et
15.
Le déflecteur 12 peut aussi comporter selon les
nécessités, une sorte de denture 13 très fine, disposée
axialement, qui permet de lacérer et de diviser le film
de fluide à la sortie de la buse.
Le diamètre du canal 2 est relativement important,
de l'ordre de 150 mm. Il est légèrement inférieur au
diamètre de l'orifice d'éjection 5 du fait de la présence
de l'obturateur.
On remarque que dans ce mode de réalisation
représenté schématiquement figure l, les parois interne
et externe sont mobiles l'une par rapport à l'autre pour
permettre l'obturation de l'orifice d'éjection 5 ; leur
position est de plus réglable au moyen de vis de réglage
14. Ces YiS de réglage permettent de modifier la section
d'ouverture de l'orifice d'éjection 5 et d'ajuster selon
les besoins et/ou les conditions, le débit du fluide
pulvérisé par la buse.
Un joint 15 est interposé entre la paroi interne
3 et la paroi externe 4 en amont de la chambre annulaire
7. En aval de la chambre annulaire 7, la paroi interne
comporte des portées 16 régulièrement réparties sur son
pourtour pour réaliser un guidage et un centrage de cette
paroi interne 3 par rapport à la paroi externe 4.
Utilisée toute seule, cette buse permet de pulvériser
un fluide, par exemple de l'eau, en entrainant une masse
d'air à l'intérieur du jet annulaire grâce au canal 2
et en entrainant bien entendu une masse d'air à l'extérieur
dudit jet et tout autour du corps de la buse ; elle génère
ainsi un double flux d'air qui enveloppe le jet d'eau
annulaire dès la sortie de l'orifice de pulvérisation.
9~
W094/~2~4 PCTn~4/00319
Pour faciliter l'écoulement dans le canal 2 et à
l'extérieur de la buse, les parois interne et externe
sont profilées et/ou sont, comme représenté en traits
mixtes fins, habillées d'un carénage 17.
Une telle buse permet de pulvériser finement tous
types de fluide comme par exemple de l'eau, des carburants
.... Elle peut aussi etre utilisée comme canon à neige,
en étant directement portée par une perche ou en étant
intégrée comme représentée figures 2 et suivantes, dans
un dispositif de pulvérisation avec un courant d'air forcé.
L'utilisation d'une telle buse dans un dispositif
de pulvérisation du type canon à neige basse pression,
comme représenté figures 2 et 3, nécessite quelques
aménagements qui sont propres à ce domaine particulier.
Le dispositif de pulvérisation représenté figures
2 et 3, comporte, disposés sur l'axe longitudinal 11 de
la buse 1, deux ventilateurs contrarotatifs 22 et 23.
Tous ces éléments sont disposés dans un carter
cylindrique 25 qui comporte une entrée profilée 26 en
forme de pavillon. La buse 1 se situe à l'extrémité du
carter 25 ; elle déborde légèrement à la sortie 27 de
ce carter. Les ventilateurs 22 et 23 sont disposés face
à face dans la partie amont du carter 25 ; ils sont
entraînés séparément par des moteurs électriques 28. Ces
moteurs sont identiques et ils sont fixés au carter 25
par des bras. Les bras 29 du moteur du ventilateur amont
22, sont disposés par exemple verticalement et
horizontalement, comme représenté figure 3. Les bras 30
du moteur du ventilateur aval 23, peuvent constituer une
sorte d'aubage de tranquillisation du flux d'air, en forme
de plaques axiales disposées radialement.
Le moteur 28 du ventilateur aval 23 comporte un
cône 31 qui permet de guider le flux d'air vers l'entrée
32 de la buse 1. Ces ventilateurs 22 et 23 sont disposés
l'un à la suite de l'autre et ils tournent en sens inverse
~ W094/~254 215~108 PCT/FR94/00319
l'un par rapport à l'autre. Ils comportent des aubes 33
et 34 respectivement, en nombres différents ; ces nombres
sont tels qu'ils n'ont pas de diviseur arithmétique commun,
autre que un.
Le ventilateur 22 constitue un p-emier étage de
compression ; le ventilateur 23 constitue un second étage
de compression et, de plus, il fait office de redresseur
de façon à établir un écoulement d'air parfaitement axial
et rectiligne dans le carter 25. Cet écoulement est de
plus canalisé et tranquillisé par les bras 30 en forme
de plaques qui supportent le moteur 28.
Les ventilateurs 22 et 23 sont en fait disposés
entre les deux moteurs 28, au centre. Ils sont indépendants
l'un de l'autre. On peut les démarrer à tour de r81e,
ce qui permet de réduire d'une façon notable la puissance
nécessaire au démarrage d'un tel dispositif.
Le carter interne 25 est entouré d'une enveloppe
35 externe dont la forme s'apparente sensiblement à une
ogive tronquée. Entre le carter 25 et l'enveloppe 35 on
trouve un compartiment 36. Ce compartiment peut être
aménagé avec un support 37 qui permet d'installer tous
les accessoires de commande du dispositif de pulvérisation.
De cette façon, ce dispositif de pulvérisation se présente
sous la forme d'un ensemble compact autonome ; il peut
être installé sur tout type de support mobile ou fixe.
On a représenté, figure 3, sur la demi-coupe 3a,
un joint tournant 38 aménagé au niveau du support 39 du
dispositif. Ce joint tournant 38 permet le passage de
l'eau sous pression entre le support 39 et le dispositif
de pulvérisation. Ce support 39 est creux et aménagé pour
permettre le passage de l'eau. Partant du joint tournant
38, on remarque la tubulure 40 qui rejoint la buse 1 en
passant dans l'espace disponible entre le carter interne
25 et l'enveloppe externe 35.
De la même façon, on peut prévoir de réaliser une
W094/~254 P ~ 12 PCT/FR94/0~319
alimentation en air sous pression destinée notamment
aux nucléateurs dont il sera question plus loin et qui
sont aménagés sur la buse. Cette alimentation peut aussi
s'effectuer au moyen d'un joint tournant similaire, non
représenté, disposé de l'autre côté du dispositif de
pulvérisation. On a fait apparaitre, figure 2, la tubulure
41 d'arrivée d'air pour alimenter la buse 1.
La figure 4 représente la buse de pulvérisation
1, installée au niveau de la sortie 27 du carter 25. Cette
buse est assemblée sur le carter au moyen d'une bride
42 par l'intermédiaire d'un bras 43. Ce bras 43 est profilé
et peut, de façon monobloc ou non, faire partie de la
paroi externe 4 de la buse. Selon le mode de réalisation
représenté figure 4, le bras 43 comporte, à sa partie
inférieure, la bride 42 qui permet l'assemblage et la
fixation de la buse sur le carter 25, dans sa partie aval.
Cette bride 42 et/ou le bras 43 peuvent également servir
de liaison avec une structure chargée de supporter
l'ensemble du dispositif de pulvérisation. Cette structure,
non représentée, comportant directement, au moins une
tubulure d'arrivée de l'eau sous pression.
Dans ce mode de réalisation, la paroi interne 3
de la buse 1 est solidaire, au niveau de son extrémité
avant, de la paroi externe 4, au moyen de vis 44. L'espace
entre deux parois, de forme annulo-cylindrique borgne,
renferme le dispositif obturateur 45 constitué d'une
douille allongée qui s'étend depuis l'origice d'éjection
jusque vers l'amont de la buse.
Cette douille est centrée et guidée entre les parois
interne 3 et externe 4 ; sa longueur est au moins égale
à son diamètre.
La paroi interne 3, caté canal 2, est profilée
elle comporte en amont, une partie cylindrique, suivie
en aval, d'un divergent à très faible pente.
L'entrée de la buse 1 comporte un bord d'attaque
~ W094l~254 2 J S 91 ~ 8 PCT~V4/0~l9
46, profilé. Ce bord d'attaque peut être façonné sur l'une
ou l'autre des parois, ou les deux. Il est de préférence
constitué d'un capot qui s'emboîte sur la partie avant
de la buse. Ce capot est creux et il est réalisé en
matériau plastique et/ou stratifié pour permettret un gain
de poids.
La partie arrière de la buse comporte une bague
47, profilée également, qui est assemblée en même temps
que le capot 46, au moyen de tirants 48 représentés figure
i ces tirants 48 traversent longitudinalement la paroi
exte~ne 4. A son extrémité aval, le tirant 48 est vissé
dans la bague 47 ; la tête du tirant, en amont, est logée
dans une creusure 49 aménagée dans le capot 46, figure
5.
On remarque, entre l'extrémité aval de la paroi
externe 4 et la bague 47, un logement annulaire destiné
à une résistance électrique chauffante 50. Cette résistance
est alimentée au moyen de fils 51 qui passent dans le
capot 46 qui est creux, et dans la partie amont du bras
43 qui comporte un orifice de passage 52 aménagé à cet
effet notamment.
Un thermostat 53 permet le réglage de la température
au niveau de la buse. Ce thermostat, figure 4, est logé
dans le capot 46, à sa partie supérieure par exemple,
là où débouchent les fils 51 de la résistance 50. Cette
résistance a une puissance de quelques centaines de Watt.
Le dispositif d'obturation 45 définit, avec la
paroi interne 3, la chambre 8 d'amenée de l'eau vers
l'orifice d'éjection 5. Des portées 16 aménagées sur la
paroi 3 et profilées, assurent le guidage et le centrage
des deux pièces l'une par rapport à l'autre afin d'apporter
une grande précision au niveau de l'orifice d'éjection,
entre le clapet 10 situé à l'extrémité aval du dispositif
d'obturation et le siège 9 aménagé à l'extrémité aval
de ladite paroi interne 3.
,
W094/~254 2 ~ ~ 9 ~ ~ 8 PCTn~4/00319
14
La chambre 8 a une longueur appropriée pour permettre
à l'eau d'arriver de façon uniforme au niveau de l'orifice
d'éjection 5. L'eau arrive dans cette chambre par des
orifices 55 percés dans la paroi du dispositif
d'obturation, au niveau de la chambre annulaire 7 qui
reçoit l'eau sous pression. Cette chambre annulaire 7
est aménagée entre le dispositif d'obturation 45 et la
paroi externe 4.
Les orifices 55 sont disposés en couronne sur le
dispositif d'obturation et sont en nombre suffisant pour
permettre l'alimentation uniforme de l'orifice d'éjection
5.
Le clapet 10 coopère avec l'extrémité aval de la
paroi interne 3, aménagée en forme de siège 9. Ces deux
éléments constituent l'obturateur comme réprésenté figure
1. Cette extrémité aval de l'orifice de pulvérisation
est représentée à part, de façon agrandie, figure 4a.
On remarque le siège 9 aménagé à l'extrémité de la paroi
interne 3. Ce siège a une forme tronconique ; la pointe
du cône étant située vers l'intérieur de la buse. Le demi-
angle au sommet du c8ne est de l'ordre de 30 pour éviter
le coincement du clapet lO. Ce clapet lO a également une
forme tronconique qui coopère avec le siège 9. L'extrémité
aval de ce clapet peut être légèrement arrondie pour
redresser les filets d'eau et produire, en sortie de la
buse, un jet d'eau en forme de nappe annulo-conique,
légèrement divergent grace au déflecteur 12. L'extrémité
aval de ce déflecteur 12 peut également être striée
axialement pour lacérer et diviser le film du jet en sortie
de buse. Ces stries 13 forment de petites dents, de section
triangulaire croissante de l'amont vers l'aval. La hauteur
de ces dents est du meme ordre que l'espace entre le clapet
l0 et le siège 9 ; leur longueur est de l'ordre de quelques
millimètres.
Le déflecteur 12 est une sorte de divergent avec
W094/~254 215 ~ t 08 PCT/FR94/00319
une pente de l'ordre de lO à 15 selon l'angle que l'on
veut donner au jet en sortie de la buse.
On remarque aussi, sur l'agrandissement, que la
pente des cônes du si~ge 9 et du clapet lO est légèrement
différente de façon à obtenir, lors de la fermeture dudit
clapet, une portée plus précise de l'arête interne 59
du siège sur le clapet.
L'étanchéité du dispositif d'obturation 45 par
rapport aux parois 3 et 4, est réalisée par des joints
62, 63 à son extrémité amont ; le joint 62 se situe sur
ledit dispositif et l'autre joint 63 se situe sur la paroi
3. Cette extrémité amont du dispositif d'étanchéité 45
forme une sorte de piston 64 dont le rôle sera détaillé
plus loin.
On remarque, au niveau du détail agrandi, figure
4a, une différence de diamètre D entre la paroi interne
65 du clapet lO et l'arête interne S9 du siège 9 de la
paroi 3. Cette différence de diamètre crée une différence
de pression entre les sections d'étanchéité situées du
côté du clapet lO et du piston 64, c'est-à-dire de part
et d'autre de l'arrivée d'eau sous pression ; ceci a pour
effet, lorsque l'eau sous pression arrive dans la chambre
8, de contribuer à l'ouverture automatique dudit clapet.
La position du clapet 10 par rapport au siège 9
est contrôlée par le piston 64. On remarque, en effet,
toujours figure 4, une chambre torique 66 délimitée par
la partie amont de la paroi externe 4 et l'extrémité amont
de la paroi 3 dans laquelle évolue ce piston 64. Cette
chambre 66 renferme un fluide hydraulique et communique,
par un orifice 67 et par une tuyauterie adaptée 68, avec
un dispositif de pilotage ou de manoeuvre 69 détaillé
plus loin figures 7 et 8.
La buse 1 comporte encore, disposés sur sa ?ériphérie
aval, des nucléateurs 70, c'est-à-dire des petites buses
qui permettent la formation de cristaux de nei_e et qui
W094/~254 ~ L5 ~ PCT~94/00319
16
servent à ensemencer le mélange d'eau et d'air à la sortie
du dispositif de pulvérisation.
Comme représenté figure 2, ces nucléateurs 70 sont
montés en périphérie de la tête 44 et l'on remarque, figure
4, un tube 71 servant de support pour une buse ou gicleur
de nucléation 72, représenté en traits mixtes fins. Ce
tube 71 est logé dans une cavité 73 aménagée dans le bras
43 et il est centré sur un axe 74 qui fait un angle de
l'ordre de 30 avec l'axe principal 11. Le tube 71 est
maintenu dans le logement 73 au moyen d'une vis 75 en
appui sur une collerette aménagée à la périphérie dudit
tube. L'orifice interne de'ce tube 71 est en communication
avec un conduit 76 d t arrivée d'eau ; l'aménagement externe
dudit tube permet le passage de l'air sous pression
provenant d'un conduit 77. Ces conduits 76 et 77 sont
aménagés dans le bras 43 et débouchent aussi dans des
chambres annulaires 78 et 79, aménagées dans la face
interne de la paroi 4. Des joints d'étanchéité 80 disposés
sur la douille du dispositif d'obturation 45 isolent les
différentes chambres 78, 79 entre elles, et avec
l'extérieur. La chambre 78 correspondant à l'arrivée d'eau
est située entre la chambre principale 7 d'arrivée d'eau
et la chambre 79 qui, elle, se situe du côté de l'orifice
d'éiection 5.
L'eau sous pression qui sert à alimenter les
nucléateurs 70, est prélevée sur l'arrivée d'eau principale
et elle est introduite au niveau de ces nucléateurs avec
une pression plus faible que la pression du circuit
principal d'eau. On a représenté, figure 4, entre l'arrivée
principale 81 de l'eau sous pression et le conduit 76,
un détendeur 82 qui permet d'alimenter les nucléateurs
70 avec une pression d'eau de l'ordre de 7 à 10 bars.
L'air sous pression, qui alimente les nucléateurs
70, a une pression de l'ordre de 7 à 9 bars, c'est-à-dire
une pression relativement modérée avec un débit
W094/~254 ~15 9 ~ ~ g PCT~4/00319
relativement faible également.
On verra, un peu plus loin, figures 7 et 8, que
l'air sous pression est également utilisé pour la manoeuvre
du dispositif d'obturation 45.
La figure 6 représente un nucléateur ?O positionné
sur la périphérie de la paroi externe 4 de la buse. On
remarque les chambres 78 et 79 aménagées sur la face
interne de la paroi 4. Ces chambres communiquent, de façon
étanche, avec des trous 88 et 89 aménagés dans la paroi
4 et dans un support 90 profilé, de forme triangulaire,
qui comportent un logement 73' servant à loger un tube
71. Ce tube 71 est solidaire du support 9O au moyen d'une
vis 75. Le support 90 est fixé à la paroi externe 4 au
moyen d'une vis 91. Ce support 9O est positionné sur un
méplat 92 aménagé sur la périphérie de la paroi 4.
On peut disposer un nombre plus ou moins important
de nucléateurs 70, régulièrement répartis sur la périphérie
de cette buse 1 ; entre cinq et dix par exemple.
La figure 7 représente, sous forme de schéma
fonctionnel, les moyens qui permettent de manoeuvrer le
dispositif d'obturation 45 c'est-à-dire qui permettent
de manoeuvrer le clapet lO. Le déplacement du clapet lO
par rapport au siège 9 permet de régler la section de
passage pour l'eau et de fermer ce passage.
Ces moyens consistent en un dispositif de manoeuvre
69 qui coopère avec le piston 64 aménagé à l'extrémité
amont de l'obturateur 45.
La manoeuvre de ce piston 64 permet d'ouvrir ou
de fermer le clapet lO. Elle permet également de régle.r
la section d'ouverture entre le clapet lO et le siège
9, pour régler le débit d'eau susceptible d'être éjecté
par la buse.
Le dispositif de commande 69 comporte, tel que
représenté schématiquement figure 7, un s~stème de
manoeuvre 93 pour réaliser l'ouverture et la fermeture
91Q~
W094/~254 PCT/FR94/00319
18
automatique du clapet 10 et un système de manoeuvre 94
qui permet de régler l'ouverture du clapet. Le déplacement
de ce clapet est très faible, de l'ordre de deux
millimètres environ ; l'espace entre le clapet 10 et le
siège 9 est limité à quelques dixièmes de millimètres.
L'épaisseur du film d'eau à la sortie de l'orifice
annulaire est, de préférence, la plus faible possible
pour favoriser la formation de gouttelettes très
fines ; elle est de l'ordre de cinq dixièmes de millimètres
par exemple
La chambre 66 du piston 64 est en communication
avec une chambre 95 du dispositif de manoeuvre 69, par
11intermédiaire de la conduite 68. Ces deux chambres et
la conduite sont remplies drun fluide hydraulique approprié
pour transmettre intégralement les variations de volume
d'une chambre à l'autre. Le volume du fluide hydraulique
est constant.
Le système de manoeuvre 94 qui réalise le réglage
de l'ouverture du clapet 10 comprend un piston 96 centré
sur l'axe général 97 ; ce piston 96 est mobile sous l'effet
d'un motoréducteur électrique 98 à deux sens de rotation,
représenté partiellement. Cet organe moteur 98 anime une
vis 99 coopérant avec un manchon fileté 100 solidaire
du piston 96. Ce piston 96 est immobilisé en rotation
par tout moyen approprié.
Le système de manoeuvre 93 est chargé d'ouvrir ou
de fermer le clapet 10. Il comporte lui aussi un piston
101 centré sur l'axe général 97, disposé dans la chambre
95. Les pistons 96 et 101 sont séparés par l'orifice 102
par lequel s'échappe le fluide hydraulique vers la chambre
66. Le piston 101 est animé au moyen d'un second piston
103 disposé dans une chambre 104. Cette chambre 104 est
située entre le piston 103 et une cloison 105 qui est
traversée, de façon étanche, par la tige 106 qui relie
ledit piston 103 au piston 101.
W094/~254 ~15 9 10 ~ PCT~4/00319
19
Cette chambre 104 est reliée à l'alimentation en
air comprimé des nucléateurs 70 par son orifice 107.
Le piston 103 de l'organe 93 est soumis en permanence
à un organe élastique 108 du type ressort hélicoidal qui
contrarie l'effet de la pression de l'air sur ledit piston
103. Lorsque l'air sous pression arrive dans la chambre
104, le piston 103 se déplace en entraînant le piston
101 qui vient en butée sur la cloison 105. Le mouvement
du piston 101 provoque une augmentation du volume de la
10 chambre 95 et une vidange de la chambre 66 du piston 64
par le biais du déplacement du fluide hydraulique. Cette
manoeuvre provoque l'ouverture du clapet 10.
Si volontairement ou non, la pression de l'air
d'alimentation chute, le ressort 108 repousse le piston
15 103 et le piston 101, ce qui a pour effet immédiat, grace
au piston 101, de déplacer le fluide hydraulique contenu
dans la chambre 95 vers la chambre 66 jusqu'à la fermeture
du clapet 10. Ce système de manoeuvre 94 joue également
un rôle de sécurité.
Le système de manoeuvre 94 comporte également des
contacteurs 110 du type fin de course qui coopèrent avec
un doigt 111 solidaire psr exemple du manchon fileté 100.
Les deux systèmes de manoeuvre 93, 94 peuvent être
dissociés c'est-à-dire comporter chacun une chambre qui
correspond à la chambre 95, lesquelles chambres sont alors
réunies par un conduit.
On a représenté, figure 8, un mode de réalisation
particulier du dispositif de manoeuvre et de sécurité
69. Ce dispositif présente l'avantage d'être particu-
lièrement compact. Comme représenté figure 7, le conduit68 relie la chambre 66 du piston 64 avec la chambre 95
du dispositif de manoeuvre. Une quantité de fluide
hydraulique constante, se déplace de la chambre 95 vers
la chambre 66 et inversement, au moyen du conduit 68.
Ce déplacement résulte du mouvement d'un premier piston
W094/~254 ~i3~ 1~ PCT~94/00319
96 centré sur l'axe 97 du dispositif de manoeuvre. Ce
piston 96 est mobile sous l'effet du moteur 98 à deux
sens de rotation, représenté partiellement en traits mixtes
fins ; cet organe moteur 98 anime la vis 99 coopérant
avec un manchon fileté approprié 100 aménagé à l'extrémité
du piston 96, à l'opposé de la chambre 95. Ce piston 96
est immobilisé en rotation au moyen d'un doigt 111 ancré
à l'extrémité du manchon 100, du côté de la vis 99. Ce
doigt lll est guidé dans une lumière 112 aménagée dans
le carter 113 qui supporte le moteur 98 et qui supporte
le cylindre 114 dans lequel est aménagée la chambre 95.
Le moteur 98 est utilisé pour faire varier la position
du clapet lO et régler la section de la sortie de la buse
1. Des fins de course, non représentées, coopèrent avec
le doigt lll.
On remarque un orifice 107 aménagé dans le cylindre
114, qui débouche dans la deuxième chambre 104. Le volume
de cette deuxième chambre varie selon le mouvement du
second piston 103. L'orifice 107 est raccordé à l'arrivée
d'air sous pression qui alimente les nucléateurs 70.
Le piston 103 est double. Il comporte en effet une
portion annulo-cylindrique 115 (correspondant au piston
101 du schéma fonctionnel) qui enveloppe le premier piston
96 dans la chambre 95. Par ailleurs, ce piston 103 est
soumis en permanence, à l'action de l'organe élastique
en forme de ressort hélicoidal 108 qui tend à contrarier
l'effet de la pression d'air qui s'exerce dans la chambre
104.
Ainsi, lorsque l'air comprimé pénètre dans la chambre
104, le piston 103 se déplace au maximum de sa course,
en comprimant le ressort 108. Ce déplacement du piston
103 provoque un déplacement de sa portion 115 et, par
voie de conséquence, une variation du volume de la chambre
95, laquelle variation provoque un déplacement du fluide
hydraulique situé dans la chambre 66 ce qui a pour effet
WOg4/~254 2 ~ ~ 91~0 ~ PCT~4/00319
de déplacer le~ piston 64 et par voie de conséquence
d'ouvrir le clapet 10. Ce mouvement est également favorisé
par la pression de l'eau qui s'exerce sur le clapet 10
comme signalé précédemment.
A l'inverse, une chu~e de la pression d'air, dans
la chambre 104, provoque un retour automatique du piston
103 sous l'effet du ressort 108, ainsi que de sa portion
115, et un déplacement du fluide hydraulique de la chambre
95 vers la chambre 66 de façon à fermer le clapet 10.
Lorsque le clapet 10 est en position normale ouverte,
on peut modifier sa positi~n et par voie de conséquence
régler la section de passage de l'eau au moyen du piston
96 ; ce piston 96 déplace le fluide hydraulique contenu
dans la chambre 95 lorsqu'il est manoeuvré par le moto-
réducteur 98, lequel moto-réducteur est actionné en
fonction des conditions de température et d'hygrométrie
de fa~on à adapter le débit d'eau à pulvériser aux
conditions atmosphériques du lieu d'implantation du
dispositif.
Le piston 96 permet avantageusement de mémoriser
une position d'ouverture du clapet 10, et en particulier
la dernière position. Cette particularité permet
d'atteindre plus rapidement le régime de pulvérisation.
De préférence, le dispositif de manoeuvre 69 est
logé dans le compartiment 36, figure 3, aménagé entre
le carter interne 25 et l'enveloppe externe 35. Ce
dispositif est fixé sur le support 37 ; il requiert une
simple alimentation électrique du moteur 98 et une
connexion avec l'arrivée d'air sous pression.
Le compartiment 36 renferme également les relais
et contacteurs divers servant au fonctionnement des
ventilateurs 22 et 23.
On y trouve également un module électronique 116
qui permet de faire fonctionner le dispositif de fa~on
autonome. Ce module 116 comporte des entrées 117 pour
W094/~254 2 1~ 9 ~ ~ ~ 22 PCT/FR94/00319
les mesures de température, d'hygrométrie, de pression
et de débit d'eau, et des sorties 118 de commande des
ventilateurs 22 et 23 et de commande du dispositif de
manoeuvre du clapet 10 de la buse 1 pour régler le débit
d'eau.
Ce module 116 peut également être relié par
l'intermédiaire d'une ligne du type ligne téléphonique,
non repésentée, avec un poste central de commande qui
se chargera, en fonction des données, de mettre en service
le dispositif de pulvérisation.
La figure 9 représente une variante de réalisation
de la buse, en demi-coupe.
Le déflecteur 12 qui, précédemment, se situait
directement en aval du clapet 10 sur le dispositif
d'obturation 45, est maintenant intégré à la partie aval
147 qui prolonge la paroi externe 4, constituant le bord
de fuite de la buse.
L'orifice d'éjection 5, aménagé entre le siège 9
situé sur la paroi interne 3 et le clapet lO du dispositif
obturateur 45, forme un jet en forme de nappe annulo-
conique qui frappe le déflecteur 12 situé en aval. Ce
déflecteur tronconique 12 a un demi-angle au sommet compris
entre 10 et 15.
Le siège 9, de forme tronconique, conserve un demi-
angle au sommet de l'ordre de 30. Le clapet 10 se terminepar un rebord arrondi qui vient tangenter la surface du
siège 9.
On remarque, figure 10, la différence D entre les
diamètres d'étanchéité du dispositif d'obturation 45,
laquelle différence permet, comme explicité précédemment,
d'exercer au moyen de l'eau sous pression, une force sur
le clapet lO qui tend à le dégager de son siège 9.
Pour accroitre la force d'ouverture du clapet, le
dispositif d'obturation 45 comporte un épaulement 148,
figure 9, aménagé non loin du clapet. Cet épaulement 148
W094/~254 215 9 ~ ~ 8 PCT~4/00319
reçoit la pression de l'air comprimé qui est destiné aux
nucléateurs 70. Cet épaulement 148 délimite, avec la partie
147, une chambre 149, annulaire, reliée à la chambre 79
qui reçoit l'air sous pression et qui est aménagée dans
la paroi externe 4. Ces deux chambres 149 et 79
communiquent par un canal 150. Un joint d'étanchéité 151
est interposé entre cette chambre 149 et la paroi
d'extrémité 152 du dispositif d'obturation 45.
Cette particularité permet également de réaliser
l'ouverture de l'obturateur avec l'air sous pression
elle permet également de faciliter le démontage de la
buse et en particulier de la paroi interne en introduisant
de l'air comprimé dans la chambre 79.
Du côté du piston 64, on remarque la présence de
deux joints 62 et 62' interposés entre le tiroir et la
paroi externe 4 ainsi que deux joints 63 et 63' interposés
entre ledit tiroir et la paroi interne 3. Entre ces joints,
on trouve des trous 162 et 163 aménagés respectivement
sur le piston 64 et sur la paroi interne 3. Ces trous
permettent de mettre l'espace entre les joints en
communication avec le canal interne 2 pour réaliser
l'évacution des éventuelles fuites, aussi bien des fuites
d'eau provenant des chambres 7 ou 8, que des fuites de
fluide hydraulique provenant de la chambre 66.
On remarque, toujours figure 9, un aménagement des
nucléateurs 70. Ces nucléateurs comportent de simples
gicleurs 170 logés dans un forage 171 aménagé sur le
support 90. Ce support comporte un canal 178 d'amenée
de l'eau sous pression et un canal 179 d'amenée de l'air
sous pression. Ces canaux sont respectivement en
communication avec les chambres 78 et 79 aménagées dans
la paroi externe 4.
Cette solution présente l'avantage d'obtenir un
meilleur profil des supports 90 et de réduire les
perturbations de l'écoulement du flux d'air autour de
la buse.
W094/~254 21~ 91~ 8 24 PCTn~4/00319
La figure 11 représente une autre variante de la
buse et en particulier une variante dans laquelle les
nucléateurs sont directement intégrés dans la partie aval
147 qui constitue le bord de fuite.
Les nucléateurs sont assez souvent sujets à des
incidents du genre bouchage ou givrage. Ces incidents
leur font perdre toute efficacité et diminuent le rendement
et en particulier la quantité et qualité de neige produite.
La figure 11 et les figures 12 et 12a en particulier,
présentent ce nouveau type de nucléateur.
La partie 147 comporte des orifices 180 par lesquels
s'échappe un jet d'air sous pression. Cet air sous pression
provient d'un trou 181 percé dans le bord de fuite de
la partie 147. Ce trou 181 communique par un canal 182
avec la chambre 149 citée précédemment figure 9.
Cette chambre 149 coommunique avec la chambre
annulaire 79 par un canal 150.
Le canal 182 est parallèle à l'axe 11 de la buse.
Le trou 181 fait un angle de l'ordre de 45 avec cet axe
11.
En aval de l'orifice 180, on trouve un orifice 185
pour l'éjection de l'eau. Cet orifice 185 débouche
également sur le bord de fuite et correspond à un trou
186 percé de façon à permettre un piquage dans la nappe
d'eau qui circule sur la paroi du déflecteur 12. Les trous
181 et 186 sont parallèles et espacés de deux fois leur
diamètre environ, lequel diamètre est de l'ordre de
1 mm.
Pour éliminer les risques de bouchage du trou 186,
on peut prévoir comme représenté figure 12a, d'exécuter
une fente 187 sur toute la longueur du trou 186, d'une
largeur de 5/lOème de mm par exemple, laquelle fente se
situe dans un plan passant par l'axe 11 de la buse et
par les axes des trous 186 et 181.
Ces nucléateurs peuvent être au nombre de huit à
21~91Q~
W094/232~4 PCT~R94/00319
dix par exemple répartis sur la périphérie du bord de
fuite de la partie 147.
Pour des raisons pratiques, les trous 181 et 186
sont parallèles.
Ces nucléateurs, disposés à l'extrémité de la partie
147, bénéficient de la chaleur dégagée par la résistance
50 située entre cette partie 147 et la paroi externe 4.
On évite ainsi les incidents dus au gel.
Ces incidents dus au gel sont également réduits
compte-tenu du fait que ces nucléateurs fonctionnent par
un piquage sur la nappe du jet en sortie de buse.
Cette solution présente également l'avantage de
supprimer le détendeur 82 utilisé pour les nucléateurs
classiques du type à gicleurs, et la chambre d'eau 78.
La longueur de la buse est également réduite.
Pour protéger l'arête aval 188 du déflecteur 12,
le bord de fuite de la partie 147 comporte une face d'appui
189 séparée de ladite arête 188 par une gorge l9O.
Toutes les pièces de la buse sont de préférence
réalisées en aluminium et/ou alliage d'aluminium. Le
dispositif d'obturation 45 peut comporter un traitement
de surface du genre anodisation pour améliorer ses qualités
de résistance aux frottements.
Un tel dispositif de pulvérisation peut trouver
des applications intéressantes dans tous les domaines
qui requièrent une pulvérisation fine pour effectuer des
traitements ou des protections de toutes sortes comme
par exemple dans le domaine de la lutte contre l'incendie
ou autre.
J~ ~f ~ ,ia, J
