Brevet FR2539650A1 — publié le 19840727

ú 53 I 653 La présente invention est relative à un appa- reil pour extraire un gaz d'un liquide en circulation El- le concerne un appareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liquide, pour extraire un gaz présent (c'est à dire entrainé ou dissout) dans le liquide d'un système à circulation forcée de liquide. Un but de l'invention est de réaliser un systè- me de circulation à écoulement forcé de liquide qui com- porte un dispositif perfectionné pour extraire un gaz du liquide Un autre but de l'invention est de fournir un dis- positif pour séparer efficacement un gaz tel que de l'air d'un liquide tel que de l'eau, à des frais bien inférieurs à ceux des dispositifs et des procédés de la technique an- térieure. L'invention a encore pour but de réaliser un ap- pareil perfectionné à vortex pour séparer,éliminer et extraireun gaz présent, c'est à dire entrainé ou dissout, dans le li- quide d'un système à circulation forcée de liquide, qui puisse être utilisé pour remplacer les séparateurs d'air bien plus grands de la technique antérieure et qui soient plus petits, comparés à ceux-ci, ce qui constitue un avan- tage décisif pour l'installation dans des espaces limités ou bas de plafond, qui soit plus léger c'est à dire plus facile à soutenir au moyen de la tuyauterie, qui soit moins cher (prix unitaire), et qui entraine des frais de montage plus faibles, c'est à dire deux liaisons seulement avec la tuyauterie. Un autre but encore de l'invention est de fournir un système de circulation à écoulement forcé de liquide qui comporte un dispositif perfectionné pour extraire le gaz du liquide L'invention a enfin pour but de fournir un ap- pareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liqui- de, qui soit conçu pour assurer au liquide un mouvement tangentiel à l'intérieur de la partie de séparation, et ú 53) 6 F 3 dans lequel les tubulures d'entrée et de sortie du liquide sont disposées sur le même axe. L'invention a pour objet un appareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liquide, qui est adap- té pour être relié dans un système fermé à circulation de liquide comportant des conduites d'alimentation et de re- tour comprenant une pompe de circulation branchée dans ce système pour faire circuler le liquide dans celui-ci L'ap- pareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liqui- de comprend un corps principal vertical comportant une cham- bre supérieure et une chambre inférieure Ces chambres su- périeure et inférieure sont séparées par une cloison hori- zontale qui présente un orifice d'évacuation de gaz en son centre Suivant un mode de réalisation préféré, il est pré- vu un orifice d'entrée ayant un axe horizontal qui coupe de façon générale perpendiculairement l'axe vertical du corps principal vertical L'entrée comporte un diffuseur qui est venu de matière et qui est disposé immédiatement à l'intérieur de la chambre inférieure Le diffuseur est fixé suivant un angle horizontal à l'intérieur du premier quadrant de la chambre inférieure et formant un angle ver- tical par rapport à l'axe horizontal de l'entrée Il est prévu un orifice de sortie qui présente un axe horizontal qui est dans son ensemble aligné sur l'axe horizontal de l'entrée et qui coupe d'une façon générale perpendiculai- rement l'axe vertical du corps principal vertical La sor- tie comporte une branche verticale de tuyau qui est dis- posée à l'intérieur de la chambre inférieure de façon que la partie inférieure de cette branche soit disposée dans la partie basse de la chambre inférieure et que l'axe ver- tical de la partie inférieure de la branche verticale du tuyau soit alignée sur l'axe vertical du corps principal vertical Lorsque l'appareil de séparation et d'élimina- tion fonctionne, le liquide pénetre par l'entrée, est diri- 253 65 a gé dans la chambre inférieure et sort par la branche ver- ticaledu tuyau et la sortie L'angle horizontal et l'angle vertical ont des valeurs suffisantes par rapport à l'axe vertical de la sortie pour forcer l'eau tangentiellement contre la paroi de la chambre inférieure et vers le bas dans celle-ci, respectivement, afin de former un vortex d'eau seulement dans la chambre inférieure, grâce à quoi le gaz présent dans le liquide est libéré sous la forme de bulles L'extrémité inférieure de la branche verticale-du tuyau est située au-dessous du niveau auquel se forment les bulles ou auquel les bulles de gaz entraînées dans le liqui- de sont transportées par le vortex La cloison horizontale de séparation est disposée dansle corps principal verti- cal à un niveau voulu pour empêcher le mouvement tangen- tiel du fluide dans la chambre inférieure d'interférer avec le passage des bulles de gaz montant dans la cham- bre supérieure La chambre supérieure contient un disposi- tif d'élimination de l'air Les bulles de gaz montent dans la chambre supérieure et sont purgées dans l'atmosphère au moyen du dispositif de mise à l'atmosphère ou d'élimi- nation En fonctionnement le liquide est présent dans les deux chambres, inférieure et supérieure. Suivant un autre mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil à vortex de séparation et d'élimi- nation d'un gaz d'un liquide comprend un corps prin- cipal vertical qui comporte une chambre supérieure et une chambre inférieure Les chambres supérieure et inférieure sont séparées par une cloison horizontale qui présente en son centre un orifice d'évacuation de gaz Il comporte une entrée ayant un axe longitudinal qui est dans son ensemble perpendiculaire à l'axe vertical du corps principal L'en- trée comporte une courte branche d'un tuyau qui est reliée à la partie supérieure de la chambre inférieure, et une sortie La sortie a un axe longitudinal qui est dans son ú 53 i' 65 a ensemble perpendiculaire à l'axe vertical du corps prin- cipal et est dans son ensemble parallèle à l'axe longitu- dinal de l'entrée La sortie est disposée dans la partie inférieure de la chambre inférieure Un orifice d'élimina- tion o de purge est situé dans la chambre supérieure Lors- que le dispositif de séparation et d'élimination est en fonctionnement, du liquide pénetre dans l'entrée et sort par la sortie L'écoulement du liquide dans la chambre infé- rieure produit un vortex au moyen duquel du gaz présent dans le liquide est libéré sous la forme de bulles La sortie du liquide est située audessous du niveau auquel les bulles se forment et/ou auquel les bulles de gaz en- traînées dans le liquide sont transportées en descendant par le vortex Les bulles de gaz montent dans la chambre supérieure et sont purgées dans l'atmosphère au moyen du dispositif d'élimination d'air. Les systèmes à circulation de liquide peuvent présenter un gaz ou des gaz présents dans le liquidé Le gaz, par exemple de l'air, peut être entrainé (c'est à di- re sous forme de bulles) dans le liquide, par exemple de l'eau, ou il peut être dissout (par exemple en solution ou sous forme de couche laminaire) dans le liquide, par exemple l'eau L'invention couvre l'extraction des gaz en- tramnés, dissouts ou présents, du liquide. L'appareil à vortex pour la séparation et l'éli- mination du gaz d'un liquide est de préférence utilisé pour séparer de l'eau de l'air dissout ou entrainé, dans un système à circulation d'eau chaude ou d'eau glacée Par exemple, le dispositif séparateur de l'invention est un dispositif séparateur tangentiel en ligne ou décalé qui utilise une forme de vortex d'air pour produire une âme plus légère de bulles d'air et d'eau dans la chambre infé- rieure La vitesse réduite permet à l'air de monter à la partie supérieure du corps principal pour être purgé. a 53;:; 65 3 L'eau portant l'air est chassée sous pression (présente une vitesse d'écoulement) par-l'entrée, d'une façon qui astreint le mélange air-eau à se déplacer en spirale à l'intérieur de la chambre inférieure de l'appareil de sé- paration pour effectuer la séparation de l'air de l'eau sous l'action de la force centrifuge et par flottabilité. Dans le mode de réalisation tangentiel, l'axe vertical de la branche courte de l'entrée forme un angle prédéterminé fixé par rapport à l'axe vertical de l'entrée afin d'assurer que le courant d'eau entrant est tangentiel à la paroi de la chambre inférieure, ce qui assure la gé- nération d'un vortex L'eau entrante doit frapper la paroi de la chambre inférieure dans le premier quadrant (nord- ouest) du plan horizontal formé par l'intersection de 1 ' axe horizontal de l'entrée et d'un axe horizontal perpen- diculaire à celui-ci, le point d'intersection se trouvant sur l'axe vertical de la chambre principale L'air séparé sort par une ouverture dans la partie supérieure du sépa- rateur L'eau sort du tuyau de sortie du séparateur. De préférence la cloison horizontale de sépara- tion présente une forme concave en direction de la chambre supérieure La cloison horizontale de séparation peut 8 tre plate ou avoir toute autre forme qui s'incline vers le haut à partir de sa périphérie externe jusqu'à son trou central Par exemple, la cloison horizontale de séparation peut présenter la forme d'un tronc de cône vertical dont la partie tronquée est formée par le trou central. La périphérie externe de la cloison de séparation horizon- tale ne doit pas s'étendre vers l'intérieur en formant un angle audessous de l'horizontale ( 900) car autrement de l'air pourrait ainsi se trouver emprisonné: dans la chambre inférieure. L'appareil à vortex de séparation et d'élimina- tion du gaz d'un liquide suivant l'invention présente une a 53653 construction différente des séparateurs à vortex de la technique antérieure et assure une séparation du gaz plus efficace La branche descendante du tuyau de sortie est située au-dessous du point auquel des bulles de gaz se forment dans le vortex. L'appareil à vortex de séparation et d'élimina- tion de l'air utilise une purge intermittente automatique (de préférence) d'un dispositif-de purge et d'élimination d'air qui est monté sur sa partie supérieure et constitue une partie solidaire du corps du séparateur, et qui compor- te des tuyaux alignés et des chambres supérieure et infé- rieure. En fonctionnement, dans le premier mode de réa- lisation décrit, le liquide entre dans la chambre inférieu- re du séparateur à vortex par un orifice qui est incliné afin de diriger le courant suivant une configuration cir- culaire autour de la périphérie afin d'engendrer un vortex au centre L'angle formé par l'orifice est tel qu'il diri- ge le courant dans le premier quadrant de la chambre infé- rieure à partir du diametre correspondant Lorsque l'air entrainé dans le liquide pénetre dans la chambre inférieu- re, le liquide plus lourd est forcé vers la périphérie ex- terne et un vortex est formé dans le milieu, consistant en l'air existant entrainé En raison de la faible vitesse dans la chambre, l'air peut passer par gravitation dans la chambre supérieure par l'intermédiaire d'un trou prévu dans la cloison de séparation La hauteur de cette cloison au- dessus de l'axe de liaison doit être maintenue à une dis- tance minimale afin d'empêcher un effet de balayage de se produire en raison du mouvement circulaire désiré dans la chambre inférieure Pour empêcher un mouvement -circulaire dans la chambre supérieure, la circonférence externe de la cloison doit être fermée Lorsque l'air s'accumule-dans la chambre supérieure un flotteur descend en chassant l'air 253 ? 653 de la chambre Dans la chambre inférieure, le vortex en cône s'étend vers le bas presque jusqu'à l'extrémité du tube immergé L'écoulement efficace maximum par rapport à la hauteur entre l'axe de liaison et l'ouverture du tube immergé est critique Un écoulement supérieur au maximum recommandé permettrait à une partie de l'air de s'échap- per dans le système Avec 'l'écoulement maximal ou au-des- sous de celui-ci le liquide seulement-retourne dans le système. Les autres modes de réalisation décrits réali- sent également un effet de vortex. L'état actuel de la technique nécessite que l'ap- pareil de séparation et d'élimination soit conçu avec les raccords décalés sur la périphérie externe afin d'obtenir des vitesses tangentielles Certains des modes de réalisa- tion de l'invention comportent des raccords alignés Par exemple un orifice formant un angle approprié pour provo- quer un mouvement tangentiel sur la paroi cylindrique du corps a été incorporé en tant que caractéristique du rac- cord d'entrée. Un tube immergé peut être joint hermétiquement au raccord de sortie La hauteur entre l'axe du raccord et la partie inférieure du tube immergé est commandée par la vitesse maximale, la dimension de l'orifice et le dia- metre de la chambre. De préférence, le séparateur présente des dimen- sions voulues pour un écoulement de 15,14 à 30,28 litres par minute Une modification de la forme pour des écoule- ments supérieurs nécessite de changer un ou plusieurs des facteurs suivants: ( 1) la dimension des raccords d'entrée et de sor- tie; ( 2) la dimension de l'orifice;. ( 3) le diamètre de la chambre; 253 P 65 'J ( 4) la distance entre l'axe du raccord et la par- tie inférieure du tube immergé. L'invention concerne un système de circulation à écoulement forcé de liquide pour extraire un gaz du li- quide en utilisant l'appareil perfectionné à vortex sui vant l'invention pour la séparation et l'élimination d'un gaz d'un liquide Il s'agit normalement d'un système à circulation fermé Le système comprend un réseau de circu- lation d'un liquide et des moyens pour forcer le liquide à s'écouler à travers le circuit Un conduit de dérivation est de préférence prévu autour de la région du circuit de circulation dans laquelle se produit la plus faible solu- bilité du gaz dans le liquide Dans un autre mode de réali- sation le conduit de dérivation peut être disposé autour de, ou dans la, région dans laquelle existe une faible pression du liquide (mais non'pas la plus faible pression du liquide) dans le système de-circulation L'appareil per- fectionné à vortex pour la séparation et l'élimination du gaz d'un liquide est disposé dans le conduit de dérivation Le séparateur à vortex sépare le gaz du liquide, et le dispositif de purge et d'élimination d'air chasse le gaz du circuit de circulation de façon continue ou intermitten- te L'invention assure des avantages économiques et des réductions de frais considérables sur les systèmes de la technique antérieure La corrosion provoquée par l'oxygène dans les systèmes à eau est virtuellement supprimée On peut utiliser un petit appareil de séparation d'air au lieu des séparateurs d'air normalement très grands La di- mension plus petite constitue un avantage décisif pour l'installation dans des espaces limités ou bas de plafond. Le dispositif suivant l'invention pèse moins lourd que les dispositifs de la technique antérieure, de sorte qu'il est plus facile dé le soutenir au moyen de la tuyauterie, avec des frais moins élevés (prix unitaire), et il peut être a 53 ? 65 monté à des frais moindres-, du fait qu'il nécessite seu- lement deux raccords avec la tuyauterie. Le gaz peut être entrainé ou dissout dans le li- quide, et/o peut être présent dans celui-ci sous la forme de bulles de gaz Dans des systèmes à eau chaude ou gla- cée, après les périodes de démarrage ou de remplissage, l'air est le plus souvent présent dans l'eau sous forme dissoute. Le système de circulation suivant l'invention tire pleinement avantage du processus physique du compor- tement de l'air dans l'eau (ou autre gaz ou liquide) comme indiqué par la loi de Henry Cette loi peut être exprimée de la façon suivante: P -P X = T V H dans laquelle PT est la pression totale, PV est la pression de vapeur, H est la constante de la loi de Henry, X est la quantité maximale de gaz retenue en solution. Le système de circulation suivant l'invention prend avantage de deux implications importantes de cette loi Tout d'abord, le point de solubilité la plus faible, c'est à dire la valeur la plus faible de X constitue le point optimum pour placer le dispositif de séparation et d'élimination de l'air En second lieu, tous les autres points de la tuyauterie contiennent par définition de l'eau dans laquelle la valeur de X est plus élevée, c'est à dire que l'eau dissout tout air supplémentaire dans la tuyauterie L'eau en circulation agit à la façon d'une "éponge" pour adsorber tout l'air en des points quelconques de la tuyauterie et le transporter en solution jusqu'au point de plus faible solubilité, o-il est finalement li- béré et mis à l'atmosphère. a 53 ? 651 Habituellement, le point de faible solubilité, o la valeur de X est la plus grande est situé au point de plus faible pression et de température la plus élevée. L'effet de la température est gouverné par la variation de PV et de H, qui varient tous deux avec la température de telle sorte que X diminue avec une augmentation de la tem- pérature Cependant, sur une base pratique, l'effet de la pression est prédominant. Le système de circulation de l'invention comprend un système de tuyauteries fermé dans lequel le circuit de circulation est un circuit à eau-froide ou à eau chaude, les moyens forçant l'écoulement sont constitués par une pompe, l'entrée et la sortie du conduit de dérivation, es- pacées, sont reliées avant la sortie de la pompe et après l'entrée de celle-ci respectivement, et l'appareil perfec- tionné suivant l'invention, à vortex, pour la séparation et l'élimination d'un gaz d'un liquide est disposé dans le conduit de dérivation Cet agencement est utilisé lorsque la plus faible solubilité du gaz se produit dans la tuyau- terie, dans ce cas, juste avant l'entrée de la pompe. Le système de circulation suivant l'invention comprend également un système hydraulique fermé dans le- quel le circuit est un circuit d'eau froide ou chaude, au moins un radiateur (ou dispositif d'échange thermique uti- lisant de l'eau) est prévu dans le circuit de circulation, des moyens de chauffage de l'eau sont prévus dans le cir- cuit avant le ou les radiateurs, et les moyens forçant l'écoulement sont constitués par une pompe L'entrée et'la sortie du conduit de dérivation qui sont espacées communi- quent avec le circuit avant l'entrée'du radiateur et après la sortie de celui-ci respectivement Le dispositif de sé- paration et d'élimination suivant l'invention est disposé dans le conduit de dérivation Ceci constitue l'agencement préféré lorsque lepoint de solubilité la plus faible se a 539653 trouve à un radiateur, par exemple dans un système à eau chaude. Le système de circulation peut être par exemple un système à eau chaude ou un système à eau froide de re- froidissement. Le -liquide utilisé dans le système suivant l'in- vention est normalement de l'eau, mais il peut être cons- titué par d'autres liquides tels que l'éthylène glycol Le gaz présent dans le liquide traité par le système sui- vant l'invention est normalement de l'air, mais peut être d'autres gaz, tels que l'oxygène, l'azote, le méthane, l'anhydride carbonique et la vapeur d'eau. Le système perfectionné suivant l'invention est efficace pour séparer le gaz du liquide en circulation avec un minimum de frais Les systèmes connus jusqu'à pré- sent utilisaient des séparateurs d'air corresppondant-à -la dimension totale de la tuyauterie, comme décrit dans U.S A NO 3 276 188, et non pas nécessairement disposés à l'emplacement voulu sur la conduite principale, c'est à dire le point de plus faible solubilité Par conséquent le système perfectionné consistant à utiliser un procédé de dérivation, à l'emplacement convenable, assure à la fois une extraction plus efficace du gaz et des frais moins élevés Par exemple une dimension totale de la tuyauterie pour la circulation du fluide à la pompe de 20 cm néces- sitait avec les procédés antérieurs un séparateur de dimen- sion correspondante Grâce à l'invention un séparateur d'une dimension correspondant à un tuyau de 2,5 cm serait suffisant et assurerait l'extraction améliorée de l'air. L'appareil à vortex de séparation et d'élimina- tion du gaz d'un liquide et le système global suivant l'in- vention assurent des avantages économiques et des réduc- tions de frais considérables par rapport aux systèmes de la technique antérieure La corrosion provoquée par l'oxy- gène dans les systèmes à eau est virtuellement supprimée. Enfin on peut utiliser un petit appareil de séparation et d'élimination de l'air à la place des séparateurs d'air normalement très grands. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés donnés uni- quement à titre d'exemples et dans lesquels: les Fig la et lb constituent ensemble la Fig l, qui est une vue latérale en section de l'un des modes de réalisation préférés de l'appareil à vortex de séparation et d'élimination de l'air de l'eau suivant l'invention, la Fig la montrant la chambre inférieure de la Fig l, et la Fig lb montrant la chambre supérieure, avec la soupape de purge à membrane en position de fermeture; la Fig 2 est une vue de dessus en section sui- vant la ligne 2-2 de la Fig l de l'appareil représenté à la Fig l; la Fig 3 est une vue en coupe de la tubulure d'en- trée suivant la ligne 3-3 de la Fig 2; la Fig 4 est une vue en élévation de dessus de l'appareil représenté à la Fig l, le dispositif d'élimina- tion de l'air étant supprimé; la Fig 5 est une vue en section du dispositif de purge d'air représenté à la Fig l, avec la soupape de purge à membrane en position d'ouverture; la Fig 6 est une vue en section à plus grande échelle de la soupape de purge à membrane du dispositif de la Fig l, montrant la soupape en position de fermeture; la Fig 7 est une vue en section à plus grande échelle de la soupape de la Fig 6 montrant cette soupape en position d'ouverture; la Fig 8 est une vue en section à plus grande échelle de la fixation de l'axe de la soupape pilote du ,3 I 65 a dispositif de la Fig l; la Fig 9 est un schéma d'un mode de réalisation préféré de l'agencement en dérivation suivant l'invention utilisant l'appareil à vortex de séparation et d'élimina- tion représenté à la Fig l; la Fig 10 est un autre schéma de l'agencement en dérivation sur un radiateur; la Fig 11 est un schéma de l'agencement suivant l'invention utilisant l'appareil de la Fig 1, en dériva- tion d'une pompe; la Fig 12 montre le trajet de l'eau dans l'appa- reil à vortex de la Fig l; la Fig 13 est une vue latérale en section de la partie de séparation d'air d'un autre mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention; la Fig 14 est une vue de dessus en section de l'appareil représenté à la Fig 13, suivant la ligne 14-14 de celle-ci; la Fig 15 est une vue de dessus de l'appareil représenté à la Fig 13, la partie de séparation de l'air étant supprimée; la Fig 16 est une vue latérale en section d'une version de la chambre supérieure de l'appareil à vortex suivant l'invention pour la séparation et l'élimination *de l'air de l'eau. On a représenté à la Fig l un appareil 100 à vor- tex pour séparer et éliminer l'air de l'eau, cette Fig mon- trant son fonctionnement L'appareil 100 comprend une en- veloppe 102 qui est dans son ensemble cylindrique, qui est divisée en une chambre supérieure 104 et une chambre infé- rieure 106 au moyen d'une cloison 108 La Fig l est divi- sée en une Fig la, qui montre la chambre inférieure 106 de l'appareil 100, et en une Fig lb qui montre la chambre su- périeure 104 En se référant à la Fig lb, l'air s'échappe a 53,d 653 de la chambre inférieure 106 à travers un trou central 110 prévu dans la cloison de séparation 108 et passe dans la chambre supérieure 104 L'air qui s'échappe est recueilli et/ou retenu dans la partie supérieure de la chambre supé- rieure 104 jusqu'à ce qu'il soit mis à l'atmosphère de fa- çon continue ou intermittente par un dispositif 200 d'éli- mination de l'air qui est monté dans la chambre supérieure 104, avec une partie du mécanisme de ce dispositif s'éten- dant au-dessus de la périphérie supérieure 112 de cette chambre Les détails de fonctionnement du dispositif 200 seront décrits de façon plus-détaillée dans la suite. En se référant à la Fig la, un court conduit in- férieur 114 est prévu dans le fond 116 de l'appareil 100 et est normalement fermé ou bouché du fait qu'il sert principalement à la vidange de la chambre inférieure 106. Le conduit inférieur 114 est habituellement fileté inté- rieurement afin de recevoir un bouchon fileté. Une tubulure d'entrée 118 est alignée avec une tubulure de sortie 120, c'est à dire qu'elles sont ali- gnées horizontalement sur le même axe horizontal qui coupe perpendiculairement l'axe vertical ou longitudinal de l'en- veloppe cylindrique 102 L'eau contenant de l'air dissout ou entrainé pénètre par la tubulure d'entrée 118 et conti- nue suivant un coude à travers un diffuseur 122 venu de matière, dans la chambre inférieure 106 L'entrée 118 et le diffuseur 122 forment un L (conduit) déformé ayant un grand angle L'axe longitudinal du diffuseur 122 venu de matière (court conduit 124) est disposé suivant un angle de 300 par rapport à une perpendiculaire à l'axe horizon- tal de l'entrée 118 (ou 600 par rapport à l'axe horizontal de l'entrée 118 F Ig 2) Le courant d'eau sous pression qui sort du diffuseur 122 est tangent à la-paroi interne de la chambre inférieure 106, et frappe cette-paroi dans le pre- mier quadrant de la chambre inférieure 106 Les chiffres 53 ? 65 a I à IV à la Fig 2 désignant les quatre quadrants, I étant le premier quadrant Pour répéter, en fonctionnement, le liquide pénètre dans la chambre inférieure 106 par un ori- fice-ou diffuseur d'entrée 122 qui est coudé pour diriger le courant suivant un dessin circulaire autour de la péri- phérie, engendrant un vortex au centre L'angle de l'ori- fice d'entrée est tel qu'il fait dévier le courant dans le premier quadrant de la chambre inférieure 106 L'axe lon- gitudinal du conduit 124 forme également un angle de 150 au-dessous de l'axe horizontal de l'entrée 118 afin de di- riger le circuit ou vortex du courant d'eau entrant dans une direction descendante (Fig la et 3) Des bulles d'air sont présentes et constituent de l'air entrainé dans l'eau en circulation, ou des bulles d'air forment de l'air dis- sout dans cette eau Les bulles d'air se rassemblent dans la zone de basse pression du vortex et montent jusqu'à la partie supérieure pour-être recueillies et extraites Un courant d'eau d'environ 0,I 5 à 0,30 m/s est préféré du fait qu'il est le meilleur pour permettre-aux bulles d'air de se séparer et de monter Lorsque le courant d'eau à travers l'appareil 100 augmente, on obtient de bons pour- centages d'efficacité de l'extraction de l'air avec un dé- bit d'écoulement de l'eau d'environ 1,8 m/s Le mouvement de l'eau doit être laminaire à l'entrée dans l'appareil 100, et pour cette raison il est préférable d'utiliser une longueur minimale de tuyau rectiligne équivalente à 10 fois le diametre du tuyau pour l'arrivée à l'entrée 118 Du c 8 té de la sortie, une longueur minimale égale à 5 diame- tres est préférable après la tubulure de sortie 120. L'écoulement de l'eau en vortex dans la chambre inférieure 106 est représentée à la Fig 12. La tubulure de sortie 120 comporte une branche ver- ticale 126 d'un tuyau formant un L La branche verticale 126 du tuyau est disposée à l'intérieur de la partie infé- 253,'65 rieure de la chambre 106 de telle sorte que l'axe-vertical de la partie inférieure de la branche verticale 126 du tuyau soit située au-dessous de l'extrémité inférieure du vortex d'eau Dans la chambre inférieure 106, le vortex conique s'étend vers le bas presque jusqu'à l'extrémité de la branche immergée 126 L'écoulement maximum efficace par rapport à la hauteur entre la partie supérieure de l'en- veloppe 102 et l'ouverture de la branche verticale 126 est critique Un écoulement supérieur au maximum recommandé permettrait à une partie de l'air de s'échapper dans le système de circulation Avec l'édoulement maximum ou au- dessous de celui-ci seul le liquide retourne dans le sys- tème de circulation A l'orifice 120 de sortie l'eau est en grande partie dépourvue d'air dissout-ou entrainé. Lorsque l'air entrainé dans le liquide pénètre dans la chambre inférieure 106, le liquide plus lourd est forcé vers la périphérie externe et un vortex est formé au centre et consiste en bulles d'air Du fait de la faible vitesse dans la chambre, l'air peut monter dans la partie supérieure de la chambre supérieure 104, à travers le trou 110 de la cloison 108 Aucun mouvement circulaire n'est souhaité dans la chambre supérieure 104 et dans ce but la circonférence externe de la cloison 108 doit être fermée de façon étanche Lorsque l'air s'accumule dans la chambre supérieure 104 au-dessus du niveau 128 de l'eau dans celle-ci, l'air est chassé de cette chambre au moyen du dispositif d'élimination. L'air se trouvant en contact direct avec l'eau est absorbé et transporté à travers le système sous forme dissoute (en solution) La liaiÉonpar l'air et l'accumula- tion de bulles d'air dans les tuyauteries provoquent du bruit et un fonctionnement inefficace L'oxygène provoque de la corrosion dans le système, et la présence d'air dans celui-ci est la cause d'un gaspillage d'énergie en ce qui Z 53 ? 653 concerne la pompe. Pour que l'appareil 100 à vortex pour la sépara- tion et l'élimination de l'air d'un liquide fournisse sa capacité maximale de séparation d'air, on maintient un écoulement de 15,14 à 30,28 1/min, la tubulure d'entrée 118 ayant un diametre d'ouverture de 1,9 à 2, 5 cm et la tubulure de sortie 120 ayant un diametre d'ouverture de 1,9 à 2,5 cm, le trou 110 ayant un diametre de 1,9 cm, l'extrémité inférieure de la branche 126 étant espacée de 1,9 cm du fond de la chambre inférieure 106, cette derniè- re ayant un diametre de 9,88 cm, la distance depuis l'axe horizontal de la tubulure d'entrée 18 jusqu'à l'extrémité de la branche 126 étant de 1, 74 cm, la distance entre la partie supérieure de la cloison 108 et la partie supérieu- re de l'appareil 100 de séparation et d'élimination étant de 12,85 cm, et la hauteur depuis l'intérieur du fond de la chambre inférieure 106 à la partie supérieure du dispo- sitif de séparation et d'élimination 100 étant de 28,9 cm. En se référant à la Fig lb, la partie supérieure de l'enveloppe cylindrique 102 fait partie du dispositif d'élimination de l'air Le boitier 210 est relié à la périphérie 112 de l'enveloppe 102 le long de la ligne de séparation 212 au moyen de vis 213 ou analogue L'inté- rieur de la chambre supérieure 104 délimite une chambre de pression qui communique avec le système d'eau à tra- vers le trou 110 ménagé dansla cloison horizontale 108. Une tige-guide 224 de flotteur est montée coulissante-dans un alésage vertical central à travers le flotteur 226 afin de guider le trajet de déplacement du flotteur Il est évident que l'on peut utiliser tout autre procédé de fixa- tion de la tige de guidage 224 du flotteur au boitier 210 sans sortir du cadre de l'invention La tige 224 de guida- ge du flotteur s'étend à travers un trou central 226 de celui-ci, de telle sorte que le flotteur puisse se dépla- -57 65 cer verticalement par rapport à la tige de guidage Comme représenté à la Fig l, la surface inférieure du flotteur 226 est de forme concave Le flotteur 226 peut être réali- sé creux en métal, ou encore il peut être réalisé en une matière plastique mousse ou en tout autre matériau qui flotte sur l'eau et ne soit pas'affecté par la température de l'eau utilisée dans le système Un bras 230 est articu- lé sur un ensemble de siège 242 qui sera décrit dans la suite, au moyen d'un axe d'articulation 236 et il est ar- ticulé par son extrémité opposée sur une biellette 232 Le bras 230 porte une partie 230 b en U avec une broche 264 s'étendant entre les deux branches de cette partie en U. La partie supérieure de la tige 224 s'étend à travers le passage formé par les deux parties 230 b en U La partie supérieure de la tige 224 de guidage du flotteur s'étend à travers le passage formé par les deux parties 230 b de P'U et la broche 264 La tête 266 de la tige 224 de gui- dage du flotteur présente la forme d'un tronc de cône in- versé En conséquence le flotteur 226 est libre de flotter en montant et en descendant et légèrement dans une direc- tion latérale, dans les limites évidentes du dispositif représenté Ceci permet au dispositif de corriger rapide- ment les variations de la pression de ligne de l'eau sans être exposé à des crachottements indésirables de l'eau ou à des passages à travers le dispositif La biellette 232 est à son tour articulée sur la tige 234 de soupape pilote, comme représenté en détails à la Fig 8 La biellette 232 comporte une partie 232 a en U qui s'étend de part et d'au- tre de la tige 234, avec une goupille 237 s'étendant à-tra- vers les deux parties de l'U et à travers la tige 234 de soupape pilote Il est évident que l'on peut utiliser d'au- tres moyens pour articuler la biellette 232 sur la tige- guide de soupape sans sortir du cadre de l'invention La biellette 230 comporte une partie 230 a formant butée et 153 ? 653 s'étendant sur un c 8 télqui entre en contact avec la par- tie supérieure 210 du boitier pour procurer une limite su- périeure au déplacement du flotteur, et en conséquence une limite à la fermeture de la soupape pilote comme repré- senté à la Fig 6 La position basse du flotteur est ré- glée par un écrou 235 qui est fixé sur la partie inférieu- re filetée de la tige de guidage 224. L'ensemble de soupape à membrane est représenté en détails aux Fig 6 et 7 La partie supérieure 210 du boitier comporte un bossage 300 en saillie délimitant une cavité dans laquelle est disposé un dispositif 240 de sou- pape de purge à membrane Le dispositif 240 comprend un en- semble de siège 242 qui est retenu de façon étanche en po- sition dans la:cavité par une bague élastique 244, par une bague circulaire 246 et par un goujon 248 inséré à tra- vers la paroi de la partie supérieure 210 Un organe de retenue'250, comprenant des éléments 250 a, 250 b, qui sont vissés sur l'ensemble de siège 242 et servent à retenir la membrane 252 en position comme représenté avec une partie d'obturation 252 e de la membrane 252 en contact d'étanchéi- té avec le siège annulaire 242 a de soupape Les raisons impératives et l'avantage de ce contact d'étanchéité dans la soupape sous sa forme montée seront décrits dans la suite. La membrane 252 de la soupape est réalisée en une matière plastique qui peut résister au contact avec le le fluide à haute ou basse température dans le système à eau La membrane 252 comporte une partie centra- le 252 a ayant une ouverture centrale à travers laquelle s'étend la tige-guide 234 de soupape pilote La partie cen- trale 252 a présente également une pluralité d'ouvertures radiales 252 b qui s'étendent d'une partie agrandie 252 c formant une chambre dans la partie centrale La fonction des ouvertures radiales 252 b et de la partie agrandie 252 c seront décrites dans la suite La partie centrale 252 a s'étend vers le haut et en contact d'étanchéité avec la partie annulaire 252 b pendante de l'organe de retenue 250. Une partie relativement mince 252 d de liaison relie la partie centrale 252 a à la partie mobile d'obtura- tion 252 e qui entre en contact d'étanchéité avec le siège annulaire 242 a La partie de liaison 252 d permet à la par- tie d'obturation 252 e de se déplacer en s'éloignant du siège 242 a pour ouvrir la soupape par des moyens qui vont être décrits dans la suite. La partie d'obturation 252 e de la soupape 252 est maintenue contre le siège 242 a par l'action de la pres- sion de l'air dans une chambre arrière 256 L'air pénètre dans la chambre 256 depuis la chambre de pression 104 à travers une série de rainures 258 longitudinales ou en spi- rale ménagées dans la tige 234 de la soupape pilote Ainsi, lorsqu'elle se trouve dans la position représentée à la Fig 6, la tige 234 de soupape permet à l'air de passer de la chambre supérieure 104, à travers l'ouverture centrale de la partie centrale 252 a, dans la chambre 252 c L'air traverse les ouvertures radiales 252 b, la partie pendante 250 b et la chambre 256 Du fait que les pressions de l'air sont approximativement égales dans les chambres 104 et 256, la soupape à membrane est maintenue en position de fermeture en raison de la surface efficace plus grande de la membrane 252 dirigée vers la chambre 256 Ainsi, indé- pendamment de la pression de l'air dans les chambres, la membrane 252 reste en position de fermeture aussi longtemps que la tige 234 de soupape pilote se trouve dans sa posi- tion basse. Lorsque le volume de l'air dans la chambre supé- rieure 104 augmente, il force l'eau à sortir de la chambre, faisant ainsi descendre le flotteur 226 En-raison de la tringlerie de liaison du flotteur 226 avec la soupape pilo- 53 ? 65 a te 234, cette dernière se déplace vers le haut lorsque le flotteur se déplace vers le bas Lorsque le flotteur 226 atteint une position prédéterminée, une partie de plus grand diametre de la tige 234 vient en contact avec la par- tie intermédiaire de la portion centrale 252 a, coupant ainsi lia communication entre la chambre 252 c (et en consé- quence avec la chambre 256) et la chambre supérieure 104. Lorsque le flotteur descend dans une autre position prédé- terminée, une partie 234 a de diametre réduit de la tige 234 de la soupape pilote permet la communication entre la chambre 252 c (et par conséquent la chambre 256) et l'ouver- ture de purge 260, mettant ainsi à l'atmosphère l'air se trouvant dans la chambre 256 Du fait que la pression de l'air dans la chambre supérieure 104 est alors supérieure à celle régnant dans la chambre 256, la partie d'obturation 252 e est déplacée vers le haut pour ouvrir la soupape De l'air s'échappe alors du dispositif de mise de l'air à l'atmosphère, à travers les ouvertures radiales 242 b, au- tour de l'ensemble de siège 242 et à travers l'orifice 260 de mise à l'atmosphère L'air peut ainsi être mis directe- ment à l'atmosphère par l'ouverture 260, ou encore un tuyau peut être relié de façon à diriger l'air vers un point plus approprié pour le mettre à l'atmosphère. Lorsque le volume de l'air dans la chambre supé- rieure 104 diminue, le niveau de l'eau commence à augmen- ter, amenant le flotteur 226 à monter et la tige 234 de la soupape pilote à descendre La tige 234 atteint tout d'abord une position dans laquelle elle coupe la communica- tion entre l'ouverture 260 de mise à l'atmosphère et la chambre 252 c De plus, une augmentation du niveau de l'eau fait descendre la tige de soupape pilote dans une position dans laquelle élle permet de nouveau à l'air de passer de la chambre supérieure 104 dans la chambre 256 La descente dela tige 234 dans sa position de fermeture est rendue plus posi- -53;D 653 tive par un ressort spirale 262 qui assiste la force de flottaisonexercéepar le flotteur 226 La force du ressort 262 doit évidemment être choisie de façon à ne pas empocher le flotteur 226 de descendre lorsque le niveau de l'eau descend dans la chambre supérieure 104 Lorsque la pression dans la chambre 256 devient à peu près égale à celle ré- gnant dans la chambre supérieure 104, elle déplace la par- tie 252 e d'obturation contre le siège 242 a en raison de la différence des surfaces efficaces, et arrête ainsi l'ac- tion de mise à l'atmosphère. Comme on l'a décrit, la surface d'étanchéité 252 e de la membrane 252 est initialement en contact d'étan- cheité avec le siège annulaire 242 a lorsque la soupape se trouve montée, c'est à dire qu'elle n'est pas reliée à un système à eau en fonctionnement L'importance et l'avanta- gedececipeuven-etre décritsen examinant ce qui arriverait si cet état initial de fermeture n'existait pas Lors du remplissage initial du système, le niveau de l'eau dans celui-ci et ensuite dans la chambre supérieure 104 augmen- te Si cependant la surface d'étanchéité 252 e n'était pas en contact avec le siège 242 a, de l'air s'échapperait à travers l'orifice 260 de sortie et aucune pression ne se développerait dans le système Dufait que comme on l'a décrit ici, le fonctionnement de la soupape de mise à l'atmosphère est commandé seulement par la pression du sys- tème, l'orifice de purge resterait ouvert L'eau remplirait ensuite la chambre supérieure 104 et s'échapperait à tra- vers l'orifice 260 La nécessité que la surface d'étanchéi- té 252 e se trouve initialement en contact avec le siège 242 a est ainsi démontrée. La partie d'obturation 252 e se trouvant initiale- ment en contact avec le siège 242 a, il en résulte une fonc- tion de soupape qui présente un avantage notable On ren- contre fréquemment des pressions négatives dans lessystèmes a 2539653 à eau pendant le refroidissement de ceuxmci Dans de te 3 lle S co,- itions de pression réduite dans le système, la soupape ne s'ouvre pas Une pression réduite dans le systè- me (inférieure à la pression atmosphérique) permet à une petite quantité d'air d'être aspirée dans la chambre supé- rieure 104, faisant ainsi descendre le flotteur Le flot- teur se trouvant alors dans une telle position de flottai- son, la tige de soupape pilote se trouve en position pour exposer la chambre 256 à l'atmosphère Cette pression est plus haute que la pression sur l'autre face de la membrane souple, et force ainsi la surface d'obturation 252 e contre le siège 242 a en empêchant tout air supplémentaire d'être aspiré dans le système. Le dispositif 200 d'élimination d'air utilise la pression interne de l'air à la fois pour ouvrir et fermer la soupape à membrane. La soupape pilote et le dispositif 200 d'élimi- nation d'air sont tels que la pression de l'air dans le boitier agit sur les faces avant et arrière de la membra- ne, cependant la soupape à membrane est maintenue dans une position de fermeture en raison de la surface efficace plus grande sur la face arrière, c'est à dire la face di rigée à l'opposé du carter Lorsque le volume d'air se développe et fait baisser le niveau de l'eau dans le car- ter, le flotteur qui est relié mécaniquement à la soupape pilote astreint cette soupape sollicitée par un res- sort à modifier sa position et à relier la face arrière de la membrane à l'atmosphère La pression agissant sur la face avant de la membrane la force alors à s'ouvrir afin de laisser également échapper dans l'atmosphère l'air dans le boitier Lorsque le niveau de l'eau monte, le res- sort de rappel et le flotteur ramènent la soupape pilote dans sa position initiale dans laquelle elle se ferme et cette soupape dirige alors la pression d'air du système 2 539653 vers la face arrière de la membrane En raison de la sur- face efficace plus grande, la pression de l'air ferme la membrane de la soupape de mise à l'atmosphère. En se référant à la Fig 9, un système 400 de chauffage à eau chaude comprend une pompe 404, une chau- dière 408 et un radiateur 412 Une conduite 416 d'alimen- tation relie la sortie de la chaudière 408 à l'entrée du radiateur 412 Une vanne 420 est disposée dans la conduite 416 juste avant le radiateur 412 Une conduite 460 de re- lie la sortie du radiateur 412 à l'entrée de la pompe 404. Une vanne 424 est disposée dans la conduite 460 juste avant la pompe 404 Une conduite 428 relie la sortie de la pompe 404 à la chaudière 408 Une conduite 432 de dérivation peut être utilisée pour détourner la totalité ou une par- tie de l'eau en contournant la chaudière 408 au moyen d'une vanne 436 à trois voies Une-vanne 444 est disposée dans la conduite 432 au voisinage de la conduite 416 Une vanne 464 est disposée dans la conduite 416 après la chaudière 408 mais avant l'intersection avec la conduite 432. La pompe 404 peut au choix être disposée dans la conduite 416 entre la chaudière 408 et le radiateur 412, normalement au-delà de l'intersection des conduites 416 et de la conduite 432 de dérivation. Une région de basse pression (c'est à dire de faible charge) existe normalement dans le système 400, dans le radiateur 412 et les portions de conduites 416 et 460 au voisinage du radiateur-412 Il en est particu- lièrement ainsi st le radiateur se trouve à une hauteur considérable audessus de la chaudière précitée 408 (et de la pompe 404) Une telle région de basse pression peut être la région de pression la plus basse dans le système 400 si le radiateur 404 est disposé à un ou plusieurs étages au-dessus de la chaudière 408 (et de la pompe 404). Comme représenté à la Fig 9, une conduite 440 de dériva- a 53 ' 65 tion est disposée de façon à contourner le radiateur 412 (et la vanne 420) avec son entrée reliée à la conduite 416 et sa sortie reliée à la conduite 460 Le dispositif 100 à vortex de séparation et d'élimination de l'air de l'eau est disposé dans la conduite 440 de dérivation Une vanne 452 est disposée dans une conduite 440 après le dispositif 100. Pour être le plus efficace, le dispositif 100 à vortex pour l'élimination de l'air de l'eau doit être dis- posé à un niveau plus élevé que le radiateur 412 Un avan- tage résultant de la disposition du séparateur d'air en dé- rivation autour du radiateur 412 consiste en ce que lors- que l'écoulement à travers le radiateur 412 est fermé au moyen de la vanne 420, l'écoulement peut se poursuivre à travers la conduite de dérivation 440 avec une séparation continue de l'air de l'eau en circulation En choisissant une zone de basse pression pour placer le dispositif 100, on obtient une séparation efficace de tout air de l'eau en circulation et l'air séparé est éliminé de façon conti- nue ou intermittente Lorsque l'écoulement peut s'effectuer à travers le radiateur 412, une partie de l'eau doit éga- lement pouvoir s'écouler à travers la conduite de dériva- tion 440 afin de maintenir une séparation et une élimina- tion constantes de l'air La dérivation doit toujours fonctionner avec un faible débit de dérivation. Le dispositif de soupape à membrane pour l'éva- cuation de l'air décrit dans le brevet U S -A NO 4 299 248 peut être utilisé pour constituer la partie d'élimination et de mise à l'atmosphère de l'air du dispositif à vortex selon l'invention pour la séparation et l'élimination de l'air de l'eau On peut utiliser n'importe quel autre dis- positif d'élimination de l'air (continue ou intermittente) pourvu qu'il puisse être incorporé dans le dispositif 100 à vortex Un dispositif préféré pour l'élimination de l'air a 53 ' i 65 J est représenté aux dessins. II peut être prévu plus d'un seul radiateur 404 (en parallèle ou en série) dans le système de chauffage, * mais un seul est représenté à la Fig 7 aux fins d'illus- tration. Une conception appropriée d'un système de tuyau- teries dépourvu d'air comprend deux principes fondamen- taux: (a) suppression de la source prédominante d'air en utilisant un réservoir du type à membrane. (b) Ja prévision d'un ensemble fiable pour la séparation et l'élimination de l'air, à l'emplacement ap- proprié pour extraire l'air résiduel. L'emplacement approprié pour l'ensemble de sépa- ration et d'élimination de l'air est de préférence tou- jours situé au "point de plus faible solubilité" de l'air dans l'eau Un seul ensemble est nécessaire par système, pour autant qu'il soit disposé à l'emplacement approprié. On peut si on le désire utiliser plus d'un seul dispositif, par exemple un dispositif par région principale de tuyau- teries S'il estprévu plusieurs colonnes montantes dans un batiment, il conviendra de choisir la colonne montante qui soit la plus éloignée de la pompe, du fait que celle- ci se trouve à l'emplacement o la pression, et de ce fait la solubilité, est la plus basse. Un point important qui doit être conservé pré- sent à l'esprit est que l'eau agit comme agent de trans- port de l'air en solution Si des bulles, d'air existent en un point quelconque autre qu'au "point de plus faible so- lubilité", ces bulles seront alors absorbées par l'eau. L'eau qui a libéré son air au "point de plus faible solu- bilité"en absorberan'importe o dans la tuyauterie, du fait que par définition il existe une solubilité plus grande en tous les autres points L'air ainsi absorbé est transporté a 539653 dissout jusqu'au point d'élimination de l'air o il est extrait du système. Le point de plus faible solubilité est celui o l'on rencontre la température la plus élevée et la pres- sion la plus basse Du fait qu'habituellement la tempéra- ture a un effet moindre que la pression, la question se trouve simplement réduite à trouver le point auquel la pression est la plus faible Le choix est réduit à deux: savoir la partie supérieure ou la partie inférieure du sys- tème,à l'aspiration de la pompe. Du fait que l'effet produit par la pompe au point le plus élevé (la plus grande hauteur) du système est habi- tuellement d'environ la moitié de sa charge, il s'ensuit que la pression à la partie supérieure sera plus faible que la pression à la partie inférieure si la moitié de la charge de la pompe est-inférieure à la hauteur du point haut Cet impératif peut être résumé comme suit: (a) si la charge de la pompe est supérieure au double de l'élévation maximale, le dispositif de sépara- tion et d'élimination de l'air est situé à la partie infé- rieure. (b) Si la charge de la pompe est inférieure au double de l'élévation maximale, le dispositif de sépara- tion et d'élimination de l'air est disposé à la partie su- périeure. Pour illustrer le procédé ci-dessus, on peut utiliser un système à circulation fermée d'eau chaude qui comporte une pompe, un réservoir du type à membrane, trois radiateurs montés en parallèle et une chaudière de chauf- fage de l'eau Egalement dans un but d'illustration, on utilise une pompe ayant une capacité de 1 135,5 litres/ minute à une hauteur de 12 metres et on a une élévation maximale de 9 metres jusqu'au radiateur supérieur Si la charge de la pompe est inférieure au double de l'élévation, a 539653 le dispositif de séparation et d'élimination de l'air est alors disposé à la partie supérieure du système Au des- sin, la charge de 12 metres est i nférieure au double de l'élévation maximale de 9 metres, de sorte que le disposi- tif de séparation et d'élimination de l'air peut être dis- posé à la partie supérieure (c'est à dire sur une dériva- tion contournant le radiateur supérieur) Ceci montre com- ment décider entre un montage haut et un montage bas du dispositif de séparation et d'élimination de l'air. Il faut très peu de temps (moins d'une heure) pour extraire la plus grande partie de l'air d'un système de chauffage à eau chaude (fermé) Le montage haut de la Fig 10 assure un écoulement continu avec un faible débit. L'écoulement continu est important pour assurer qu'un sys- tème est dépourvu d'air A chaque fois que la (ou les) pom- pe fonctionne, l'eau qui circule à travers la tuyauterie balaie tout air ayant été admis dans celles-ci, et l'ennè- ne jusqu'au dispositif de la Fig 6 L'air est alors libéré et le système est purgé. En se référant à la Fig 10, la pompe et la chau- dière ne sont pas représentées Une conduite d'alimenta- tion 500 relie la sortie de la chaudière à l'entrée du ra- diateur-504 Une vanne 508 est disposée dans la conduite 500 juste avant (ou juste après) le radiateur 504 La van- ne 508 est habituellement du type automatique qui module l'écoulement dans le radiateur (échangeur thermique)504 en réponse aux impératifs du conditionnement du volume. Une conduite de retour 512 relie la sortie du radiateur 504 à l'entrée de la pompe Une z 8 ne de faible pression existe normalement dans le système 516 au niveau du radia- teur 504 et des parties des conduites 500 et 512 voisines de ce radiateur Il en est particulièrement ainsi si le radiateur 504 se trouve à une hauteur considérable au-des- sus de la chaudière et de la pompe Une telle z 8 ne de fai- a 53 '6 3 ble pression peut être la z 8 ne de plus basse pression dans la tuyauterie si le radiateur-504 est situé à un étage ou à plusieurs étages au-dessus de la pompe. Comme représenté à la Fig 10, une conduite 520 de dérivation est disposée de façon à contourner le radia- teur 504 (et la vanne 508) avec son entrée reliée à la conduite d'alimentation 500 et sa sortie reliée à la con- duite de retour 512 Un dispositif 100 à vortex pour la séparation et l'élimination de l'air de l'eau est monté dans la conduite de dérivation 520 Une vanne 528 est dis- posée dans la conduite 520 avant le dispositif 100 à vor- tex Une vanne 532 est disposée dans la conduite 520 après le dispositif 100 à vortex Un manometre 536 est monté dans la conduite 520 entre la vanne 528 et le dispositif 100. La vanne 528, en amont du dispositif 100, est partiellement fermée de manière que la pression au dispositif 100 de séparation et d'élimination soit voisine de la pression ré- gnant dans la conduite 512 de retour Cet arrangement assu- re également un écoulement continu même s'il est prévu une vanne de commande dans laconduite d'entrée t telle que la vanne 508 Le débit nécessaire est faible; il agit comme purge en dérivation, mais est suffisant pour extraire l'air du système En plus d'agir comme des limiteurs, les vannes sont nécessaires pour assurer une isolation dans le cas o un entretien est nécessaire. La Fig ll montre un agencement similaire d'un dis- positif à la partie inférieure du système, c'est à dire à la pompe La chaudière et le radiateur ne sont pas repré- sentés Une conduite de retour 600 est reliée à l'entrée d'une pompe 604 Une conduite 608 est reliée à la sortie de la pompe 604 Une conduite 612 de dérivation est montée de façon à contourner la pompe 604 Un dispositif 100 à vor- tex de séparation et d'élimination de l'air de l'eau est disposé dans la conduite de dérivation 612 Une vanne 620 X 53 653 est disposée dans la conduite 612 avant le dispositif 100. Une vanne 624 est disposée dans la conduite 612 après le dispositif 100 Un manometre 628 est disposé dans la con- duite 612 entre la vanne 620 et le dispositif 100 Si on utilise la solution de la purge en dérivation, le disposi- tif 100 à vortex pour la séparation et l'élimination de l'air de l'eau peut être très petit, même si la dimension de la conduite peut être très grande Avec la vanne 620 partiellement fermée, la pression du dispositif de sépara- tion est proche de la pression d'aspiration de la pompe. On remarquera que l'on parvient à une réduction considéra- ble des frais du fait qu'un petit dispositif séparateur remplace un séparateur normalement plus coûteux corres- pondant à la dimension totale de la conduite. Une raison fondamentale pour laquelle cette solu- tion en dérivation fonctionne est que l'on traite seule- ment de l'air résiduel, ce qui n'est possible que si on utilise un réservoir dilatable à membrane. Avec des réservoirs à compression du type sans membrane, des quantités élevées d'air peuvent être engen- drées par l'eau saturée dans le réservoir, et si cet air n'est pas immédiatement extrait il peut venir se loger dans les points les plus hauts de la tuyauterie Avec des réser- voirs du type à membrane il reste seulement de l'air rési- duel et celui-ci est transporté par l'eau jusqu'au point approprié. L'oxygène dissout se combine avec les surfaces métalliques pour former des oxydes, ce qui est un incon- vénient de l'air dissout dans l'eau La liaison des ensem- bles terminaux par l'air, et l'accumulation de bulles d'air dans les tuyauteries provoquent des bruits et un fonction- nement inefficace La cavitation de l'air provoque une per- te du rendement de la pompe L'invention élimine dans une mesure considérable o réduit ces problèmes En outre, -25396 %o principalement, l'invention élimine la corrosion provoquée par l'oxygène dans le système, ce qui constitue un avanta- ge économique extrêmement important par rapport aux sys- tèmes antérieurs L'invention présente plusieurs avanta- ges par rapport aux séparateurs antérieurs d'air de l'eau et aux systèmes à circulation par écoulement forcé de li- quide, qui assurent des avantages économiques très impor- tants ainsi que des économies. Dans l'exemple de la Fig 13, on a représenté le mode de fonctionnement d'un dispositif 700 à vortex pour la séparation et l'élimination de l'air de l'eau Le dis- positif 700 comprend une enveloppe qui dans son ensemble est de forme cylindrique et qui est divisée en une chambre supérieure 704 et une chambre inférieure 706 au moyen d'une cloison 708 La cloison 708 présente une forme concave et comporte un trou central 710 En fonctionnement, de l'eau se trouve dans la chambre supérieure 704 et dans la cham- bre inférieure 706 L'air s'échappe de la chambre inférieu- re 706 à travers le trou central 710 de la cloison 708, dans la chambre supérieure 704 L'air qui s'échappe est recueilli et/ou retenu dans la partie supérieure de la cham- bre supérieure 704 jusqu'à ce qu'il soit mis à l'atmosphè- re de façon continue ou intermittente par un dispositif d'élimination d Yaiaqui est monté dans la chambre supé- rieure 704, une partie du mécanisme de celui-ci s'étendant au-dessus de la périphérie 712 En ce qui concerne les dé- tails de fonctionnement du dispositif d'élimination 200 on se reportera à ce qui précède. *Un court conduit 714 est formé dans le fond 716 du séparateur 700 et est normalement fermé oubouché du fait qu'il sert principalement à la vidange de la chambre infé- rieure 706 Le conduit 714 est habituellement fileté inté- rieurement afin de recevoir un bouchon fileté. Une tubulure d'entrée 718 est disposée alignée avec une tubulure de sortie 720, c'est à dire que ces tu- bulures s'étendent parallèlement à un même axe horizontal qui coupe perpendiculairement l'axe vertical, ou longitudinal, de l'enveloppe cylindrique 702 L'eau contenant de l'air dissout ou-entrainé pénètre par la tu- bulure d'entrée 718 Le courant d'eau sous pression sor- tant de la tubulure d'entrée 718 balaie circulairement la paroi interne de la chambre inférieure 708, engendrant un vortex au centre de cette chambre Des bulles d'air sont présentes sous forme d'air entrainé dans l'eau en circula- tion ou des bulles d'air se forment à partir de l'air dis- sout dans l'eau qui circule Les bulles d'air se rassemblent dans la zone de basse pression du vortex et montent à la partie supérieure pour être recueillies et extraites Un écoulement d'eau d'environ 0,15 à environ 0, 30 cm/s est préférable du fait qu'il permet le mieux aux bulles d'air de se former et de monter Lorsque l'écoulement de l'eau augmente à travers le dispositif 700, on obtient de bons pourcentages d'efficacité de l'extraction de l'air jusqu' à un débit d'eau d'environ 1,8 metres/seconde Le mouvement de l'eau doit être laminaire à l'entrée du dis- positif 700, et pour cette raison il est préférable d'uti- liser une longueur minimale rectiligne de tuyaux parvenant à la tubulure d'entrée 718 qui corresponde à 10 diametres de tuyau Du côté aval il est préférable d'utiliser à la suite de la tubulure de sortie 720 une longueur minimum égale à 5 diametres du tuyau. Le vortex de forme conique s'étend vers le bas dans la chambre 706 presque jusqu'à la partie supérieure de la tubulure de sortie 720 La sortie 720 doit à tout instant être au-dessous de la partie inférieure du vortex. Un écoulement supérieur au maximum recommandé permettrait à une partie de l'air de s'échapper dans le système de circulation Avec un écoulement égal ou inférieur à l'é- a 53653 coulement maximum, seul le liquide retourne dans le systè- me de circulation La tubulure 720 de sortie de l'eau est dans sa majeure partie dépourvue d'air dissout ou entrainé. Lorsque l'air entrainé dans le liquide pénètre dans la chambre inférieure 706, le liquide plus lourd est forcé vers la périphérie externe et un vortex se forme dans la partie centrale de la chambre, consistant en bulles- d'air En raison de la faible vitesse dans la chambre, l'air peut graviter et monter dans la partie supérieure de la chambre supérieure 704 à travers le trou 710 de-la cloi- son 708 Aucun mouvement circulaire n'est souhaitable dans la chambre supérieure 704 et dans ce but la périphérie ex- terne de la cloison 708 doit être fermée Lorsque l'air s'accumule dans la chambre supérieure 704 au-dessus du ni- veau de l'eau dans celle-ci, l'air est évacué de dette chambre au moyen du dispositif d'élimination de l'air En variante, les tubulures d'entrée 718 et de sortie 720 peu- vent être décalées au lieu d'être alignées comme représenté à la Fig 14 L'invention concerne d'une façon générale un ensemble comprenant en combinaison un séparateur gaz-eau à vortex et un éliminateur de gaz. En ce référant à la Fig 16, la périphérie 112 qui constituait une partie solidaire de l'enveloppe 102 est remplacée par une couronne 280 qui est soudée comme représenté en 282 sur la partie supérieure de l'enveloppe 102 La cloison horizontale 108 est fixée dans l'envelop- pe 102 en étant attachée à l'extrémité inférieure d'une pièce rapportée cylindrique qui est étroitement ajustée dans la partie supérieure de l'enveloppe 102. -2 53965 a REVENDICATIONS 1 Appareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liquide, adapté pour être relié dans un systè- me fermé à circulation de liquide comprenant des conduites d'alimentation et de retour et une pompe de circulation reliée à ces conduites pour faire circuler le liquide dans ledit système de circulation, caractérisé en ce qu'il com- prend un corps principal vertical ( 102, 702) ayant une chambre supérieure ( 104, 704) et une chambre inférieure ( 106, 706), ladite chambre supérieure et ladite chambre inférieure étant séparées par une cloison horizontale ( 108, 708) présentant un trou central ( 110, 710) d'éva- cuation de gaz, une tubulure d'entrée ( 118, 718) ayant un axe horizontal qui coupe perpendiculairement l'axe verti- cal dudit corps vertical ( 102, 702), ladite tubulure d'en- trée ( 118) ayant un diffuseur ( 122) venu de matière dispo- sé immédiatement à l'intérieur de ladite chambre inférieu- re ( 106), ce diffuseur ( 122) étant fixé de façon à former un angle horizontal et un angle vertical par rapport audit axe horizontal de la tubulure d'entrée ( 118), une tubulure de sortie ( 120, 720) ayant un axe horizontal qui est dans son ensemble aligné sur ledit axe horizontal de ladite tu- bulure d'entrée et qui coupe dans l'ensemble perpendiculai- rement ledit axe vertical du corps principal vertical, la- dite tubulure de sortie ( 120) ayant une branche verticale ( 126) disposée à l'intérieur de la chambre inférieure ( 106) de façon que sa portion inférieure soit disposée dans la partie inférieure de la chambre inférieure ( 106) et que l'axe vertical de ladite portion inférieure de ladite bran- che verticale ( 126) soit dans son ensemble aligné sur ledit axe vertical du corps principal vertical ( 102 y, et un dis- positif ( 200) d'élimination de l'air qui est disposé dans ladite chambre supérieure ( 104, 704), de manière que lors- que l'appareil de séparation et d'élimination est en fonc- 253 ? 653 tionnement, le liquide pénétrant dans ladite tubulure d'en- trée ( 118) soit dirigé dans ladite chambre inférieure ( 106) et sorte par ladite branche verticale ( 126) et ladite tu- bulure de sortie ( 120), ledit angle horizontal et ladite branche verticale ( 126) et ladite tubulure de sortie ( 120), ledit angle horizontal et ledit angle vertical ayant des valeurs suffisantes par rapport à l'axe vertical de la tu- bulure de sortie pour forcer-l'eau tangentiellement contre la paroi de ladite chambre inférieure ( 106) et vers le bas dans cette chambre respectivement afin de former un vortex d'eau dans ladite chambre inférieure, grâce à quoi le gaz contenu dans ledit liquide est libéré sous la forme de bul- les, le liquide étant présent en service dans ladite cham- bre supérieure ( 104) et ladite chambre inférieure ( 106), l'extrémité inférieure de ladite branche verticale ( 126) étant située plus bas que le point o se forment les bul- les et/ou les bulles de gaz entraînées dans ledit liquide sont transportées vers le bas par ledit vortex, ladite cloison ( 108, 708) étant disposée dans ledit corps princi- pal vertical ( 102, 702) à un niveau approprié pour empê- cher le mouvement tangentiel du fluide dans ladite cham- bre inférieure ( 106, 706) de gêner le passage des bulles de gaz montant dans ladite chambre supérieure ( 104, 704), les bulles de gaz montant dans ladite chambre supérieure étant purgées dans l'atmosphère au moyen du dispositif ( 200) d'élimination de l'air monté dans ladite chambre. 2 Appareil suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite cloison horizontale ( 108, 708) présente une forme concave dont la concavité est dirigée vers ladite chambre inférieure ( 106, 706), le diffuseur ( 122) de ladite tubulure d'entrée ( 118) étant fixé suivant un angle horizontal d'environ 30 par rapport audit axe horizontal de la tubulure d'entrée et suivant un angle ver- tical d'environ 150 par rapport audit axe horizontal de 2539650- ladite tubulure d'entrée, le gaz étant-de l'air et le li- quide étant de l'eau. 3 Appareil suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que-le dispositif ( 200) d'élimination de l'air pour purger automatiquement le gaz emprisonné provenant d'un système à circulation de liquide comprend une soupa- pe à membrane ( 240) actionnée par une soupape pilote ( 234) et comprenant un ensemble de siège ( 242) ayant un siège rigide ( 242 a) dirigé vers le haut présentant une ouverture centrale qui communique avec l'intérieur de ladite chambre supérieure ( 104, 704), une membrane souple ( 252) actionnée par une soupape pilote et présentant une surface d'obtura- tion ( 252 e) qui est dirigée vers le bas et en contact d'é- tanchéité contre ledit siège rigide ( 242 a), ladite membra- ne ( 252) ayant un trou central, une chambre ( 256) située au-dessus de ladite membrane souple, du côté de celle-ci qui est opposé à-ladite surface d'étanchéité ( 252 e), Ladi- te chambre ( 256) communiquantavec ladite ouverture cen- trale de la membrane, un organe de retenue ( 250) pour po- sitionner et retenir ladite membrane souple dans ledit ensemble de soupape ( 240) de telle sorte que ladite surfa- ce d'étanchéité sur ladite membrane souple soit en contact avec le siège rigide ( 242 a), ledit organe de retenue ayant une ouverture centrale alignée avec ladite ouverture cen- trale de la membrane et communiquant avec celle-ci, et une tige de soupape pilote ( 234) montée coulissante dans ladite ouverture centrale de membrane, au moins un passa- ge formé dans la partie inférieure de ladite tige de sou- pape pilote ( 234), ce passage inférieur permettant la com- munication entre ladite cavité de la chambre supérieure ( 104, 704) et ladite ouverture centrale de la membrane lors- que celle-ci est en contact d'étanchéité avec le siège et ne se trouvant pas dans ladite position de communication lorsque ledit passage inférieur s'est déplacé entièrement 2 53 ? 11 63 a dans ladite ouverture centrale de la membrane ou lorsque ledit contact d'étanchéité n'existe pas, ladite tige de soupape pilote ( 234) permettant la communication entre la- dite chambre et ladite sortie d'air lorsque ledit contact d'étanchéité n'existe pas, au moins un passage ou une in- dentation dans la partie supérieure de ladite tige de sou- pape pilote ( 234), ce passage ou cette indentation permet- tant la communication entre ladite chambre et ladite sor- tie d'air lorsque ladite membrane n'est plus dans la posi- tion de fermeture, ladite soupape ( 240) à membrane action- née par la soupape pilote ouvrant et fermant sélective- ment ladite sortie d'air, la pression de l'air dans ladite chambre supérieure ( 104, 704) étant utilisée pour ouvrir et fermer ladite soupape à membrane ( 240), et un flotteur ( 226) disposé dans ladite chambre supérieure ( 104, 704) et en liaison d'entraînement avec ladite tige de soupape pilo- te ( 234), ce flotteur montant et descendant lorsque le ni- veau de l'eau dans ladite chambre supérieure monte et des- cend de manière que lorsque le flotteur atteint une pre- mière position basse prédéterminée ladite tige de soupape pilote ne permette plus la communication entre ladite cham- bre ( 256) et la chambre supérieure ( 104, 704), lorsque le- dit flotteur atteint une seconde position basse prédéter- minée ladite tige de soupape pilote provoque l'ouverture de la soupape à membrane et purge l'air à travers ladite sortie d'air, par l'intermédiaire d'un passage à partir de ladite ouverture centrale du siège rigide ( 232 a) jusqu'à la sortie d'air, ledit passage supérieur ou indentation dans la partie supérieure de ladite tige de soupape pilo- te ( 234) se trouvant dans une position qui permet la com- munication entre ladite chambre et l'orifice de sortie d'air, et lorsque ledit flotteur ( 226) atteint une position haute prédéterminée, ladite tige de soupape pilote astrei- gne ladite soupape à membrane à se fermer en permettant le 53 653 passage d'air provenant de ladite enveloppe dans la cham- bre située au-dessus de la soupape à membrane, qui revient dans ladite position de fermeture, ladite soupape à mem- brane étant en contact de fermeture avec ledit siège à chaque fois que le flotteur ( 226) se trouve dans sa posi- tion haute de fermeture ou que la pression de l'air dans ladite chambre est égale ou supérieure à la pression de l'air dans ladite cavité. 4-o Appareil suivant la revendication 3, carac- térisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage ( 224) pour guider le flotteur ( 226) suivant un trajetqui est à peu près rectiligne, ladite soupape pilote permet- tant le passage de l'air depuis ladite chambre supérieure ( 104, 704) jusqu'à une chambre située d'un c 8 té de ladite soupape à membrane afin de fermer celle-ci lorsque ledit flotteur atteint une position haute prédéterminée, le pas- sage dans ladite tige de soupape pilote ( 234) étant cons- titué par une fente, ladite soupape pilote mettant ladite chambre à l'atmosphère lorsque le flotteur atteint une po- sition basse prédéterminée, permettant ainsi à l'air in- térieur sous pression dans ladite chambre supérieure ( 104, 704) d'ouvrir ladite soupape à membrane. Appareil suivant la revendication 3, carac- térisé en ce que la membrane ( 240) de lasoupape est fixée entre un organe de retenue et un ensemble de siège ( 242) ayant un siège ( 242 a) avec lequel ladite membrane entre en contact lorsqu'elle se trouve en position de fermeture. 6 Appareil à vortex pour séparer et éliminer un gaz d'un liquide, qui est adapté pour être relié dans un système fermé à circulation de liquide comportant des conduites d'alimentation et de retourcomprenant une pom- pe de circulation reliée à ces conduites pour faire cir- culer un liquide dans ledit système, caractérisé en ce qu'il comprend un corps principal vertical ( 702) ayant 253,'653 une chambre supérieure ( 704) et une chambre inférieure ( 706), lesdites chambres supérieure et inférieure étant séparées par une cloison horizontale ( 708) présentant un trou central ( 710) d'évacuation de gaz, une tubulure d'en- trée ( 718) ayant un axe longitudinal qui est dans l'ensem- ble perpendiculaire à l'axe vertical dudit corps princi- pal vertical, ladite tubulure d'entrée comportant une cour. te branche de tube ou diffuseur ( 122) relié à la partie supérieure de là chambre inférieure ( 706), une-tubulure de sortie ( 720) ayant un axe longitudinal qui est dans l'en- semble perpendiculaire à l'axe vertical du corps princi- pal, et est dans l'ensemble parallèle à l'axe longitudinal de la tubulure d'entrée ( 718), ladite tubulure de sortie ( 720) étant située dans la partie inférieure de ladite chambre inférieure ( 706) et un dispositif ( 200) d'élimina- tion de l'air qui est disposé dans ladite chambre supérieu re ( 704) lorsque l'appareil est en-fonctionnement, le li- quide pénétrant dans ladite tubulure d'entrée ( 718) et sortant par ladite tubulure de sortie ( 720), l'écoulement du liquide dans la chambre inférieure produisant un vor- tex au moyen duquel un gaz se trouvant dans ledit liquide est libéré sous la forme de bulles, ladite tubulure de sor tie ( 720) étant située au-dessous du point auquel se for- ment lesdites bulles et/ou les bulles de gaz entraînées dans le liquide sont transportées par le vortex, lesdites bulles de gaz montant dans ladite chambre supérieure ( 704) ert étant purgées dans l'atmosphère au moyen du dispositif ( 200) d'élimination de l'air. 7 Appareil suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que ladite cloison séparatrice ( 108, 708) pré- sente une forme concave dont la concavité est,-dirigée ver E la chambre inférieure ( 106, 706), le gaz étant de l'air et le liquide étant de l'eau. 8 Appareil à vortex pour séparer et éliminer 253 653 un gaz d'un liquide, adapté pour être relié dans un systè- me fermé à circulation de liquide comportant des conduites d'alimentation et de retour et comprenant des moyens de circulation reliés dans lesdites conduites pour faire cir- culer le liquide dans ledit système, caractérisé en ce qu'il comprend un corps principal vertical ( 702) compor- tant une chambre supérieure ( 704) et une chambre inférieu- re ( 706), lesdites chambres supérieure et inférieure étant séparées par une cloison horizontale ( 708) présentant un trou central ( 710) d'évacuation de gaz, une tubulure d'en- trée ( 718) ayant un axe longitudinal qui est dans l'ensem- ble perpendiculaire à l'axe vertical dudit corps principal, ladite tubulure d'entrée ayant une courte branche de tuyau ( 122) formant diffuseur reliée à la partie supérieure de la chambre inférieure ( 706), une tubulure de sortie ( 720) ayant un axe longitudinal qui est dans l'ensemble perpen- diculaire à l'axe vertical du corps principal, est dans l'ensemble parallèle à l'axe longitudinal de la tubulure d'entrée ( 718) et est situé qur le c 8 té opposé de ladite chambre inférieure ( 706) par rapport à ladite tubulure d'entrée ( 718), ladite tubulure de sortie ( 720) étant si- tuée dans la partie inférieure de ladite chambre inférieu- re ( 706), et un dispositif ( 200) d'élimination de l'air qui est monté dans ladite chambre supérieure ( 704), de sor- te que lorsque l'appareil est en service, le liquide pénè- tre dans ladite tubulure d'entrée et sorte par ladite tu- bulure de sortie, l'écoulement du liquide dans la chambre inférieure produisant un vortex au moyen duquel du gaz pré- sent dans ledit liquide est libéré sous la forme de bulles, ladite tubulure de sortie de liquide étant située au-des- sous du point auquel se forment lesdites bulle-0 et/ou au- quel les bulles de gaz entrainées dans le liquide sont transportées par ledit vortex, les bulles de gaz montant dans ladite chambre supérieure ( 704) et étant évacuées dans 253 ? 653 l'atmosphère au moyen du dispositif ( 200) d'élimination de l'air. 9 Appareil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ladite cloison ( 708) de sépara- tion présente une forme concave dont la concavité est dirigée vers la chambre inférieure ( 706), le dit gaz étant de l'air et le liquide étant de l'eau.