Brevet FR2353324A1 — publié le 19771230

La présente invention est relative à l'extraction d'un gaz d'un mélange formé par ce gaz et un liquide. L'invention a pour objet un procédé d'extraction d'un gaz d'un mélange formé par ce gaz et un liquide de densité supérieure à celle du gaz, suivant lequel on introduit le mélange de façon continue dans un corps creux, sous la forme d'un jet de mélange, on envoie le jet de façon qu'il frappe une surface à l'intérieur du corps creux, le jet de mélange et ladite surface étant tels que le mélange est forcé de s'étaler sur ladite surface et que le gaz se sépare du mé- lange étalé en s'élevant jusqu'à un orifice à l'atmosphère situé à la partie la plus haute du corps creux, le liquide étant alors extrait de ce dernier. l'invention a également pour objet l'application du procédé d'extraction d'un gaz d'un liquide tel que défini ci-dessus, dans une installation de chauffage comprenant des moyens de chauffage d'un liquide et un dispositif émetteur de chaleur, une liaison de sortie de ces moyens avec ce dispositif, pour acheminer du liquide chauffé venant desdits moyens de chauffage du liquide vers le dispositif émetteur de chaleur, et une liaison de retour entre le dispositif et ces moyens, pour acheminer du liquide refroidi depuis le dispositif émetteur de chaleur vers lesdits moyens de chauffage du liquide. L'invention a également pour objet en tant qu'application du procédé, une installation de chauffage comprenant des moyens de chauffage d'un liquide et un dispositif émetteur de chaleur, une liaison de sortie entre lesdits moyens et ledit dispositif pour ache miner du liquide chauffé de ces moyens vers ce dispositif, et une liasion de retour entre le dispositif et ces moyens, pour acheminer du liquide refroidi depuis ledit dispositif vers lesdits moyens, ca- ractérisé en ce qu'il comprend' un dispositif d'extraction d'un gaz du liquide, qui est branché dans 1'une desdites liaisons, ce dispositif comprenant un corps creux, muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, une surface à l'intérieur dudit corps, et un orifice de mise à l'atmosphbre à la partie la plus élevée du corps creux, l'orifice d'entrée et ladite surface étant agencés de façon qu'un mé- lange de gaz et de liquide provenant de l'une desdites liaisons et introduit dans le corps creux par 1' intermédiaire de l'orifice d'entrée sous la forme d'un jet frappe ladite surface de façon à forcer le mélange à s'étaler sur ladite surface et pour forcer le gaz à se séparer du mélange qui s'étale sur la surface et à s'élever Jusqu'- audit orifice de mise à l'atmosphère, le liquide sortant alors du corps creux par l'intermédiaire de l'orifice de sortie, pour passer dans la première desdites liaisons. L'invention a enfin pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux, muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, une surface disposée à l'intérieur du corps creux et un orifice de aortie~.mise à l'atmosphère à la partie du corps qui est la plus élevée, ladite surface et ledit orifice d'entrée étant agencés de telle sorte qutun mélange d'un gaz et d'un liquide introduit dans le corps creux par l'intermédiaire de l'orifice d'entrée sous la forme d'un jet frappe ladite surface pour forcer le mélange à s'étaler sur cel- le-ci et pour forcer le gaz à se séparer du mélange étalé sur ladite surface et à monter Jusqu'audit orifice de mise à l'atmosphère, le liquide sortant du corps par l'intermédiaire de l'orifice de sortie. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins an nexés donnés uniquement à titre d'exemples et dans lesquels : - la Pig. 1 est un schéma d'une installation de chauffage de la technique antérieure; - la Pig. 2 est une vue en perspective d'un dispositif pour extraire l'air d'un mélange d'air et d'eau destiné à être utilisé dans une installation de chauffage suivant l'invention; - la Pig. 3 est une vue analogue du dispositif représenté à la Pig. 2, avec arrachement partiel; - la Fig. 4 est une vue en coupe transversale du dispositif représenté aux Pig. 2 et 3; et - la Fig. 5 est un schéma d'une installation de chauffage sui- vant l'invention, comprenant le dispositif d'extraction représenté aux Fig. 2 à 4. En se référant tout d'abord à la Fig. 1, l'installation de chauffage de la technique antérieure comprend des moyens 10 de chauffage de l'eau à partir desquels de l'eau chaude est distribuée au moyen d'une pompe 11, par l'intermédiaire d'un tuyau de sortie lla conduisant à un dispositif émetteur de chaleur constitué par un circuit 12 de radiateurs et par un échangeur thermique 13 disposé dans un réservoir 14 contenant l'eau devant titre chauffée et qui en est extraite par l'intermédiaire d'un robinet (non représenté), l'eau retournant alors aux moyens 10 de chauffage par 1'intermédiaire d'un tuyau de liaison de retour llb. L'écoulement de l'eau est commandé par des vannes 15 actionnées par des moteurs.Un tuyau 16 de mise à l'atmosphère est relié au tuyau de sortie lla à une distance d'un orifice de sortie des moyens de chauffage qui n'est pas supérieure à 15cm, et un vase d'expansion 17 est également relié au tuyau lla, les liaisons du tuyau 16 et du vase d'expansion étant espacées sur le tuyau lla, d'une distance qui n'est pas supérieure à 15cm. Une soupape 18 de purge d'air, qui est actionnée soit manuellement soit automatiquement est prévue au point haNt d'un tuyau 13a oui conduit a sn- geur thermique 13. Une vanne 32 de dérivation est prévue entre le tuyau lla et le tuyau de retour llb. Une telle installation de chauffage peut présenter un certain nombre de problèmes si le tuyau 16 de mise à l'atmosphère est mal placé. De l'eau peut alors titre pompée pour etre envoyée par le haut dans le vase d'expansion 17, ou encore de l'air peut titre aspiré dans l'installation par le tuyau 16. Lorsqu'une section d'un tuyau sous une pression négative est longue, comporte de nombreux raccords avec des tuyaux, de l'air peut être introduit dans l'installation de chauffage par l'un quelconque des joints da tuyau qui peuvent être défectueux, en raison des pressions inférieures à la pression atmosphérique, dans l'installation.Le tuyau 16 de mise à l'atmosphère et la soupape de purge d'air 18 ne peuvent remédier à cette situation dans des cas limites, et de ce fait de l'air s'accumule en grandes quantités dans les radiateurs et les tuyauteries pour finir par ar prêter la circulation de l'eau. Meme avec une mise en place extrêmement soigneuse du tuyau 16 et de la soupape 18 dans l'installation, la présence initiale d'air peut provoquer des fluctuations dans la circulation de liteau dans 1' installation, une demi-heure après la mise en fonctionnement de cette installation. Ces problèmes ondes conséquences particulièrement graves si l'installation de chauffage est dg type à faible capacité d'eau et si les moyens 10 de chauffage de l'eau comprennent un échangeur thermique léger à ailettes présentant un taux élevé de transfert de chaleur. Dans ce cas, l'accumulation d'air dans l'installation de chauffage peut provoquer une ébullition localisée dans l'échangeur thermique, ce qui produit un bruit indésirable couramment dénommé "bouillonnement". L'accumulation d'air peut être assez importante pour provoquer une détérioration de l'échangeur thermique par surchauffe, même si des thermostats de commande sont prévus, du fait que ces thermostats sont isolés par l'air et ainsi empêchés de fonctionner. En se référant maintenant aux Fig. 2 et 3, le dispositif 19 est conçu pour agir de façon à empêcher l'accumulation d'air, et à protéger la chaudière et l'installation des effets de l'accumulation d'air. Le dispositif 19 comprend un corps creux ayant une paroi cylindrique 20 est fermé à une extrémité par une plaque plane circulaire 21 (Pig. 3) comportant un orifice d'entrée 22 d'alimentation d'eau froide et, à son autre extrémité, par une autre plaque circulaire plane 23 comportant un orifice d'entrée 24 et un orifice de sortie ou de retour 25. les orifices d'entrée 24 d'une part et de retour 25 d'autre part sont parallèles l'un par rapport à l'autre et parallèles à l'axe de la paroi cylindrique 20.Un orifice 26 de mise à l'atmosphère est prévu à la partie la plus élevée de la paroi cylindrique 21 du corps creux 20. le dispositif 19 décrit ci-dessus en référence au dessin est branché dans une installation de chauffage suivant l'invention, telle que représenté à la Pig. 5. les organes communs aux Fig. 1 et 5 sont désignés par les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau en ditail. Dans 11 installation de chauffage représentée à la Fig. 5, les tuyaux îla et llb respectivement d'arrivée et de retour entrent et sortent des moyens 10 de chauffage de l'eau à travers la partie supérieure de ces moyens. le dispositif 19 est situé au-dessus du niveau des moyens 10, l'orifice d'entrée 24 et l'orifice de sortie 25 de ce dispositif étant branchés dans le tuyau de sortie Llb en amont de la pompe 11. L'axe de la chambre cylindrique 20 est horizontalo, l'orifice d'entrée 24 étant situé au#dessus de l'orifice de retour ou de sortie 25, l'orifice 26 de remise à l'atmosphère étant plus haut. L'orifice 26 est relié au tuyau 16, et l-'orifice d'entrée d'a limentation en eau froide 22 est relié au vase d'expansion 17. La pression de la colonne d'eau dans le vase d'expansion 17 est égale ou à peu près égale à la pression d'eau régnant dans le tuyau de sortie Ila et produite par la pompe 11, fixant ainsi le point neutre, supprimant tous les problèmes de pompage ou d'aspiration et assurant également que l'effet de basse pression de la pompe 11 est limité à la tuyauterie et aux liaisons entre la pompe 11 et le dispositif 19. Ceci assure également que de l'air est extrait avant d'atteindre la pompe 11 et les vannes 15,air qui autrement modifierait de façon nuisible leur rendement nominal, avec une modification consécutive défavorable du rendement calorifique nominal de la totalité de l'installation. le fonctionnement de l'installation de chauffage est décrit en référence aux Fig. 2 à 5. les organes communs aux Fig. 2 et 5 et à la Fig. 5 sont désignés par les mêmes références et ne seront pas décrits en détail. La pompe 11 entratne liteau chaude à travers le tuyau de sortie lla vers le circuit 12 des radiateurs et l'échangeur thermique 13. Le circuit 12 des radiateurs émet de la chaleur pour chauffer un espace fermé tel qu'une pièce d'habitation, et l'échangeur thermique 13 chauffe l'eau contenue dans le réservoir 14. L'eau refroidie avec l'air entraîné par elle passe alors par le tuyau de retour llb et est réchauffépar les moyens 10 de chauffage de l'eau avant de passer dans le dispositif 19. Le mélange d'air et d'eau pénètre dans le dispositif 19 à travers l'orifice d'entrée 24, qui introduit le mélange sous la forme d'un jet venant frapper la surface verticale plane interne 30 de la paroi d'extrémité 21 du dispositif 19 (Fig. 3 et 4). La surface verticale plane 30 est perpendiculaire à la direction du jet et après que celui-ci l'ait frappé, l'eau s'étale sous forme d'une mince pellicule sur la surface 30, à partir du point d'impact. Une particule d'eau donnée continue de se déplacer en travers de la surface 30 dans la direction représentée par l'une des séries de flèches 31 à la Fig. 4 Jusqu'à ce qu'elle frappe la paroi cylindrique 20. Pendant ce déplacement, des bulles d'air qui sont importantes, légères et instables par rapport à la mince pellicule d'eau tendent à se séparer du courant et à monter. les bulles d'air extrait tes sont déviées autour du jet et sortent par l'orifice 26, dans 1'atmosphère. Cette particule d'eau, après avoir frappé la paroi cylindrique 20, suit la courbe de cette paroi, vers le bas, jusqu'à ce qu'elle atteigne un point de rencontre qui est opposé à l'orifice de retour 25. l'eau est aspirée hors du corps creux du dispositif 19 par l'in- termédiaire de l'orifice 25, sous l'action de la pompe ll. Ce mouvement de l'eau vers l'orifice 25 provoque des tourbillons dans la chambre du dispositif 19, avec une pression qui est inférieure à celle de l'eau étalée sur la surface 30. Ces tourbillons à basse pression aspirent des bulles d'air de la surface 30, favorisant ainsi leur flottabilité naturelle. Lorsque l'installation de chauffage représentée à la Pig. 5 est montée et mise en service, de l'air est extrait de l'installation en une courte période de temps, en supposant que les radiateurs. et autres constituants soient purgés suivant la pratique courante. il ne se produit plus de fluctuations spasmodiques prolongées dans-la circulation après la première minute de démarrage de la pompe ll. il est clair que ceci facilite la mise en service et le fonctionnement de l'installation et protège les moyens 10 de chauffage de l'eau des problèmes provoqués par l'accumulation d'air, tels que le bouillonnement et la surchauffe. On remarquera que le jet de mélange d'air et d'eau peut frapper une surface autre qu'une surface plane perpendiculaire à la direction du jet. Par exemple, la surface, tout en étant à peu près verticale, peut avoir une forme conique ou concave ou convexe, et peut être agencée suivant un petit angle par rapport à la direction du jet On remarquera également que le dispositif peut être utilisé dans d'autres applications que dans une installation de chauffage 10 pour extraire un gaz d'un mélange formé par ce gaz et un liquide ayant une densité supérieure à celle du gaz, par un procédé suivant lequel on introduit le mélange en continu dans le corps creux du dispositif 19 sous la forme d'un jet de mélange, on dirige le jet de mélange contre une surface située à l'intérieur de la chambre, le jet de mélange et ladite surface étant agencés pour forcer le mélange à s'étaler sur ladite surface et pour forcer le gaz à se séparer du mélange qui s'étale, et à monter jusqu'à un orifice de mise à l'at mosphère qui est situé sur la partie la plus élevée du corps creux, le liquide étant alors extrait de ce dernier. De plus, l'installation de chauffage peut utiliser un liquide autre que de l'eau afin d'acheminer de la chaleur depuis les moyens de chauffage jusqu'à un dispositif émetteur de chaleur et, dans ce cas, le dispositif 19 est utilisé pour séparer l'air du liquide. Dans l'installation de chauffage central représentée à la Fig. 1, une défaillance des commandes (non représentées) des moyens de chauffage de l'eau peut permettre à ces moyens 10 de faire bouillir l'eau. La vapeur ainsi produite sort de la chaudière par l'intermédiaire du tuyau de sortie lla et sort de l'installation à la fois par le tuyau 16 et par le tuyau relié au vase d'expansion 17, empê- chant ainsi l'eau froide d'entrer dans l'installation pour remplacer de l'eau convertie en vapeur. Une perte continue d'eau sans que celle-ci soit remplacée peut risquer de détériorer la chaudière. Dans l'installation représentée à la Fig. 5, dans de telles conditions, 12 vapeur pénètre dans le dispositif 19 et est séparée de l'eau de la même façon que l'air, comme décrit ci-dessus en référence aux Pig. 2 à 5. Aucune vapeur ne sort par le tuyau 22 de distribution d'eau froide, et ainsi les pertes d'eau sous forme de vapeur sont compensées pour permettre à l'installation de conserver un état constant sans détérioration des moyens 10 de chauffage de l'eau. - REVENDICATIONS 1 - Procédé pour extraire un gaz d'un mélange formé de ce gaz et d'un liquide ayant une densité supérieure à celle du gaz, caractérisé en ce que l'on introduit le mélange, de façon continue, dans un corps creux, sous la forme d'un jet, on dirige le jet de façon qu'il frappe une surface dans la chambre, le jet de mélange et la surface étant tels que le mélange est forcé de s'étaLer sur ladite surface et que le gaz est forcé de se séparer du mélange étalé et de monter vers un orifice de mise à atmosphère qui est situé à la partie la plus élevée du corps creux, et l'on extrait le liquide de ce dernier. 2 - Procédé suivant la revendication I, caractérisé en ce que le gaz est de l'air et le liquide est de l'eau. 3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on fait passer le mélange à travers le corps creux en suivant un trajet tel qu'un ou plusieurs tourbillons sont engendrés par l'eau à l'intérieur du corps creux, ce ou ces tourbillons étant à une pression inférieure à celle de l'eau dans le mélange qui s'étale sur ladite surface, l'air étant attiré hors du mélange étalé vers lesdits tourbillons à basse pression, avant de sortir. 4 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on dirige le jet de mélange perpendiculairement à ladite surface, et l'on dispose ladite surface verticalement ou à peu près verticalement. 5 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'on dirige le jet sur ladite surface de façon qu'il frappe celle-ci dans sa partie supérieure, et l'on extrait l'eau en un point voisin d'une partie inférieure de ladite surface. 6 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le corps creux est cylindrique, ses extrémités étant fermées par des plaques planes circulaires, et ladite surface étant formée par la face interne de l'une desdites plaques, le mélange étant introduit et l'eau étant extraite à travers l'autre desdites plaques. 7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'on envoie de l'eau à l'intérieur du corps creux à la meme pression que celle du mélange introduit dans le corps creux. 8 - L'application du procédé d'extraction d'un fluide d'un liquide tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans une installation de chauffage comprenant des moyens de chauffage d'un liquide et un dispositif émetteur de chaleur, une liaison entre lesdits moyens et le dispositif pour acheminer un liquide chauffé en provenance desdits moyens de chauffage, vers le dispositif émetteur de chaleur et une liaison de retour pour acheminer du liquide refroidi du dispositif émetteur de chaleur vers lesdits moyens de chauffage. 9 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications I à 7 dans son application suivant la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif pour extraire de l'air et/ou de la vapeur dudit liquide, branché dans l'une desdites liaisons, oe dispositif comprenant un corps creux muni d'un orifice, d'entrée et d'un orifice de sortie, une surface a l'in- teneur du corps creux, et un orifice de mise à l'atmosphere situé àla partie la plus haute dudit corps creux, 11 orifice d'entrée et la surface étant agencés de façon qu'un mélange d'air et de liquide provenant de l'une desdites liaisons et introduit dans le corps creux par l'intermédiaire de l'orifice d'entrée sous la forme d'un jet, frappe ladite surface interne du corps afin de forcer le mélange à s'étaler sur ladite surface et de forcer l'air et/ou la vapeur à se séparer du mélange qui s'étale sur ladite surface et à s'élever jusqu'audit orifice de mise à l'atmosphère, le liquide sortant du corps creux par l'intermédiaire de l'orifice de sortie pour passer dans ladite première liaison. 10 - Installation suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau. 11 - Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que le corps creux, l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie de ce corps sont disposés l'un par rapport à l'autre de façon que de l'eau traverse le corps creux suivant un trajet tel qu'un tourbillon ou des tourbillons soient engendrés par l'eau à l'intérieur du corp#, ce ou ces tourbillons étant à une pression inférieure à celle de 11 eau dans le mélange qui s'étale sur ladite surface, l'air et/ou la vapeur étant attirés hors du mélange vers ledit tourbillon ou lesdits tourbillons à faible pression, avant de sortir dans l1atmos- phère. 12 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 et ll, caractérisée en ce que 11 orifice d'entrée est perpendiculaire à ladite surface de telle sorte que la direction du jet soit normale ou à peu près normale à ladite surface interne du corps, cette surface étant verticale ou à peu près verticale. 13 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisée en ce que l'orifice d'entrée est disposé audessus de l'orifice de sortie. 14 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisée en ce que ladite surface est une surface verticale plane. 15 - Installation suivant la revendication 14, caractérisée en ce que le corps creux comprend une paroi cylindrique qui est fermée par des plaques circulaires planes, ladite surface étant formée par la surface interne de l'une desdites plaques, l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie étant prévus dans l'autre desdites plaques, et l'orifice de mise à l'atmosphère étant situé dans la partie la plus élevée de ladite paroi cylindrique. 16 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée en ce qu'une pompe est intercalée dans ladite liaison de sortie, le dispositif étant branché dans la liaison de sortie entre les moyens de chauffage de l'eau et la pompe. 17 - Installation suivant la revendication 14, caractérisée en ce que le dispositif comprend un autre orifice d'entrée qui est relié à un réservoir d'eau situé à un niveau plus élevé que le dispositif émetteur de chaleur et les moyens de chauffage de l'eau, ce dispositif étant disposé dans la liaison de sortie de ces moyens en un point où la pression de la colonne d'eau dans ledit réservoir est égale ou à peu près égale à la pression de l'eau dans ladite liaison de sortie. 18 - Installation suivant l'une quelconque des revendications 10 à 17, caractérisée en ce que le dispositif émetteur de chaleur comprend au moins un radiateur ayant une grande surface émettrice de chaleur, et un échangeur thermique disposé dans un réservoir qui contient de liteau devant être chauffée et extraite par l'intermédiaire d'un robinet relié au réservoir. 19 - Dispositif pour la mise en oeuvre de procédé tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un corps creux muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, une surface à l'intérieur du corps et un orifice de mise à l'atmosphère situé à la partie du corps qui est la plus élevée, ladite surface et l'orifice d'entrée étant tels qu'un mélange de gaz et de liquide introduit dans le corps creux par l'orifice d'entrée sous la forme d'un jet frappe ladite surface pour forcer le mélange à s'étaler sur cette surface et le gaz à se séparer du mélange étalé et à monter jusqu'à l'orifice de mise à l'atmosphère, le liquide sortant du corps creux par l'intermédiaire dudit orifice de sortie.