EP0250425A1 - Device and method for producing artificial snow. - Google Patents

Device and method for producing artificial snow.

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EP0250425A1
EP0250425A1 EP86901910A EP86901910A EP0250425A1 EP 0250425 A1 EP0250425 A1 EP 0250425A1 EP 86901910 A EP86901910 A EP 86901910A EP 86901910 A EP86901910 A EP 86901910A EP 0250425 A1 EP0250425 A1 EP 0250425A1
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EP
European Patent Office
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water
snow
sprayers
fine particles
nozzles
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EP86901910A
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Pierre Chanel
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C3/00—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow
    • F25C3/04—Processes or apparatus specially adapted for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Producing artificial snow for sledging or ski trails; Producing artificial snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2303/00—Special arrangements or features for producing ice or snow for winter sports or similar recreational purposes, e.g. for sporting installations; Special arrangements or features for producing artificial snow
    • F25C2303/048—Snow making by using means for spraying water
    • F25C2303/0481—Snow making by using means for spraying water with the use of compressed air

Definitions

  • the present invention relates to a method of manufacturing artificial snow. It also relates to a device designed for the implementation of this process.
  • the invention relates to industrial processes for the manufacture of snow which allow sufficiently large flows to be usable on the ski slopes in order to compensate for a deficient natural snow cover.
  • snow cannons All the snow generators that are commonly called “snow cannons” are, in fact, sprayers projecting into the ambient air, at negative temperature, fine droplets of water which must be frozen to obtain snow crystals or more precisely frost. Only, therefore, are the cold outside air and the water which directly exchange their calories, by heating the latter and by evaporating part of the droplets if it is not saturated. For this process to take place in good conditions, it is essential that the primary nucleation starts as quickly as possible in the form of a maximum of seeds of sowing, so that the exchanges of heat between water and air succeed as complete secondary nucleation as possible, even if the crystals produced contain more residual water than natural snow. This is where the type of snow generator used comes in.
  • the others use circular or toric spray bars, with multiple nozzles; primary nucleation -> is obtained either from very fine hydraulic nozzles capable of creating germs in fairly large quantities, or from small pneumatic sprayers which, in principle, quickly promote the same formation.
  • the frost mist thus obtained is entrained in a large air flow created from a helical fan placed upstream of the ramps and which also entails the droplets of more or less large size, which will themselves frost at from germs.
  • a process derived from the prece ⁇ dent principle makes it possible to obtain fine droplets by directing a jet of e-au at high pressure directly on the blades of a fan rotating at very high speed.
  • a defined mass of water spray can freeze.
  • Two parameters are involved: the power of the jet which drives the water droplets more or less far, and the renewal of the air: wind or simply a slope breeze, convection current, air supply by any artificial mechanical means.
  • the water sprayed into fine droplets can remain liquid very below the temperature of 0 ° C. This state of supercooling varies with the composition of the water. The purer it is (the case of droplets in the clouds), the lower the effective freezing temperature.
  • the natural waters used in the barrels are not pure and contain, but in very variable quantities, many glaciogenic nuclei which bring the primary nucleation temperature closer to the freezing temperature of 0 ° C and this all the more that the droplets are fine. For a given negative temperature and relative humidity, the performance of a snow-making installation therefore depends on: the diameters of the droplets, their trajectories to the ground, the renewal of the ambient air, very largely the quantity of seeds of seed from the generator and, finally, the quantity of glaciogenic nuclei.
  • the object of the present invention is in particular to propose a new process and a new type of snow generator making snow in "quarry” and promoting the control of all the useful parameters, in order to obtain the greatest possible quantity of freezable water in specified conditions of. dry temperature "r of relative humidity and air movement speed.
  • This generator requires automatic adjustment of all the elements which condition its operation, by adaptation of perfectly known and mastered devices. They integrate all atmospheric conditions as well as the characteristics of the water and the air drawn.
  • the invention described proposes a particular adjustment which can directly take into account the water content of the crystals produced.
  • Figure 1 is a schematic side view of the snow generator according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows the arrangement of the supply ramps for the nozzles and the hydropneumatic sprayers of this generator.
  • Figure 3 shows the diagram of the entire installation: power, production, automation.
  • Figure 4 shows, schematically, the principle an air / water hydropneumatic sprayer.
  • FIG. 5 shows the diagram of a pneumatic sprayer using liquid and gaseous nitrogen as well as its location with respect to the nozzles of small particle sizes.
  • Figure 6 shows the diagram of liquid nitrogen nozzles and their location.
  • FIG. 7 shows the diagram of ultrasonic liquid nitrogen sprayers and their location.
  • FIG. 8 illustrates, diagrammatically, the use, for sowing, of snow crystals atomized and dispersed in the cloud of the particles to be frozen.
  • FIG. 10 shows the variation curves of the compared dielectric constants of water and ice between 10 3 and 10 ⁇ Hz.
  • the snow generator according to the invention shown diagrammatically in FIG. 1 is similar to the principle of multiple jet fan cannons, by the use of hydraulic nozzles and hydro pneumatic nozzles providing a mist of water particles and of frost, driven by an air current produced by one or more powerful centrifugal fans.
  • the snow generator according to the invention comprises a plurality of stepped spray booms 1, the provided with spray nozzles 2, 8 and arranged parallel or substantially parallel with a horizontal or almost horizontal orientation.
  • the particles ejected from these spray nozzles at a certain speed are accelerated by a powerful flow of air produced by one or more fans 3 placed behind and upstream of the spray bars 1, the, these fans being advantageously constituted by centrifugal fans, with variable speed or not, which allow a regular distribution of the air flow in the inlet section of the diffuser 6 at the outlet of which said spraying ramps are arranged and an acceptable sound level.
  • the flow rate of the fans 3 and the air speed are calculated simply in order to allow the particles, whatever their size, to follow a trajectory 4 of sufficient length to obtain a correct maximum density of the snow produced.
  • the air flow of the fans can vary to better respond to significant variations in water pressures, its flow, the types of nozzles in operation, the direction and speed of the displacements of the ambiant air. Particle trajectories also vary. according to the height h 5 of the diffuser 6 above the ground and the slope of the natural ground 7.
  • the fine particles of water are supplied by a large number of hydraulic nozzles 2, while the seed germs are produced by hydraulic sprayers 8 in much smaller numbers.
  • the boom l fitted with hydropneumatic sprayer 8 advantageously has a greater length than that of the booms 1 fitted with hydraulic nozzles 2, and extends beyond each side of the assembly constituted by these last ; the usefulness of this provision being explained later in this presentation.
  • the set of spray bars 1, l ' is disposed at the outlet of the diffuser 6 constituted by a box open at the front and having a transverse profile diverging in the direction of its anterior outlet opening 6a.
  • the assembly constituted by the ramps 1, 1 ′ provided with hydraulic nozzles and hydro-pneumatic sprayers 8, and by the diffuser 6, is movable around a vertical axis 48, so as to have a variable orientation when the winds are too changing direction.
  • the air from the hydropneumatic sprayers 8 is supplied by compressors at pressures from 7 to 20 bars.
  • the water pressure of hydropneumatic sprayers varies with the operating conditions.
  • the hydraulic sprayers 8 are located at the base of the diffuser 6, over the entire length of the latter.
  • the spray bars are placed in aerodynamic flaps 33 and 49.
  • flaps have a front end rounded and they are placed inside the diffuser 6; they participate in the regulation and distribution of the air flow generated by each fan 3.
  • the water to be frozen can be cooled in air / water exchangers 9 or, preferably, in open circuit cooling towers 14 ( figure 3).
  • FIG. 2 illustrates, diagrammatically, the distribution, in staggered rows, of the hydraulic nozzles 2 and of the hydropneumatic sprayers 8, at the outlet surface of the diffuser 6.
  • the relative spacing of the nozzles of the order of 15 to 25 cm, and their arrangement en- quin ⁇ conceived, make it possible to interest a large volume of exchanging djair and limit the coalescence of the _._ droplets, at least on the first part of their trajectory where they will be able to cool to their freezing temperature but also evaporate, especially the smallest.
  • a gram of evaporated water lowers the temperature of one m3 of air by 1.6 ° C while this temperature rises by 0.23 ° C when this same gram of water goes to the solid state.
  • the installation according to the invention can be equipped with automation devices, known per se, thanks to which it is possible to select the number and the type of nozzles of the snow generator that it is desirable to set up. service, depending on the temperature.
  • automation devices known per se, thanks to which it is possible to select the number and the type of nozzles of the snow generator that it is desirable to set up. service, depending on the temperature.
  • FIG. 3 represents an overall operating diagram of the snow generator.
  • the water arrives at a flow meter 10 and passes through an assembly comprising a valve 11 and a filter 12. Following this assembly, an altimetric tap 13, adjusted to the level of a tank 15 by a socket 16 , supplies a refrigerant 14 which pours into a tank 15. The latter is provided with a drain 17 and a weir 18.
  • One or more high-pressure pumps 19 take up the water from tank 15 to send it into the sprayer booms 1 through a weir 20, a flow meter 21, a pressure liiter 22 and a filter 23.
  • the nozzles of different diameters 2 are distributed on the booms 1.
  • the same network supplies the water from the hydro-pneumatic sprayers. ticks 8.
  • the air from the sprayers is supplied at pressures between 7 and 20 bars by a compressor 24 provided with an assembly comprising a coolant 25 and a decanter 26 and which feeds the ramp 27 to which said sprayers are connected.
  • the centrifugal fan 3 supplies propulsion air through the diffuser assembly 6.
  • a regulation assembly equipped with a programmable controller 28 receives the following information: dry temperature 29, relative humidity 30, speed of movement of the ambient air and direction 31, temperature of the water to be frozen 32. The data serve to control the compressor 24, the fan, the water pumps 19 and the pressure li itor 22.
  • the flow meter 21 checks the correct operation of the nozzles 2 and the hydropneumatic sprayers 8.
  • FIG. 2 shows that the ramp and the diffuser flap system 33 of the hydropneumatic nozzles 8 project on each side of the main diffuser 6, so that the mist of seed germs covers the maximum spread of the dispersions of the droplets produced by the nozzles 2 , whatever the direction of movement of the ambient air, within the limits fixed for the proper functioning of the device: approximately 60 degrees, on either side of the axis of the device.
  • FIG. 2 also shows that the generator • ' can advantageously be composed of juxtaposable elements formed of standard modules 47 in order to increase, at will, its production capacity.
  • Figure 4 shows the diagram of a hydropneumatic sprayer 8 with compressed air with mixture inside, starting from the back of the device, near the air and water jets.
  • This material is charac ⁇ terized by a very long mixing chamber 34, for example from 150 to 200 mm for a diameter of 10 to 12 mm.
  • a vane propeller 35 of the type commonly used on full cone hydraulic nozzles, is placed upstream of a flat jet nozzle 50 constituting the end of the sprayer and ensuring a rectangular distribution of the particles.
  • the invention provides for the replacement of ' air / water sprayers of this type, by sprayers using a cryogenic liquid, such as nitrogen, or by the dispersion, directly in the fog, of fine particles of snow collected near the snow generator.
  • a cryogenic liquid such as nitrogen
  • FIG. 5 shows the diagram of a pneumatic sprayer 36 operating with nitrogen in liquid and gaseous form.
  • the nitrogen is stored in a balloon 37 near the device.
  • the nitrogen gas is obtained from this balloon using an exchanger 38.
  • the pressures of the liquid and gas phases on arrival at the sprayers 36 are practically the same.
  • FIG. 6 shows the diagram of installation of nozzles with pressurized liquid nitrogen 39, near the first hydraulic nozzles with very fine particle sizes.
  • Figure 7 shows the diagram of pu> l liquid nitrogen ultrasonic ultrasound at very low pressure 40 operating with an oscillator 41 vibrating at frequencies between 20 and 100 KHz.
  • the sprayer boom 40 is, in this case, advantageously placed between two ramps 1 of hydraulic nozzles 2 with very fine particle sizes.
  • FIG. 8 shows, diagrammatically, the devices for sampling 42 and dispersing 43 snow crystals (natural or artificial) inside the water mist leaving the nozzles 2 to break the supercooling.
  • snow crystals natural or artificial
  • FIG. 9 shows, diagrammatically, the use which can be made of a stationary snow generator according to the invention, in order to allow snowmaking on a ski slope.
  • the manufacture of snow in the quarry, in a site chosen for its specific qualities and without any discomfort for the environment, allows to obtain a very high yield due to the possibility of taking into account, in the operating program, the set of variables concerned, but with a unique value for each of them.
  • the generator is supplemented by a system for taking snow 44 and transferring it under pressure into a flexible or rigid pipe 45 which makes it possible to spread it on the runway from outlets 46 correctly distributed along the route.
  • the snow production and transport functions are completely independent and can therefore each have different and variable schedules.
  • the ramps 1 and diffuser 6 assembly can be movable around a vertical axis 48, as indicated previously. It is envisaged to use, to adjust the automatic operation of the generator, direct measurement of the liquid water content (TEL) of the snow crystals produced, as and when they are produced, on the ground or on their paths. .
  • TEL liquid water content
  • the process uses variations in the electrical properties of water in solid or liquid phase, essentially its dielectric constant.
  • ⁇ E 1 - j ⁇ ", either the fluctuations of ⁇ '(fast relative permitti), or of ⁇ " (loss factor, characterizing the absorption).
  • the frequencies used, depending on the types of measurement, will be less than 1 GHz or higher (microwave domain).
  • FIG. 10 gives, by way of example, in the field of radio frequencies, the significant variations and differences in the relative per itti vi ties of water ⁇ 'e and ice ⁇ 'g, as well as the factors of loss of water ⁇ "e and ice ⁇ " g.
  • the measurement of the TEL of the crystals is not comparable to the measurement of the density of the manufactured snow. There is a close correspondence between these two data only if the crystals remain identical in their shapes, sizes, structures and distribution. However, we know that this is not the case since many of the parameters in question change as a function of the types of nozzles and their flow rate, pressures and temperatures of water and air, etc.

Abstract

Dispositif et procédé de générateur de neige artificielle fonctionnant par pulvérisation d'eau en fines particules à partir de buses hydrauliques (2) et par fabrication de germes d'ensemencement à partir de pulvérisateur (8), l'ensemble: fines particules d'eau et germes d'ensemencement, formant un brouillard entraîné par le courant d'air produit par un ou plusieurs ventilateurs (3), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de rampes de pulvérisation étagées (1, 1') disposées parallèlement et horizontalement ou quasi horizontalement, sur lesquelles sont branchées lesdites buses hydrauliques (2) et lesdits pulvérisateurs (8) entre lesquel(le)s sont ménagés des espacements, par exemple d'au moins 15 cm.Apparatus and method for an artificial snow generator operating by spraying water into fine particles from hydraulic nozzles (2) and by producing seed seeds from the sprayer (8), the set: fine water particles and seeding germs, forming a mist driven by the air current produced by one or more fans (3), characterized in that it comprises a plurality of stepped spray bars (1, 1') arranged parallel and horizontal or almost horizontally, on which are connected said hydraulic nozzles (2) and said sprayers (8) between which (the) s are arranged spacings, for example of at least 15 cm.

Description

D spositif et procédé-de fabrication -de ne ge arti cielle.D spositif and manufacturing-ne arti cielle process.
La présente invention concerne un procédé de fabrication de neige artificielle. Elle vise également un dispositif conçu pour la mise en oeuvre de ce procédé.The present invention relates to a method of manufacturing artificial snow. It also relates to a device designed for the implementation of this process.
Plus exactement, l'invention se rattache aux pro¬ cédés industriels de fabrication de neige qui permet¬ tent des débits suffisamment importants pour être utilisables sur les pistes de ski afin de compenser un enneigement naturel déficient.More precisely, the invention relates to industrial processes for the manufacture of snow which allow sufficiently large flows to be usable on the ski slopes in order to compensate for a deficient natural snow cover.
Jusqu'ici, les installations connues, quel qu'en soit le principe, utilisent des générateurs de neige qui travaillent le long des pistes mêmes, soit, en les déplaçant au fur et à mesure des besoins, soit en les répartissant le long des tronçons à enneiger.Until now, known installations, whatever the principle, use snow generators which work along the tracks themselves, either by moving them as needed, or by distributing them along the sections to snow.
Tous les générateurs de neige que l'on appelle communément "canons à neige", sont, en fait, des pulvé¬ risateurs projetant dans l'air ambiant, à température négative, de fines gouttelettes d'eau qu'il faut geler pour obtenir des cristaux de neige ou plus exactement de givre. Seuls, sont donc en présence, l'air extérieur froid et l'eau qui échangent directement leurs calo¬ ries, par réchauffement de celui-là et par ëvaporation d'une partie des gouttelettes s'il n'est pas saturé. Pour que ce processus se déroule dans de bonnes conditions, il est indispensable que la nuclëation primaire démarre le plus rapidement possible sous forme d'un maximum de germes d'ensemencement, afin que les échanges de chaleur entre l'eau et l'air aboutissent à une nuclëation secondaire la plus complète possible, même si les cristaux fabriqués contiennent plus d'eau résiduelle que la neige naturelle. C'est là qu'inter¬ vient le type de générateur de neige utilisé. Les uns sont des pulvérisateurs pneumatiques à grand débit dans lesquels on utilise le refroidissement thermo¬ dynamique dû à la détente de l'air comprimé, pour fabriquer au niveau du canon à neige lui-même, une grande quantité de germes d'ensemencement. Les autres utilisent des rampes de pulvérisation circulaires ou toriques, à gicleurs multiples; la nuclëation primaire -> est obtenue, soit à partir de gicleurs hydrauliques très fins aptes à créer des germes en assez grande quantité, soit à partir de petits pulvérisateurs pneumatiques qui, en principe, favorisent rapidement la même formation. Le brouillard de givre ainsi obtenu est entraîné dans un flux d'air important créé à partir d'un ventilateur hélicoïdal placé à l'amont des rampes et qui entraîne également les gouttelettes de taille plus ou moins importante, qui vont elles-mêmes givrer à partir des germes. Un procède dérivé du principe précé¬ dent permet d'obtenir des fines gouttelettes en diri¬ geant un jet d'e-au à haute pression directement sur les pales d'un ventilateur tournant à très grande vitesse. Dans un volume d'air à température négative à un certain degré d'humidité relative, il peut se congeler une masse définie d'eau pulvérisée. Plus le volume d'air qui enveloppe la gouttelette est important, plus le sera aussi la masse d'eau congelable. Deux paramètres interviennent : la puissance du jet qui entraîne les gouttelettes d'eau plus ou moins loin, et le renouvellement de l'air : vent ou simplement brise de pente, courant de convection, apport d'air par tout moyen mécanique artificiel. L'importante quantité de chaleur absorbable par évaporation, qui dépend du degré de saturation de l'air, peut jouer, dans les échanges à l'intérieur de l'enveloppe de dispersion du jet, un rôle considérable, puisque chaque Kg d'eau évaporé absorbe grossièrement plus de 600 Kcal . Le rôle de l'eau évaporée décroît lorsque baisse la température sèche, mais il est très important jusque vers -8° C. Or, c'est entre 0° C et cette température que les statistiques climatiques, dans de nombreux pays où l'on ressent le besoin de produire de la neige, montrent que se concentrent le plus grand nombre possible d'heures de fonctionnement. Le rendement des installations de fabrication de neige dépend largement des résultats obtenus dans cette plage.All the snow generators that are commonly called "snow cannons" are, in fact, sprayers projecting into the ambient air, at negative temperature, fine droplets of water which must be frozen to obtain snow crystals or more precisely frost. Only, therefore, are the cold outside air and the water which directly exchange their calories, by heating the latter and by evaporating part of the droplets if it is not saturated. For this process to take place in good conditions, it is essential that the primary nucleation starts as quickly as possible in the form of a maximum of seeds of sowing, so that the exchanges of heat between water and air succeed as complete secondary nucleation as possible, even if the crystals produced contain more residual water than natural snow. This is where the type of snow generator used comes in. Some are high-flow pneumatic sprayers in which use thermodynamic cooling due to the expansion of the compressed air, to manufacture at the level of the snow cannon itself, a large quantity of germs of sowing. The others use circular or toric spray bars, with multiple nozzles; primary nucleation -> is obtained either from very fine hydraulic nozzles capable of creating germs in fairly large quantities, or from small pneumatic sprayers which, in principle, quickly promote the same formation. The frost mist thus obtained is entrained in a large air flow created from a helical fan placed upstream of the ramps and which also entails the droplets of more or less large size, which will themselves frost at from germs. A process derived from the prece¬ dent principle makes it possible to obtain fine droplets by directing a jet of e-au at high pressure directly on the blades of a fan rotating at very high speed. In a volume of air at negative temperature at a certain degree of relative humidity, a defined mass of water spray can freeze. The larger the volume of air enveloping the droplet, the larger the mass of freezable water. Two parameters are involved: the power of the jet which drives the water droplets more or less far, and the renewal of the air: wind or simply a slope breeze, convection current, air supply by any artificial mechanical means. The large amount of heat absorbable by evaporation, which depends on the degree of saturation of the air, can play a considerable role in the exchanges inside the jet dispersion envelope, since each kg of water evaporated roughly absorbs more than 600 Kcal. The role of evaporated water decreases when the dry temperature drops, but it is very important down to -8 ° C. However, it is between 0 ° C and this temperature that climate statistics, in many countries where one feels the need to produce snow, show that the greatest possible number of operating hours is concentrated. The performance of snow making facilities largely depends on the results obtained in this range.
L'eau pulvérisée en fines gouttelettes peut rester liquide très en deçà de la température de 0° C. Cet état de surfusion varie avec la composition de l'eau. Plus elle est pure (cas des gouttelettes contenues dans les nuages) plus la température effective de congéla¬ tion est basse. Les eaux naturelles utilisées dans les canons ne sont pas pures et contiennent, mais en quan- tité très variable, beaucoup de noyaux glaciogènes qui ramènent la température de nuclëation primaire plus près de la température de congélation de 0° C et ce d'autant plus que les gouttelettes sont fines. Pour une température négative et une humidité relative donnée, le rendement d'une installation de fabrication de neige dépend donc : des diamètres des gouttelettes, de leurs trajectoires jusqu'au sol, du renouvellement de l'air ambiant, très largement de la quantité de germes d'en¬ semencement dès la sortie du générateur et, enfin, de la quantité des noyaux glaciogènes.The water sprayed into fine droplets can remain liquid very below the temperature of 0 ° C. This state of supercooling varies with the composition of the water. The purer it is (the case of droplets in the clouds), the lower the effective freezing temperature. The natural waters used in the barrels are not pure and contain, but in very variable quantities, many glaciogenic nuclei which bring the primary nucleation temperature closer to the freezing temperature of 0 ° C and this all the more that the droplets are fine. For a given negative temperature and relative humidity, the performance of a snow-making installation therefore depends on: the diameters of the droplets, their trajectories to the ground, the renewal of the ambient air, very largely the quantity of seeds of seed from the generator and, finally, the quantity of glaciogenic nuclei.
La pression partielle de vapeur d'eau tend vers la saturation e (t), par rapport à l'eau liquide. Mais il existe aussi une tension de vapeur saturante par rapport à la glace e.(t). Or, e (t) > e.(t), avec un maximum à -11,8° C, correspondant à 0,27 mb. A partir d'un certain niveau d'échange par évaporation, l'air peut être en état de sous-saturation par rapport à l'eau liquide et de sursaturation par rapport à la glace. Les germes de givre grossissent au détriment des gouttelettes d'eau. Ce processus, très important dans le mécanisme des précipitations naturelles de neige, l'est beaucoup moins dans le cas de celle produite artificiellement. Les distances, donc les temps d'échange disponibles, sont faibles. C'est avant tout la valeur de l'humidité relative qui est primordiale : plus elle est basse pour une température sèche négative donnée, plus le rendement des enneigeurs augmente.The partial pressure of water vapor tends towards saturation e (t), compared to liquid water. But there is also a saturated vapor pressure with respect to the ice e. (T). However, e (t)> e. (T), with a maximum at -11.8 ° C, corresponding to 0.27 mb. From a certain level of exchange by evaporation, the air can be in a state of undersaturation with respect to liquid water and of supersaturation with respect to ice. The frost germs grow at the expense of water droplets. This process, very important in the mechanism of natural precipitation of snow, is much less so in the case of the artificially produced one. The distances, and therefore the available exchange times, are short. Above all, it is the value of relative humidity that is essential: the lower it is for a given negative dry temperature, the more the efficiency of the snowguns increases.
La mise en service récente de procédés originaux de transport pneumatique de la neige naturelle ou fabri¬ quée, permet d'envisager de transférer, à des distances qui peuvent largement dépasser 1.000 m, de grosses quantités de neige. La concentration des points de production est ainsi envisageable.The recent entry into service of original pneumatic transport processes for natural or manufactured snow makes it possible to envisage transferring, at distances which can largely exceed 1,000 m, large quantities of snow. The concentration of production points is thus possible.
La présente invention a notamment pour but de proposer un nouveau procédé et un nouveau type de générateur de neige fabriquant la neige en "carrière" et favorisant le contrôle de tous les paramètres utiles, pour obtenir la plus grande quantité possible d'eau congelable dans des conditions déterminées de. température sèche«r d'humidité relative et de Vitesse de déplacement de l'air. Ce générateur exige un réglage automatique de tous les éléments qui conditionnent son fonctionnement, par adaptation de dispositifs parfai¬ tement connus et maîtrisés. Ils intègrent toutes les conditions atmosphériques ainsi que les caractë- ristiques de l'eau et de l'air puisé.The object of the present invention is in particular to propose a new process and a new type of snow generator making snow in "quarry" and promoting the control of all the useful parameters, in order to obtain the greatest possible quantity of freezable water in specified conditions of. dry temperature "r of relative humidity and air movement speed. This generator requires automatic adjustment of all the elements which condition its operation, by adaptation of perfectly known and mastered devices. They integrate all atmospheric conditions as well as the characteristics of the water and the air drawn.
Par contre, l'invention décrite propose un réglage particulier pouvant prendre directement en compte la teneur en eau des cristaux fabriqués.On the other hand, the invention described proposes a particular adjustment which can directly take into account the water content of the crystals produced.
La figure 1 est une vue de côté, à caractère schématique, du générateur de neige selon l'invention.Figure 1 is a schematic side view of the snow generator according to the invention.
La figure 2 montre, schématiquement, la disposition des rampes d'alimentation des buses et des pulvéri¬ sateurs hydropneumatiques de ce générateur.FIG. 2 schematically shows the arrangement of the supply ramps for the nozzles and the hydropneumatic sprayers of this generator.
La figure 3 montre le schéma de l'ensemble de l'installation : alimentation, production, automatisme.Figure 3 shows the diagram of the entire installation: power, production, automation.
La figure 4 montre, schématiquement, le principe d'un pulvérisateur hydropneumatique air/eau.Figure 4 shows, schematically, the principle an air / water hydropneumatic sprayer.
La figure 5 montre le schéma d'un pulvérisateur pneumatique utilisant l 'azote liquide et gazeux ainsi que sa localisation par rapport aux buses de petites granulomëtries.FIG. 5 shows the diagram of a pneumatic sprayer using liquid and gaseous nitrogen as well as its location with respect to the nozzles of small particle sizes.
La figure 6 montre le schéma de buses à azote liquide et leur localisation.Figure 6 shows the diagram of liquid nitrogen nozzles and their location.
La figure 7 montre le schéma de pulvérisateurs ultrasoniques à azote liquide et leur localisation. La figure 8 illustre, schématiquement, l'utilisa¬ tion, pour l'ensemencement, de cristaux de neige atomisés et dispersés dans le nuage des particules à congeler.Figure 7 shows the diagram of ultrasonic liquid nitrogen sprayers and their location. FIG. 8 illustrates, diagrammatically, the use, for sowing, of snow crystals atomized and dispersed in the cloud of the particles to be frozen.
La figure 9 montre, schématiquement, l 'utilisation d'un générateur de neige fonctionnant en "carrière". La figure 10 montre les courbes de variation des constantes diélectriques comparées de l 'eau et de la glace entre 103 et lO^Hz.Figure 9 shows, schematically, the use of a snow generator operating in "quarry". FIG. 10 shows the variation curves of the compared dielectric constants of water and ice between 10 3 and 10 ^ Hz.
Le générateur de neige selon l 'invention représenté schématiquement à la figure 1 s'apparente au principe des canons ventilateurs à jets multiples, par l'uti¬ lisation de gicleurs hydrauliques et de gicleurs hydro¬ pneumatiques fournissant un brouillard de particules d'eau et de givre, entraîné par un courant d'air pro- duit par un ou plusieurs puissants ventilateurs centrifuges.The snow generator according to the invention shown diagrammatically in FIG. 1 is similar to the principle of multiple jet fan cannons, by the use of hydraulic nozzles and hydro pneumatic nozzles providing a mist of water particles and of frost, driven by an air current produced by one or more powerful centrifugal fans.
Le générateur de neige selon l 'invention comporte une pluralité de rampes de pulvérisation étagées 1, l' munies de buses de pulvérisation 2, 8 et disposées parallèlement ou sensiblement parallèlement avec une orientation horizontale ou quasiment horizontale. Les particules éjectées de ces buses de pulvérisation à une certaine vitesse, sont accélérées par un puissant flux d'air produit par un ou plusieurs ventilateurs 3 placés en arrière et en amont des rampes dé pulvérisation 1, l', ces ventilateurs étant avantageusement constitués par des ventilateurs centrifuges, à vitesse variable ou non, qui permettent une répartition régulière du flux d'air dans la section d'entrée du diffuseur 6 à la sor¬ tie duquel sont disposées lesdites rampes de pulvëri- sation et un niveau sonore acceptable.The snow generator according to the invention comprises a plurality of stepped spray booms 1, the provided with spray nozzles 2, 8 and arranged parallel or substantially parallel with a horizontal or almost horizontal orientation. The particles ejected from these spray nozzles at a certain speed are accelerated by a powerful flow of air produced by one or more fans 3 placed behind and upstream of the spray bars 1, the, these fans being advantageously constituted by centrifugal fans, with variable speed or not, which allow a regular distribution of the air flow in the inlet section of the diffuser 6 at the outlet of which said spraying ramps are arranged and an acceptable sound level.
Le débit des ventilateurs 3 et la vitesse de l'air sont calculés simplement afin de permettre aux parti¬ cules, quelle que soit leur taille, de suivre une trajectoire 4 d'une longueur suffisante pour obtenir une densité maximum correcte de la neige fabriquée. Le débit de l'air des ventilateurs peut varier pour mieux répondre aux variations importantes des pressions de l 'eau, de son débit, des types de buses en fonction¬ nement, de la direction et de la vitesse des dëplace- ments de l'air ambiant. Les trajectoires des particules varient aussi. selon la hauteur h 5 du diffuseur 6 au-dessus du sol et la pente du sol naturel 7.The flow rate of the fans 3 and the air speed are calculated simply in order to allow the particles, whatever their size, to follow a trajectory 4 of sufficient length to obtain a correct maximum density of the snow produced. The air flow of the fans can vary to better respond to significant variations in water pressures, its flow, the types of nozzles in operation, the direction and speed of the displacements of the ambiant air. Particle trajectories also vary. according to the height h 5 of the diffuser 6 above the ground and the slope of the natural ground 7.
Les fines particules d'eau sont fournies par un grand nombre de buses hydrauliques 2, tandis q.ue les germes d'ensemencement sont produits par des pulvé¬ risateurs hydrauliques 8 en nombre beaucoup plus réduit.The fine particles of water are supplied by a large number of hydraulic nozzles 2, while the seed germs are produced by hydraulic sprayers 8 in much smaller numbers.
Les rampes de pulvérisation 1, 1 ' munies des buses hydrauliques 2 et des pulvérisateurs hydropneumatiques 8, respectivement, forment un ensemble de rampes comportant avantageusement, une unique rampe 1 ' équipée de pulvérisateurs hydropneumatiques et une pluralité de rampes 1 équipées de buses hydrauliques ; la rampe l' munie des pulvérisateurs hydropneumatiques étant placée à la partie inférieure dudit ensemble, c'est-à-dire au-dessous des rampes 1 permettant la production de fines particules d'eau.The spray booms 1, 1 'provided with the hydraulic nozzles 2 and the hydropneumatic sprayers 8, respectively, form a set of booms advantageously comprising a single boom 1' equipped with hydropneumatic sprayers and a plurality of booms 1 equipped with hydraulic nozzles; the ramp fitted with hydropneumatic sprayers being placed at the bottom of said assembly, that is to say below the ramps 1 allowing the production of fine particles of water.
La rampe l' munie de pulvérisateur hydropneumati - ques 8 a, avantageusement, une longueur plus, importante que celle des rampes 1 munies des buses hydrauliques 2, et déborde de chaque côté de l'ensemble constitué par ces dernières ; l 'utilité de cette disposition étant expliquée dans la suite du présent exposé.The boom l fitted with hydropneumatic sprayer 8 advantageously has a greater length than that of the booms 1 fitted with hydraulic nozzles 2, and extends beyond each side of the assembly constituted by these last ; the usefulness of this provision being explained later in this presentation.
L'ensemble de rampes de pulvérisation 1, l' est disposé à la sortie du diffuseur 6 constitué par un caisson ouvert à l 'avant et ayant un profil transversal divergeant en direction de son ouverture antérieure de sortie 6a.The set of spray bars 1, l 'is disposed at the outlet of the diffuser 6 constituted by a box open at the front and having a transverse profile diverging in the direction of its anterior outlet opening 6a.
L'ensemble constitué par les rampes 1, 1 ' munies de buses hydrauliques et de pulvérisateurs hydropneu- matiques 8, et par le diffuseur 6,est mobile autour d'un axe vertical 48, de façon à avoir une orientation variable lorsque les vents sont trop changeants en direction.The assembly constituted by the ramps 1, 1 ′ provided with hydraulic nozzles and hydro-pneumatic sprayers 8, and by the diffuser 6, is movable around a vertical axis 48, so as to have a variable orientation when the winds are too changing direction.
Les pulvérisateurs hydropneumatiques spéciaux 8 dont des exemples de réalisation sont décrits dans la suite du présent exposé, permettent la production de germes d'ensemencement très fins et très nombreux qui sont entraînés également sous forme d'un brouillard de givre par le courant d'air provenant des ventilateurs 3. L'air des pulvérisateurs hydropneumatiques 8 est fourni par des compresseurs sous des pressions de 7 à 20 bars. La pression de l 'eau des pulvérisateurs hydropneumatiques varie avec les conditions d'exploi¬ tation. Comme indiqué précédemment, les pulvérisateurs hydrauliques 8 sont situés à la base du diffuseur 6, sur toute la longueur de celui-ci. Pour augmenter le rendement de l'enneigeur et permettre la mise en route de buses à très gros débit, corrélativement ou non avec l 'augmentation des pressions de l 'eau, on peut aussi placer des pulvérisateurs hydropneumatiques supplé¬ mentaires au-dessus du diffuseur 6 ou à l'intérieur de sa surface de sortie, essentiellement pour les basses températures (inférieures à -12° C environ).The special hydropneumatic sprayers 8, of which exemplary embodiments are described in the remainder of this description, allow the production of very fine and numerous seed germs which are also entrained in the form of a frost mist by the air current from the fans 3. The air from the hydropneumatic sprayers 8 is supplied by compressors at pressures from 7 to 20 bars. The water pressure of hydropneumatic sprayers varies with the operating conditions. As indicated above, the hydraulic sprayers 8 are located at the base of the diffuser 6, over the entire length of the latter. To increase the efficiency of the snowgun and allow the starting of very high flow nozzles, correlatively or not with the increase in water pressures, it is also possible to place additional hydropneumatic sprayers above the diffuser. 6 or inside its outlet surface, essentially for low temperatures (below -12 ° C approximately).
Les rampes de pulvérisation sont placées dans -des volets 33 et 49 aërodynamiques.The spray bars are placed in aerodynamic flaps 33 and 49.
Ces volets comportent une extrémité frontale arrondie et ils sont placés à l 'intérieur du diffuseur 6 ; ils participent à la régulation et à la répartition du flux d'air engendré par chaque ventilateur 3. L'eau à congeler peut être refroidie dans des échangeurs air/eau 9 ou, de préférence, dans des tours de refroidissement à circuit ouvert 14 (figure 3).These flaps have a front end rounded and they are placed inside the diffuser 6; they participate in the regulation and distribution of the air flow generated by each fan 3. The water to be frozen can be cooled in air / water exchangers 9 or, preferably, in open circuit cooling towers 14 ( figure 3).
La fabrication de neige en "carrière", donc à poste fixe, permet de se libérer des contraintes géométriques et de poids qui limitent actuellement la taille des générateurs, tous mobiles ou multiples. Les rampes circulaires ou toriques des canons ventilateurs connus étant remplacées, selon l'invention, par des rampes horizontales, les fonctions affectées à chaque type de buse ou groupe de buses, peuvent être différenciées. Ainsi, à la sortie de l'appareil, on peut avoir des strates de gouttelettes jouant, chacune, un ou plu¬ sieurs rôles spécifiques dont dépend le rendement global de l 'installation* Ce résultat est obtenu par l 'utilisation de buses de types différents avec alimen¬ tation variable. Plus la granulométrie des gouttelettes de chaque type de gicleur ou buse hydraulique est fine, plus leur rôle consiste à augmenter, le plus près pos¬ sible de la sortie de l 'appareil, les germes d'ense- mencement par coalescence avec les germes des pulvé¬ risateurs hydropneumatiques, mais aussi à produire du froid par évaporation en fonction de l 'humidité rela¬ tive de 1 ' air.The manufacture of snow in a "quarry", therefore at a fixed position, frees itself from the geometric and weight constraints which currently limit the size of the generators, all mobile or multiple. The circular or toroidal ramps of known fan guns being replaced, according to the invention, by horizontal ramps, the functions assigned to each type of nozzle or group of nozzles, can be differentiated. Thus, at the outlet of the apparatus, one can have strata of droplets each playing one or more specific roles on which the overall performance of the installation depends * This result is obtained by the use of nozzles of the types different with variable power. The finer the particle size of the droplets of each type of nozzle or hydraulic nozzle, the more their role consists in increasing, as close as possible to the outlet of the apparatus, the germs of sowing by coalescence with the germs of the hydropneumatic sprayers, but also to produce cold by evaporation as a function of the relative humidity of the air.
La figure 2 illustre, schématiquement, la répar- tition, en quinconce, des buses hydrauliques 2 et des pulvérisateurs hydropneumatiques 8, à la surface de sortie du diffuseur 6. Le relatif espacement des buses, de l'ordre de 15 à 25 cm, et leur disposition en- quin¬ conce, permettent d'intéresser un volume djair d'ëchan- ge important et limitent la coalescence des_._goutte- lettes, au moins sur la première partie de leur trajec¬ toire où elles vont pouvoir se refroidir à leur température de congélation mais aussi s'évaporer, surtout les plus petites. On rappelle, en première approximation, qu'un gramme d'eau évaporé abaisse de 1,6° C la température d'un m3 d'air alors que cette température s'élève de 0,23° C lorsque ce même gramme d'eau passe à l'état solide.FIG. 2 illustrates, diagrammatically, the distribution, in staggered rows, of the hydraulic nozzles 2 and of the hydropneumatic sprayers 8, at the outlet surface of the diffuser 6. The relative spacing of the nozzles, of the order of 15 to 25 cm, and their arrangement en- quin¬ conceived, make it possible to interest a large volume of exchanging djair and limit the coalescence of the _._ droplets, at least on the first part of their trajectory where they will be able to cool to their freezing temperature but also evaporate, especially the smallest. As a first approximation, it is recalled that a gram of evaporated water lowers the temperature of one m3 of air by 1.6 ° C while this temperature rises by 0.23 ° C when this same gram of water goes to the solid state.
L'installation selon l 'invention peut être équipée de dispositifs d' automation, connus en soi, grâce aux¬ quels il est possible de sélectionner le nombre et le type de buses du générateur de neige qu'il est souhai¬ table de mettre en service, en fonction de la tempé¬ rature. Ainsi, plus la température humide s'abaisse, plus l 'appareil met en service, automatiquement, des gicleurs à gros débit avec augmentation corrélative de la granulométrie des gouttelettes.The installation according to the invention can be equipped with automation devices, known per se, thanks to which it is possible to select the number and the type of nozzles of the snow generator that it is desirable to set up. service, depending on the temperature. Thus, the lower the wet temperature, the more the device automatically switches on high flow nozzles with a corresponding increase in the particle size of the droplets.
La figure 3 représente un schéma de fonctionnement d'ensemble du générateur de neige. L'eau arrive à un compteur de débit 10 et traverse un ensemble comprenant une vanne 11 et un filtre 12. A la suite de cet ensem- ble, un robinet altimëtrique 13, réglé sur le niveau d'un bac 15 par une prise 16, alimente un réfrigérant 14 qui se déverse dans un bac 15. Celui-ci est muni d'une vidange 17 et d'un déversoir 18. Une ou plusieurs pompes à haute pression 19 reprennent l 'eau du bac 15 pour l 'envoyer dans les rampes de pulvérisation 1 à travers un déversoir 20, un dëbitmëtre 21, un li iteur de pression 22 et un filtre 23. Les buses de différents diamètres 2 sont réparties sur les rampes 1. Le même réseau fournit l 'eau des pulvérisateurs hydropneuma- tiques 8. L'air des pulvérisateurs est fourni à des pressions entre 7 et 20 bars par un compresseur 24 muni d'un ensemble comprenant un réfrigérant 25 et un décanteur 26 et qui alimente la rampe 27 sur laquelle lesdits pulvérisateurs sont branchés. " Le ventilateur centrifuge 3 fournit l 'air de propulsion à travers l 'ensemble diffuseur 6. Un ensemble de régulation équipé d'un automate programmable 28 reçoit les informations suivantes : température sèche 29, humidité relative 30, vitesse de déplacement de l 'air ambiant et direction 31, tempé¬ rature de l'eau à congeler 32. Les données servent à piloter le compresseur 24, le ventilateur, les pompes à eau 19 et le li iteur de pression 22.FIG. 3 represents an overall operating diagram of the snow generator. The water arrives at a flow meter 10 and passes through an assembly comprising a valve 11 and a filter 12. Following this assembly, an altimetric tap 13, adjusted to the level of a tank 15 by a socket 16 , supplies a refrigerant 14 which pours into a tank 15. The latter is provided with a drain 17 and a weir 18. One or more high-pressure pumps 19 take up the water from tank 15 to send it into the sprayer booms 1 through a weir 20, a flow meter 21, a pressure liiter 22 and a filter 23. The nozzles of different diameters 2 are distributed on the booms 1. The same network supplies the water from the hydro-pneumatic sprayers. ticks 8. The air from the sprayers is supplied at pressures between 7 and 20 bars by a compressor 24 provided with an assembly comprising a coolant 25 and a decanter 26 and which feeds the ramp 27 to which said sprayers are connected. " The centrifugal fan 3 supplies propulsion air through the diffuser assembly 6. A regulation assembly equipped with a programmable controller 28 receives the following information: dry temperature 29, relative humidity 30, speed of movement of the ambient air and direction 31, temperature of the water to be frozen 32. The data serve to control the compressor 24, the fan, the water pumps 19 and the pressure li itor 22.
Le dëbitmëtre 21 contrôle le bon fonctionnement des buses 2 et des pulvérisateurs hydropneumatiques 8.The flow meter 21 checks the correct operation of the nozzles 2 and the hydropneumatic sprayers 8.
La figure 2 montre que la rampe et le système volet diffuseur 33 des gicleurs hydropneumatiques 8 débordent de chaque côté du diffuseur principal 6, afin que le brouillard des germes d'ensemencement couvre bien l 'étalement maximum des dispersions des gouttelettes produites par les buses 2, quelle que soit la direction de déplacement de l 'air ambiant, dans les limites fixées pour le bon fonctionnement de l'appareil : 60 degrés environ, de part et d'autre de l'axe de l 'appareil. La figure 2 montre aussi que le générateur • 'peut être avantageusement composé d'éléments juxtapo- sables formés de modules standards 47 afin d'augmenter, à volonté, sa capacité de production.FIG. 2 shows that the ramp and the diffuser flap system 33 of the hydropneumatic nozzles 8 project on each side of the main diffuser 6, so that the mist of seed germs covers the maximum spread of the dispersions of the droplets produced by the nozzles 2 , whatever the direction of movement of the ambient air, within the limits fixed for the proper functioning of the device: approximately 60 degrees, on either side of the axis of the device. FIG. 2 also shows that the generator • ' can advantageously be composed of juxtaposable elements formed of standard modules 47 in order to increase, at will, its production capacity.
La figure 4 montre le schéma d'un pulvérisateur hydropneumatique 8 à air comprimé avec mélange à l 'intérieur, à partir de l 'arrière de l 'appareil, près des gicleurs d'air et d'eau. Ce matériel est carac¬ térisé par une chambre de mélange 34 très longue, par exemple de 150 à 200 mm pour un diamètre de 10 à 12 mm. Une hélice à ailettes 35, du genre de celles qui sont utilisées couramment sur les buses hydrauliques à cône plein, est placée en amont d'une buse à jet plat 50 constituant l 'extrémité du pulvérisateur et assurant une répartition rectangulaire des particules.Figure 4 shows the diagram of a hydropneumatic sprayer 8 with compressed air with mixture inside, starting from the back of the device, near the air and water jets. This material is charac¬ terized by a very long mixing chamber 34, for example from 150 to 200 mm for a diameter of 10 to 12 mm. A vane propeller 35, of the type commonly used on full cone hydraulic nozzles, is placed upstream of a flat jet nozzle 50 constituting the end of the sprayer and ensuring a rectangular distribution of the particles.
L'invention prévoit le remplacement des' pulvêri- sateurs air/eau de ce type, par des pulvérisateurs utilisant un liquide cryogénique, tel que l'azote, ou par la dispersion, directement dans le brouillard, de fines particules de neige prélevées à proximité du générateur de neige.The invention provides for the replacement of ' air / water sprayers of this type, by sprayers using a cryogenic liquid, such as nitrogen, or by the dispersion, directly in the fog, of fine particles of snow collected near the snow generator.
La figure 5 montre le schéma d'un pulvérisateur pneumatique 36 fonctionnant à l'azote sous forme liquide et gazeuse. L'azote est stockée dans un ballon 37 à proximité de l 'appareil. L'azote gazeux est obtenu à partir de ce ballon à l 'aide d'un ëchangeur 38. Les pressions des phases liquides et gazeuses à l 'arrivée aux pulvérisateurs 36 sont pratiquement les mêmes.FIG. 5 shows the diagram of a pneumatic sprayer 36 operating with nitrogen in liquid and gaseous form. The nitrogen is stored in a balloon 37 near the device. The nitrogen gas is obtained from this balloon using an exchanger 38. The pressures of the liquid and gas phases on arrival at the sprayers 36 are practically the same.
Ceux-ci sont également placés à la base de l 'appareil, horizontalement, mais beaucoup plus près que les pulvé¬ risateurs hydropneumatiques 8, des premières rampes hydrauliques qui seront à très fines granulomëtries. La figure 6 montre le schéma d'installation de buses à azote liquide sous pression 39, à proximité des premières buses hydrauliques à très fines granulomë¬ tries. •These are also placed at the base of the device, horizontally, but much closer than the hydropneumatic sprayers 8, the first hydraulic ramps which will be of very fine particle size. FIG. 6 shows the diagram of installation of nozzles with pressurized liquid nitrogen 39, near the first hydraulic nozzles with very fine particle sizes. •
"La figure 7 montre le schéma de pu>l vêri sateurs d'azote liquide à ultrasons sous très faible pression 40 fonctionnant à l 'aide d'un oscillateur 41 vibrant à des fréquences comprises entre 20 et 100 KHz. La rampe de pulvérisateurs 40 est, dans ce cas, avantageusement placée entre deux rampes 1 de buses hydrauliques 2 à très fines granulomëtries. " Figure 7 shows the diagram of pu> l liquid nitrogen ultrasonic ultrasound at very low pressure 40 operating with an oscillator 41 vibrating at frequencies between 20 and 100 KHz. The sprayer boom 40 is, in this case, advantageously placed between two ramps 1 of hydraulic nozzles 2 with very fine particle sizes.
La figure 8 montre, schématiquement, les disposi¬ tifs de prélèvement 42 et de dispersion 43 de cristaux de neige (naturelle ou artificielle) à l'intérieur du brouillard d'eau sortant des buses 2 pour casser la surfusion. Pour éviter des consommations de neige trop élevées, il est nécessaire d'obtenir une atomisation très poussée et une dispersion efficace des cristaux. Ce résultat est obtenu au moyen des ventilateurs 43 constituant les dispositifs de dispersion, tournant à très grande vitesse.FIG. 8 shows, diagrammatically, the devices for sampling 42 and dispersing 43 snow crystals (natural or artificial) inside the water mist leaving the nozzles 2 to break the supercooling. To avoid excessive snow consumption, it is necessary to obtain a very thorough atomization and an effective dispersion of the crystals. This result is obtained by means of the fans 43 constituting the dispersion devices, rotating at very high speed.
Dans tous les systèmes décrits précédemment, la protection, contre le gel, des canalisations d'eau et de leurs accessoires, ainsi que de tous les éléments des réseaux d'air comprimé où il y a possibilité de détente (en marche normale ou à l'arrêt de l'installation), est assurée par une enveloppe de calorifugeage et un traçage continu à l'aide de résistances électriques s ' autorëgul ant à une tempé¬ rature voisine de + 5° C. A l 'arrêt de l'installation, tous les circuits extérieurs se vidangent, par prêcau- tion, avec l 'adjonction éventuelle de vannes motorisées à 3 voies, actionnées automatiquement. Les rampes 1, l' décrites comme horizontales présentent, en fait, de manière intéressante, afin de faciliter cette vidange, une très légère pente tout en restant parallèles entre elles.In all the systems described above, the protection, against freezing, of the water pipes and their accessories, as well as of all the elements of the compressed air networks where there is possibility of expansion (in normal operation or at the shutdown of the installation), is ensured by a heat-insulating envelope and a continuous tracing using electrical resistors which self-regulate at a temperature close to + 5 ° C. When the installation is stopped, all the external circuits drain, as a precaution, with the possible addition of motorized 3-way valves, actuated automatically. The ramps 1, l described as horizontal present, in fact, in an interesting manner, in order to facilitate this emptying, a very slight slope while remaining parallel to each other.
La figure 9 montre, schématiquement, l 'utilisation qui peut être faite d'un générateur de neige à poste fixe selon l 'invention, afin de permettre l'enneigement d'une piste de ski. La fabrication de la neige en carrière, dans un site choisi pour ses qualités spécifiques et sans aucune gêne pour l 'environnement, permet d'obtenir un rendement très élevé dû à la possibilité de prendre en compte, dans le programme de fonctionnement, l 'ensemble des variables concernées, mais avec une valeur unique pour chacune d'entre elles. Le générateur est complété par un système de prélè¬ vement de la neige 44 et de son transfert sous pression dans une canalisation flexible ou rigide 45 qui permet de la répandre sur la piste à partir de bouches 46 correctement réparties le long du tracé. Les fonctions "production" et "transport" de la neige sont totalement indépendantes et peuvent donc adopter, chacune, des horaires différents et variables. ro¬ uans le cas où il n'est pas possible de-disposer d'un site d'implantation offrant un maximum d'heures de fonctionnement avec des vents ou des brises se maintenant dans un cône de fonctionnement acceptable, d'environ 120 degrés, l 'ensemble rampes 1 et diffusieur 6 peut être mobile autour d'un axe vertical 48, comme indiqué précédemment. H est envisagé d'utiliser, pour régler le fonc¬ tionnement automatique du générateur, la mesure directe de la teneur en eau liquide (TEL) des cristaux de neige fabriqués, au fur et à mesure de leur production, au sol ou sur leurs trajectoires. Le procédé utilise les variations des propriétés électriques de l'eau en phase solide ou liquide, essentiellement de sa constante diélectrique. On peut analyser dans la formule : ε = E1 - j ε",soit les fluctuations de ε ' (permitti vite relative), soit de ε" (facteur de perte, caractérisant l 'absorption). Les fréquences utilisées, selon les types de mesures, seront inférieures à 1 GHz ou supé¬ rieures (domaine des microondes).FIG. 9 shows, diagrammatically, the use which can be made of a stationary snow generator according to the invention, in order to allow snowmaking on a ski slope. The manufacture of snow in the quarry, in a site chosen for its specific qualities and without any discomfort for the environment, allows to obtain a very high yield due to the possibility of taking into account, in the operating program, the set of variables concerned, but with a unique value for each of them. The generator is supplemented by a system for taking snow 44 and transferring it under pressure into a flexible or rigid pipe 45 which makes it possible to spread it on the runway from outlets 46 correctly distributed along the route. The snow production and transport functions are completely independent and can therefore each have different and variable schedules. ro¬ uans if it is not possible to have a site offering a maximum of operating hours with winds or breezes now in an acceptable operating cone, of about 120 degrees, the ramps 1 and diffuser 6 assembly can be movable around a vertical axis 48, as indicated previously. It is envisaged to use, to adjust the automatic operation of the generator, direct measurement of the liquid water content (TEL) of the snow crystals produced, as and when they are produced, on the ground or on their paths. . The process uses variations in the electrical properties of water in solid or liquid phase, essentially its dielectric constant. We can analyze in the formula: ε = E 1 - j ε ", either the fluctuations of ε '(fast relative permitti), or of ε" (loss factor, characterizing the absorption). The frequencies used, depending on the types of measurement, will be less than 1 GHz or higher (microwave domain).
La figure 10 donne, à titre d'exemple, dans le domaine des radios fréquences, les variations et les différences importantes des per itti vi tés relatives de l 'eau ε'e et de la glace ε'g, ainsi que les facteurs de perte de l 'eau ε"e et de la glace ε"g. La neige humide qui nous intéresse voit donc ses propriétés électriques varier considérablement avec sa TEL. il faut noter que la mesure de la TEL des cristaux n'est pas assimilable à la mesure de la masse volumique de la neige fabriquée. Il n'y a correspondance étroite entre ces deux données que si les cristaux restent identiques dans leurs formes, leurs tailles, leurs structures et leur distribution. Or, on sait que tel n'est pas le cas puisque beaucoup des paramètres en question se modifient en fonction des types des buses et de leur débit, des pressions et des températures de l 'eau et de l 'air, etc.. FIG. 10 gives, by way of example, in the field of radio frequencies, the significant variations and differences in the relative per itti vi ties of water ε'e and ice ε'g, as well as the factors of loss of water ε "e and ice ε" g. The wet snow that interests us therefore sees its electrical properties vary considerably with its TEL. it should be noted that the measurement of the TEL of the crystals is not comparable to the measurement of the density of the manufactured snow. There is a close correspondence between these two data only if the crystals remain identical in their shapes, sizes, structures and distribution. However, we know that this is not the case since many of the parameters in question change as a function of the types of nozzles and their flow rate, pressures and temperatures of water and air, etc.

Claims

R E V E N - D I C A T - I 0 N S REVEN - DICAT - I 0 NS
1. - Dispositif de générateur de neige artificielle fonctionnant par pulvérisation d'eau en fines parti¬ cules à partir de buses hydrauliques (2) et par fabri¬ cation de germes d'ensemencement à partir de pulvéri- sateurs (8), l'ensemble : fines particules d'eau et germes d'ensemencement, formant un brouillard entraîné par le courant d'air produit par un ou plusieurs ven¬ tilateurs (3), caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de rampes de pulvérisation ëtagëes (1, l') disposées parallèlement et horizontalement ou quasi horizontalement, sur lesquelles sont branchées lesdites buses hydrauliques (2) et lesdits pulvérisateurs (8) entre lesquel(le)s sont ménagés des espacements, par exemple d'au moins 15 cm.1. - Device for artificial snow generator operating by spraying water in fine particles from hydraulic nozzles (2) and by fabrication of seed germs from sprayers (8), the set: fine particles of water and seeds of seeding, forming a mist entrained by the air current produced by one or more ventilators (3), characterized in that it comprises a plurality of spraying ramps staggered ( 1, l ') arranged parallel and horizontally or almost horizontally, on which are connected said hydraulic nozzles (2) and said sprayers (8) between which (the) s are provided spaces, for example at least 15 cm.
2. - Dispositif de générateur de neige selon la reven¬ dication T, caractérisé en ce que les différentes rampes de pulvérisation parallèles (1, l') ont une très légère inclinaison, afin de faciliter leur vidange.2. - Snow generator device according to reven¬ dication T, characterized in that the different parallel spray bars (1, l ') have a very slight inclination, in order to facilitate their emptying.
3. - Dispositif de générateur de neige selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que les buses hydrau¬ liques (2) et/ou les pulvérisateurs (8), sont disposés en quinconce, d'une rampe de pulvérisation (1, l') à3. - Snow generator device according to claim 1, characterized in that the hydraulic nozzles (2) and / or the sprayers (8), are staggered, of a spraying boom (1, the
1 'autre.The other.
4. - Dispositif de générateur de neige selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un diffuseur (6) à la sortie duquel sont installées les rampes de pulvérisation (1, l').4. - Snow generator device according to claim 1, characterized in that it comprises a diffuser (6) at the outlet of which are installed the spray bars (1, l ').
5. - Dispositif de générateur de neige selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des volets (33, 49) à extrémités arrondies installés dans le diffuseur (6) et à l 'intérieur et à la partie antérieure desquels sont placées les rampes de pu! véri sation ( 1 , 1 ' ) .5. - Snow generator device according to claim 4, characterized in that it comprises flaps (33, 49) with rounded ends installed in the diffuser (6) and inside and at the front of which the pu rails are placed! verification (1, 1 ').
6. - Dispositif de générateur de neige selon l 'une quelconque des revendications 1, 3, 4 ou 5, caractérisé en ce que les ventilateurs (3) utilisés pour l 'entraî¬ nement du brouillard de fines particules d'eau et de germes d'ensemencement, sont des ventilateurs centrifuges.6. - Snow generator device according to any one of claims 1, 3, 4 or 5, characterized in that the fans (3) used for entraining the mist of fine particles of water and germs seeding, are centrifugal fans.
7. - Dispositif de générateur de neige suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la rampe (! ') de pulvérisateurs (8) permettant la production de germes d'ensemencement est disposée au-dessous de l 'ensemble constitué par les rampes de pulvérisation (1) permet- tant la production des fines particules d'eau.7. - Snow generator device according to claim 1, characterized in that the boom (! ') Of sprayers (8) allowing the production of seed germs is arranged below the assembly consisting of the ramps spraying (1) allowing the production of fine particles of water.
8. - Dispositif de générateur '"de neige selon la revendication 7, caractérisé en ce que la rampe (l 1) de pulvérisateurs (8) permettant la production de germes d'ensemencement, a une longueur plus importante que celle des rampes de pulvérisation (1) permettant la production de fines particules d'eau et se trouve placée en débordement, par ses extrémités, de part et d'autre de l 'ensemble formé par lesdites rampes de pulvérisation de fines particules d'eau.8. - Device "snow generator" according to claim 7, characterized in that the boom (l 1 ) of sprayers (8) allowing the production of seed germs, has a greater length than that of the spray booms (1) allowing the production of fine particles of water and is placed in overflow, by its ends, on either side of the assembly formed by said spraying ramps of fine particles of water.
9. - Dispositif de générateur de neige suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l 'ensemble constitué par les rampes de pulvérisation (1, 1 ') de fines particules d'eau et de germes d'ensemencement et par le diffuseur (6) à la sortie (6a) duquel elles sont installées, est monté avec une aptitude de mobilité autour d'un axe vertical (48). 9. - Snow generator device according to claim 1, characterized in that the assembly constituted by the spraying booms (1, 1 ') of fine particles of water and seeds of seeding and by the diffuser (6 ) at the outlet (6a) from which they are installed, is mounted with a mobility ability around a vertical axis (48).
10. - Dispositif de générateur de neige selon la reven¬ dication 1, dont les pulvérisateurs (8) permettant la production de germes d'ensemencement sont des pulvé¬ risateurs hydropneumatiques, caractérisé en ce que lesdits pulvérisateurs hydropneumatiques (8) comportent une chambre de mélange air/eau (34) très longue par rapport à leur diamètre, par exemple dans un rapport supérieur à 8, et en ce qu'ils comportent successive¬ ment, en aval de cette chambre de mélange, une hélice à ailette (35) et une buse demi -sphérique à jet plat (50).10. - Snow generator device according to Reven¬ dication 1, whose sprayers (8) allowing the production of seed germs are hydro-pneumatic sprayers, characterized in that said hydropneumatic sprayers (8) include a chamber air / water mixture (34) very long compared to their diameter, for example in a ratio greater than 8, and in that they successively comprise, downstream of this mixing chamber, a vane propeller (35) and a semi-spherical flat jet nozzle (50).
11. - Dispositif de générateur de neige suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'éléments modulaires juxtaposés (47) comprenant, chacun, une pluralité de rampes de pulvérisation étagées (1, l') et un diffuseur (6).11. - Snow generator device according to claim 1, characterized in that it consists of juxtaposed modular elements (47) each comprising a plurality of stepped spray bars (1, l ') and a diffuser (6).
12. - Procédé de production de neige artificielle utilisant la pulvérisation d'eau en fines particules au moyen de buses hydrauliques (2) et la fabrication de germes d'ensemencement au moyen de pulvérisateurs (8), par exemple hydropneumatiques, l 'ensemble formant un brouillard entraîné par un courant d'air produit par un ou plusieurs ventilateurs (3), caractérisé en ce que lesdites buses hydrauliques (2) et lesdits pulvërisa- teurs (8) sont branchés, et répartis, de préférence en quinconce, sur une pluralité de rampes étagées (1, l') disposées parallèlement et horizontalement ou quasi horizontalement.12. - Process for producing artificial snow using the spraying of water into fine particles by means of hydraulic nozzles (2) and the manufacture of seed germs by means of sprayers (8), for example hydropneumatic, the assembly forming a mist driven by a current of air produced by one or more fans (3), characterized in that said hydraulic nozzles (2) and said sprayers (8) are connected, and distributed, preferably in staggered rows, over a plurality of stepped ramps (1, l ') arranged parallel and horizontally or almost horizontally.
13. - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en - ce que les rampes de pulvérisation (1, l') sont placées à la sortie d'un diffuseur (6). 13. - Method according to claim 12, characterized in - that the spray bars (1, l ') are placed at the outlet of a diffuser (6).
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les rampes de pulvérisation (1, l') sont dis¬ posées à l 'intérieur et à la partie antérieure de volets (33, 49) à extrémités arrondies placés à l'intérieur du diffuseur (6).14. Method according to claim 13, characterized in that the spraying booms (1, l ') are dis¬ placed inside and at the front part of flaps (33, 49) with rounded ends placed inside of the diffuser (6).
15. - Procédé selon l 'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'on utilise des venti¬ lateurs centrifuges (3) pour l 'entraînement du brouil¬ lard de fines particules d'eau et de germes d'ensemen- cernent.15. - Method according to any one of claims 12 to 14, characterized in that one uses centrifugal fans (3) for the entrainment of brouil¬ bacon of fine particles of water and germs seed.
16. - Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la nappe de germes d'ensemencement est pro¬ duite et entraînée au-dessous de la nappe de fines particules d'eau.16. - Method according to claim 12, characterized in that the layer of sowing seeds is produced and entrained below the layer of fine particles of water.
17. - Procédé sel.on la revendication 16, caractérisé en ee que l 'on donne, à la nappe de germes d'ensemence¬ ment, une largeur plus importante que celle de la nappe de fines particules d'eau.17. - sel.on process of claim 16, characterized in ee that one gives, to the sheet of seed germs, a width greater than that of the sheet of fine particles of water.
18. - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l 'on utilise, pour la production des germes d'ensemencement, des pulvérisateurs (36)- utilisant un liquide cryogénique, de préférence l 'azote, en phase liquide ou gazeuse.18. - Method according to claim 12, characterized in that one uses, for the production of seed germs, sprayers (36) - using a cryogenic liquid, preferably nitrogen, in the liquid or gas phase.
19. - Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l 'on utilise, pour la production des germes d'ensemencement de la nuclëation primaire, des buses de pulvérisation (39) alimentées par un liquide cryogéni¬ que sous pression (par exemple de 2 à 16 bars), de préférence par de l 'azote liquide. 19. - Method according to claim 12, characterized in that one uses, for the production of seeds for sowing the primary nucleation, spray nozzles (39) supplied with a cryogenic liquid only under pressure (for example from 2 to 16 bars), preferably with liquid nitrogen.
20. - Procédé selon l'une des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que 1 ' atomisation du liquide cryogé¬ nique, par exemple de l'azote liquide, est obtenue au moyen de gicleurs (40) équipés d'un vibreur à ultrasons (41).20. - Method according to one of claims 18 or 19, characterized in that the atomization of the cryogenic liquid, for example liquid nitrogen, is obtained by means of nozzles (40) equipped with a vibrator ultrasound (41).
21. - Procédé de production de neige artificielle selon la revendication 12, caractérisé par la production di¬ recte des germes d'ensemencement à partir de cristaux de neige naturelle ou artificielle, les germes d'ense- mencement ainsi produits étant atomisés et dispersés, d'une manière homogène, à l'intérieur du brouillard de fines particules d'eau à congeler, à l'aide de venti¬ lateurs (43) à' basse pression tournant à grande vites¬ se ; le prélèvement des cristaux de neige naturelle pouvant s'opérer vers l'extrémité du brouillard cris¬ tallisé qui sort du générateur de neige, par.un système d'aspiration et de refoulement -sur les ve-ntilateurs*. * 21. - A method of producing artificial snow according to claim 12, characterized by the direct production of seed seeds from natural or artificial snow crystals, the seed seeds thus produced being atomized and dispersed, in a homogeneous manner, inside the mist of fine particles of water to be frozen, using fans (43) at 'low pressure rotating at high speed; the removal of natural snow crystals that can take place towards the end of the crystallized fog which leaves the snow generator, par.un suction and discharge system -on the fans *. *
22. - Procédé de réglage d'un dispositif générateur de neige selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par la mesure et la prise en compte, dans le programme de l'automate de contrôle et de commande, de la teneur en eau liquide (TEL) des cristaux fabri¬ qués.22. - Method for adjusting a snow generating device according to any one of claims 1 to 11, characterized by the measurement and taking into account, in the program of the control and command automaton, of the content in liquid water (TEL) of the man-made crystals.
23. - Procédé selon la revendication 22, caractérisé par la mesure de la TEL à partir des variations des propriétés électriques des cristaux en courant alter¬ natif, essentiellement de leur constante diélectriques, qui est une expression complexe de la forme : ε= ' - jε", permettant de contrôler les fluctuations de la permittivité relative ε' ou du factaur de perte (absorption) ε" dans le domaine des.radios. -fréquences ou des microondes ; le programme de l'automate du générateur de neige pouvant ainsi régler les débits, les pressions, l 'ouverture ou la fermeture des gicleurs, en comparant les mesures reçues de ε' ou ε" avec la plage admise et choisie pour la variation de la TEL. 23. - Method according to claim 22, characterized by measuring the TEL from the variations of the electrical properties of the crystals in native alternating current, essentially their dielectric constant, which is a complex expression of the form: ε = '- jε ", allowing to control the fluctuations of the relative permittivity ε 'or the loss (absorption) factaur ε" in the domain of radios. -frequencies or microwaves; the program of the snow generator automaton which can thus regulate the flows, the pressures, the opening or the closing of the nozzles, by comparing the measurements received from ε 'or ε "with the range accepted and chosen for the variation of the TEL.
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