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procédé et appareil pour la production de neige artifioieile
La présente invention concerne un procède et un appareil pour la production de neige artificielle, à partir soit d'eau pure, ou additionnée de produits susceptibles de favoriser la congélation, soit d'autres liquides*
Bien que l'invention ne soit décrite ci-après que dans son application à la production de neige artificielle,
il est bien entendu que l'appareil décrit peut être utilisé pour d'autres opération* telles que la pulvérisation d'autres substances à des fine similaires sans sortir du cadre de l'invention
On connaît ces appareils à l'aide desquels on produit la congélation de fluides divers, mais ils présentent tous le désavantage de requérir des puissances spécifiques relativement élevées, par exemple d'exiger la production de pressions élevées.
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Leur capacité de traitement étant faible, ils exigent des dimen- .ion. élevées pour assurer de* débits d'une certaine importance, de telle sorte que le prix de revient d'un certain volume de neige cet généralement très élevé. Ils sont donc encombrants;
le prix de l'appareil et les frais d'exploitation sont très élevés* Or, il arrive fréquemment que, en hiver, -c'est-à-dire par temps relativement froid -. ou dans les stations de sports d'hiver-, la neige fait défaut en temps opportun, si bien qu'en dépit de l'existence de températures nettement en dessous de zéro degré C, on doit recourir au transport de la neige à partir d'endroit. où elle se trouve en permanence, ou à d'autres moyens également onéreux.
La présente invention apporte à de telles situations une solution simple et peu coûteuse. Elle consiste essentiellement a réaliser une pulvérisation de liquide à congeler * dans l'exem- ple décrit l'eau * de manière à obtenir des gouttelettes d'un volume suffisamment petit pour que., suivant la température ambian- te, eues puissent se congeler en un temps très court et qu'elles soient transformées en neige entre le point de sortie de l'appareil et le point de chute.. c'est-à-dire généralement pendant une trajectoire de quelques mètres. Suivant l'invention, on obtient ce résultat en conduisant l'eau a traiter le long de surfaces en mouvement, généralement en rotation, qui la projettent dans l'air environnant, en la pulvérisant finement.
On agit sur le volume et sur la forme des gouttelettes ainsi formées pour accroître le rapport de leur surface à leur volume, et accroître ainsi le taux de refroidissement On agit sur le volume en réduisant l'épaisseur de la lame liquide soumise à l'effet de force centrifuge, on agit sur leur forme en accroissant la puissance de celle-ci ou en réduisant la tension superficielle de l'eau par des additifs approprias, tels que palmitatees de Na lauryl sulfate de Na, chlorure de lauryl ammonium, esters de polyclycols, etc...
On obtient ainsi, à l'aide d'un appareil pou encombrant, et moyennant une force motrice très faible, une production de
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coattelattes de talb4..OWI', de Òrge tree allongé*, et on peut traiter aiskaent de grandes quantités d'eau sans 4dptn..
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appréciable.
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Lee gouttelettes forcée eoat rap14tn' conte- ides au contact avec l'air ambiant etp l'appareil étant peu .nO:'J1brant, on peut couvrir aisément et raptdtzaent de grandes surfaces A l'aide de la neige ainsi tOM646 Les aittérantes format de r4141.ai1oft de l'invention sont décrite 01-apr.. et repr4o=tâet aux figures 1 à 10.
Les dit.. figures oonotrntnt !* p<etivM<nt 1 -t1ur. Ip un .chôma général, montrant, en élévation, une vu$ générale du principe de baie de l'appareil suivant 1 'in- v,nt1on.
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-figure 2, un schéma de variante avec pâles planée
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rad1u.'J -t1ure 3p un achêma de variante avec palee planée
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Incurvées;
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figure 4. un sohéma de variante aveo pales hdlico1dal.IJ *figure 5e un ochéza en coupe et pian d'une réalisation se composant d'un ventilateur hélicoïdal et de plateaux en
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forme de disque
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-figure 6, une variante du précédent se composant d'un
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ventilateur hélicoïdal à plusieurs êtages;
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-figure 1. une variante d'une réalisation se coaposant
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d'un ventilateur hélicoïdal et de plateaux en forme de coupes;
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-figure 8, un .oh.ima de réalisation avec plateaux en forme ce aîsques dont ion borda sont dentelle;
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-figure 9. un schéma de réalisation dans lequel l'eau est
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distribuée dans les paies au ventilateur h11ooIdalJ -figure 10e un schéma en élévation, montrant une vue générale du principe de base de la variante de l'invention se composant ce disques tournants et de ventilateur hélicoïdal.
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A la figure 1, on a représente une vue générale de l'installation permettant de réaliser la présente invention.
Elle se compose essentiellement d'unchâssis 11, aillent déplaçable grâce à des galets 12 L'appareil est alimenté par un débit d'eau que 'on règle à volonté par des moyens connus (pompe, pression, vanne, réservoir en charge à hauteur variable, etc...) et que .L'on amène par une canalisation flexible 3, laquelle est reliée, par l'intermédiaire d'un bourrage 5 à un tube rigide 2 constituant en mème temps l'axw de rotation a (vertical ou ionclinéd'un certain angle sur la vrticale)
porté par des palier$ 9 et 9' et animé d'un mouvement de rotation par une comande du type connu 1 moteur 10 (électrique ou à explosion) et transmis sion par poulie 7 et 7' et courroie 8.
L'axe creux 2 porte à sa partis supérieure un ou plusieurs plateaux 1 perpendiculaires à 1'axe 2
Sous l'effet de la pression d'alimentation qui doit être relativement faible pour assurer un contrôle sied de l'épaisseur de la lame liquide, l'eau sort à la partie supérieure du tube 2 et s'étale sur le ou les plateaux 1 en passant par des orifices appropriée 3. Un déflecteur 6 repartit l'eau sur le plateau supérieur L'eau s'étend sous forme d'une lame liquide mince et uniforme sur toute la surface au ou des plateaux 1.
Orle* à la forme centrifuge, elle quitte la périphérie du ou des plateaux 1 en se divisant en fines gouttelletes qui s'étirent et se divisent d'autant plus que leur vitesse est grande et leur tension superficielle faible.
L'invention a constaté que l'effet de congélation peut être accentué et accélère si l'on obtient une vitesse suffisante au Notant où les gouttelettes se forment et quittent le disque propul seur, car elles se divisent encore en gouttes plus petites, ce qui améliore encore le taux d'échange thermique avec l'air, lequel est fonction de la vitesse relative, du volume et de la surface ou plus exactement du rapport surface des gouttelettes.
volume
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Suivant l'invention, on améliore encore l'échange en donnant à la Lame liqueide à partir de laquelle se forment les gouttelettes une épaisseur très faible,, On y parvient en conditionnant simultanément ou séparaient .l'état de surface du ou des disques 1, la viscosité et la tension superficielle de l'eau, la vitesse de rotation des disques l.
Les gouttelettes ainsi forgea sont projetées tout autour de l'appareil ot tombent en 13 sur le sol ou sur la surface à recouvrir après avoir décrit une trajectoire au cours de laquelle elles se congèlent d'autant plus aisément qu'on a accru le taux d'échange thermique par les différente moyens décrite ci-dessus, et elles s'amassent tout autour de l'appareil sous tome de neige,
Il suffit donc été déplacer progressivement l'appareil tout le long de la surface à recouvrir pour obtenir une couche de neige sensiblement continue de 1-*épaisseur que l'on veut.
On accroît encore la souplesse et les possibilités de l'appareil en disposant les disques 1 réglables en hauteur par rapport à la surface sur laquelle reposent les galets 12 de Manière à accroître l'effet de congélation et, au besoin, le débit traité en fonction de la température de l'air ambiant, Il a été constaté que l'appareil suivant l'invention permet déjà d'obtenir de la neige par des températures de l'ordre de - 1 à-2 C en provoquant, ooaae décrit plus haut,
la cristallisation de gouttelettes dont le diamètre est compris entre 10 et 100 microns* Des essais ont été effectués avec succès à l'aide d'un dispositif muni d'un seul disque de l'ordre de 500 mm de diamètre, tournant à 2500 tours/minute et placé à une hauteur de quelques mètres au-dessus du sol.
Il est bien entendu que ces valeurs ne sont données qu'à titre purement indicatif et qu'on peut soit faire varier le débit, soit les autres caractéristiques en fonction des condi- tions de température et des résuitats à obtenir sans sortir du cadre de l'invention* L'effet et les rendements seront évidemment
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d'autant plus aisément obtenue et d'autant plue grands, par exemple, que la température de l'air ambiant est plus basse*
L'invention a l'avantage de faire subir à l'eau un refroidissement considérable en l'étalant en couche mince sur le plateau tournant à grande vitesse dans l'air froid de sorte que les gouttelettes se cristallisent aussitôt après avoir quitta le disque,
Il est paiement entendu que le débit de neige est accru en augmentant le nombre de plateaux,
leur diamètre et leur vitesse de rotation.
D'autres formes de réalisation de l'invention sont décrites ci-après.
Les fleures 2 et 2a montrent un dispositif ci% 1'axe creux 2, vertical ou légèrement oblique, porte des plaque. planes 1 disposées radialement par rapport à l'axe 2; l'eau introduite par l'axe 2 et distribuée par les orifice. 4 se distri- buant en couche mince sur les pales 1 avant de se pulvériser.
Les figures 3 et 3a montrent une variante du dispositif précédent selon laquelle les pales 1 fixées sur l'axe creux 2 sont incurvées.
Ces réalisations selon les figurée 2. 2a et 3, 3a peu- vent être combinées avec des disques perpendiculaires à l'axe.
Elles présentent sur la précédente l'avantage de crer un mouvement et une circulation d'air froid amblant, cantri- fuge, qui augmente la trajectoire des gouttelettes
Les figures 4 et 4a montrent un dispositif où l'axe creux 2 porte une ou plusieurs pales hélicoïdales 1, l'eau étant distribuée sur les pales par les orifice* 4 de l'axe 2.
Cette réalisation présente sur les précédentes l'avan- tage d'engendrer un mouvement important d'air froid latéralement et vers le haut, favorisant la dispersion des gouttelettes et accroissant leur refroidissement
Les figures 5 et 5a représentent un dispositif se composant d'un ventilateur hélicoïdal et de disques perpendicu-
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laires à l'axe.
L'appareil est alimenté en eau par l'axe creux 2 qui tourne à grande vitesse, selon le Mode de commande décrit pour le cas de la figure 1.
L'eau est distribuée par des orifice 4 sur la ou les disques 1 perpendiculaires à 'axe 2
Cet axe porte un rotor 14 sur lequel sont fixées des paies hélicoïdales 16 constituant la ventilateur hélicoïdal qui est enveloppé par la tôle de protection, cylindrique 15.
Cette réalisation présente sur les précédentes l'avanta- ge d'engendrer un très grand débit d'air, à grande vitesse, parallèle à l'axe 2. Ce débit d'air, qui, selon les dimensions et caractéristiques de la réalisation, peut atteindre 500 à
20.000 93/heure (ces valeurs étant donn0es à titre indicatif entraîne cana une seule direction les gouttelettes d'eau tout en favorisant leur rupture en gouttes plus petites et augmente dans de très grandes proportions l'échange thermique favorable la congélation de micro gouttes d'eau.
La figure 6 montre une variante du dispositif représenté à la figure 5,, dans laquelle on a augmenté le nombre de disques da pulvérisation d'eau et on a placé sur .Le rotor 14 deux rangées de pales 16 et 16' pour constituer un ventilateur hélicoïdal à deux otages.
Ce dispositif présente l'avantage par rapport au prudent d'augmenter le débit et la vitesse de l'Air de propul- sion des gouttelettes et par conséquent d'augmenter le débit de neige.
La figure 7 montre une réalisation de l'invention com- posée d'un ventilateur hélicoïdal et de coupes ae révolution fixées sur l'axe.
L'axe 2 porte une ou plusieurs coupes métalliques creuses 1, dont l'axe de révolution coïncide avec l'axe 2, sur lesquelles sont fixées les pales 16 du ventilateur hélicoïdal
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entouré par l'enveloppe 15. L'eau introduite par l'axe creux 2 est distribuée dans la ou les coupes 1 en rotation par les orifices 4 Cette réalisation offre l'avantage d'allonger le parcours d'étalement des nappes d'eau et de mieux associer la trajectoire des gouttelettes quittant le bord des coupes à celle de l'air.
Les figures 8,, 8a et 8b représentent un perfectionnement au dispositif constitué des disques 1 support4 par l'axe creux 2, selon lequel le bord des disques est dentelé en 17. Plusieurs formes de dentelures 17a, 17b etc..., ont été réalisées avec succès. Les essais effectués avec cette tome de l'inventif ont montré le double avantage des dentelures qui augmentent la périphérie de disques et provoquent un effet vibratoire dans le courant d'air, favorable à un accroissement du débit et 4 une pulvérisation plus poussée de l'eau.
Les figures 9 et 9a montrent un dispositif selon l'in- vention qui consiste à introduire l'eau dans l'axe creux 2 qui supporte des pales creuses 16 de ventilateur hélicoïdal.
L'eau est distribuée sur les pales tournant à grande vitesse par des orifices 4.
Ce dispositif présente l'avantage sur les précédents d'être plus simple et de distribuer les gouttelettes dans un angle très large par l'air qui est mis en mouvement à grande vitesse.
Dans ce mode de réalisation aussi bien que dans les précédents, l'eau peut être introduite par d'autres canalisations que l'axe 2.
La figure 10 est une vue schématique du mode de réali- sation de l'invention qui combine les effets ces disques centri- fuges à bord dentelésou cannelés et du ventilateur hélicoïdal.
L'appareil est supporté sur un châssis 11 pouvant se déplacer par des galets 12. L'eau est introduites par le conden. sateur flexible 3 dans l'axe tournant 2 par l'intermédiaire du bourrage 5.
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L'axe creux 2 qui supporte les disques 1 et le pales 16 tournant dans l'enveloppe 15 est porté par les paliers 9 'et cet entraîné par le moteur 10 par une transmission constitue? par
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exemple des poulies 7 et IP et de la courroies, Le débit d'ai' à grande vitesse entrain* et refroidit les gouttelettes dans une seule direction oblique vers le haut et celles-ci en se congelant retombent en neige,
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sur le soi ou elles forment une couche I)o REVENDICATIONS.
1*. erooddd pour la production de neige artificielle caractérisé en ce qu'on refroidit le liquide en râtelant tous un épaisseur très faible grâce à le force centrifuge.
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2.- eroodd4 suivant la revendication l, caractérisé en go que l'on refroidit le liquide en le réduisant en fines goutteloto tes.
3.- eroaddé suivant les revendications 1 à 2, caractérisé en os que ,!.'on refroidit le liquide en le projetant, tous une épaisseur très faible, dans une ambiance dont la température est inférieur à son point de congélation,
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40- Appareil pour A'Mention du procédé suivant les re- indication* 1 à 30 car4otdr1J4 en ce que 'eau est étalé sur une ou des surfaces en rotation à la périphérie desquelles .1.Le est
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projetée dans l'air b1ant où elle est réduit* en fines gouttelettes*
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5 - Appareil suivant la revendication 4# caractérisé en ce que Les surfaces en rotation sont un ou plusieurs disques*
6.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisé en ce que les surfaces en rotation sont des patte pianos
radiales,
7.- Appareil suivant la revendication 4. caractérisé en et que les surfaces en rotation sont des pales incurvées. et* Appareil suivant la revendication 4,
caractérisa en ce que les surfaces en rotation sont des paies hélicoïdales*
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9.- Appareil suivant la revendication 4 caractérisa en ce que les surfaces en rotation sont des coupes de profils divers*
10.- Appareil suivant la revendication 4# caractérise en ce que les surfaces en rotation ont des borde dentelés*
11.- Appareil suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les surfaces en rotation sont des pales de ventilateur hélicoïdal.
12- Procédé suivant les revendications 1 à 3 exécuté au moyen d'un appareil suivant la revendication 4 ou l'une des revendications ? a 10, caractérisa en ce que le refroidissement du liquide est intensif!* en dirigeant un courant d'air froid sur le ou les dispositifs à la surface desquels le liquide est étale.
13- Procède suivant la revendication 12. caractérisé en ce qu'on dirige un courant d'air froid sur la périphérie des dispositifs d'ou s'échappent les fines gouttelettes formées par force centrifuge*
14.- Procédé suivant les revendications l à 3. caracté- risé en ce qu'on ajoute au liquide a congeler un ou des produits tensio-actifs.
15.- Procédé suivant la revendication 14 3, et 12 à 14 caractérisa en ce que les gouttelettes forages par force centri- fuge sont soumises à un étirage gr@ce à l'action d'entraînement du courant d'air froid dans lequel elles sont projettes.
16.- Procédé suivant les revendications 1 à 3 et 12 à 15, caractérisa en ce que les gouttelettes forages par force con- trifuge sont dirigées dans une seule direction par un courant d'air froid.