Brevet FR2694927A1 — publié le 19940225

DISPOSITIF POUR L'ACHEMINEMENT DE LIOUIDE D'UN POINT BAS VERS UN POINT HAUT La présente invention concerne un dispositif pour l'acheminement d'une quantité de liquide depuis un point bas vers un point haut, et plus particulièrement depuis un conteneur de collecte de liquide disposé au point bas vers une évacuation d'eau disposée au point haut, à l'aide d'une conduite reliant ledit conteneur à ladite évacuation. Plus particulièrement, l'invention est susceptible d'être appliquée, de façon avantageuse, à l'évacuation par remontée, d'eau résultant de la condensation de la vapeur d'eau contenue dans de l'air réfrigéré. A titre d'exemple, le dispositif selon l'invention pourrait être utilisé pour l'évacuation d'eau de condensation et/ou de dégivrage résultant du fonctionnement de systèmes frigorifiques, où l'eau de condensation résulte de la liquéfaction de la vapeur d'eau contenue dans l'air lorsque celui-ci entre en contact avec une surface froide. A titre d'exemple, les systèmes frigorifiques tels que meubles réfrigérés, chambres froides, centrales de traitement d'air, ou tout autre système destiné à produire un volume d'air réfrigéré, par exemple pour la conservation d'aliments, pourront être associés au dispositif de l'invention. L'évacuation de liquide, de façon connue, peut être effectuée de trois manières, soit par gravité, soit par aspiration, soit par pompe de relevage. L'évacuation par gravité, s'il constitue le moyen le plus simple, n'en présente pas moins des inconvénients. Tout d'abord, ce moyen manque de souplesse dans la mesure où, par définition, l'eau ne peut s'écouler que depuis un point haut vers un point bas. I1 en résulte des contraintes de disposition et d'encombrement qui ne sont pas susceptibles de convenir à l'ensemble des configurations données de dispositif déjà en place. En outre, lorsque la production d'eau, notamment résultant de condensation, atteint un certain volume et/ou provient d'un relativement grand nombre d'appareils frigorifiques, l'installation d'évacuation d'eau doit comporter plusieurs points d'écoulement et de nombreuses tuyauteries encombrantes et de plus peu esthétiques. De façon connue, on a également proposé d'acheminer l'eau depuis un point bas vers un point haut à l'aide d'une pompe de refoulement reliée à un bac contenant l'eau et disposé au point bas. La pompe est mise en route dès que le niveau atteint un certain seuil dans le bac, détecté par exemple à l'aide d'un contact, tandis que la pompe de refoulement est arrêtée lorsque le niveau dans le bac descend et atteint une valeur de seuil minimale, par exemple détecté également par un contact. Ces dispositifs à pompe de refoulement présentent des inconvénients. Ils nécessitent une alimentation électrique associée à chaque bac et à chaque pompe. L'utilisation d'une pompe entraîne des pièces en mouvement susceptibles d'usure rapide et donc nuisant à la fiabilité, tout en nécessitant une maintenance onéreuse. De plus, ces dispositifs à pompe présentent des performances limitées quant à la hauteur de relevage du liquide, si l'on veut maintenir le dispositif à pompe dans des dimensions acceptables. Enfin, ces systèmes à pompe présentent un coût élevé d'installation. On a également proposé, en variante, d'évacuer le fluide par le vide. Un bac de collecte de l'eau de condensation est associé à un tube plongeur qui détecte la montée du niveau d'eau et relié à un amplificateur. Ce dernier actionne l'ouverture d'une vanne reliant le conteneur à un réservoir tampon relié à des pompes à vide. Un contact de niveau dans le réservoir tampon met en route les pompes de refoulement afin de vidanger le réservoir tampon. Ce dispositif présente des inconvénients. Il nécessite tout d'abord de prévoir une salle, dite salle des machines, d'une surface au sol de 15 à 20 m2 au minimum, et susceptible de recevoir le réservoir tampon de 3 à 5 m3, deux ou trois pompes à vide et une ou deux pompes de refoulement. Les pompes à vide sont aptes à maintenir le réservoir tampon en dépression (entre moins 0,5 et 1 bar). La multiplicité des différents appareils (pompes à vide et pompes de refoulement) entraîne une maintenance coûteuse et des frais d'installation élevés, et également compte tenu de l'usure des pièces en mouvement, ce système présente une fiabilité faible. De plus, ses performances sont limitées à une hauteur de relevage de 7,5 mètres au maximum. Il résulte de ce qui précède, que les moyens de l'art antérieur ne permettent pas de résoudre de manière satisfaisante le problème de l'évacuation, par relèvement, depuis un point bas vers un point haut, d'une quantité de liquide, notamment résultant de la condensation. La présente invention remédie aux inconvénients des dispositifs de l'art antérieur et propose un dispositif susceptible de permettre d'acheminer un liquide depuis un point bas vers un point haut, de manière simple et fiable, sans faire appel à des pièces en mouvement, et présentant des performances élevées et ainsi susceptible de véhiculer le liquide sur une hauteur relativement importante (jusqu'à 20 mètres). Le dispositif selon l'invention présente également l'avantage d'être peu encombrant et économe en énergie. A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour l'acheminement d'une quantité de liquide depuis un conteneur de collecte relié à une arrivée de liquide et disposé en un point bas, vers un moyen d'évacuation du liquide disposé en un point haut, est caractérisé en ce qu'il comprend - une conduite de remontée reliant ledit conteneur audit moyen d'évacuation - des moyens aptes à engendrer une pression dans ledit conteneur suffisante pour provoquer la remontée du liquide dans ladite conduite ; et - un organe d'obturation temporaire dudit conteneur en fonction de la pression régnant dans ce dernier. L'invention sera bien comprise à la lumière des dessins annexés dans lesquels la figure 1 montre schématiquement un exemple de réalisation du dispositif de l'invention, dans la première phase de remplissage du conteneur de collecte d'eau ; la figure 2 montre le dispositif de la figure 1 dans lequel le conteneur de collecte est plein la figure 3 montre le dispositif de la figure 1 dans lequel l'eau est arrivée pratiquement à l'extrémité supérieure de la conduite de remontée ; La figure 4 montre le dispositif de la figure 1 dans lequel l'eau s'écoule tout le long de la conduite de remontée et arrive à l'évacuation ; et la figure 5 montre le dispositif de la figure 1 dans lequel la quasi totalité de l'eau des conteneurs a été évacuée par la conduite de remontée et les moyens d'obturation laissent libre passage à l'arrivée d'eau dans le conteneur. L'invention sera décrite ci-après dans l'exemple d'application de l'évacuation d'eau de dégivrage ou de condensation d'un système de réfrigération, destiné par exemple à la conservation d'aliments. L'eau de dégivrage provient d'une centrale de refroidissement A, connue en elle même, et disposée dans une enceinte B ; l'eau est acheminée vers un conteneur de collecte 1 via un tube 2 dont l'extrémité inférieure 2A débouche dans le conteneur 1 et l'extrémité supérieure est reliée à la centrale A. Un organe d'obturation 3, sous la forme d'un flotteur de forme par exemple sphérique, est apte à obturer le tube 2. Le flotteur obturateur 3 est associé ainsi à un siège d'ouver turne 4 disposé à l'Inté-rieur du tube 2mode forme telle que le flotteur-3 puisse obturer de manière étanche l'ouverture 5 associée au siège 4. Ainsi, le flotteur obturateur 3 est susceptible de se déplacer dans le tube 2A entre une position supérieure délimitée par le siège 4 et en partie inférieure par un épaulement 6 du tube 2A ; ledit épaulement peut être disposé au niveau de la jonction entre le tube 2 et le conteneur 1. Une source d'air comprimé 7, connue en elle-même et non représentée, est reliée par l'intermédiaire d'une vanne 8 de régulation en débit et d'un détendeur de pression 9, au conteneur 1 par l'intermédiaire d'un conduit 10 vertical et débouchant dans le conteneur de collecte 1. Le conteneur de collecte 1 est également relié, par l'intermédiaire d'une conduite de remontée 11, destiné à acheminer le liquide depuis ledit conteneur de collecte 1 vers une évacuation 12, connue en elle-même et par exemple une évacuation par gravité. La conduite de remontée 11 est disposée de manière que son extrémité inférieure soit susceptible de plonger dans l'eau contenue dans le conteneur de collecte 1. De préférence, le conteneur 1 comporte une cavité 13 disposée en partie inférieure par rapport au fond 14 du conteneur 1. L'extrémité inférieure de la conduite de remontée Il débouche dans ladite cavité 13. Le conduit 10 acheminant l'air comprimé vers le conteneur 1 est concentrique, et disposé à l'extérieur du tube 11 de remontée de l'eau.Plus particulièrement, la cavité 13, formant réserve d'eau, dans laquelle plonge la conduite 11 de remontée d'eau, constitue la partie inférieure du conduit 10 véhiculant l'air comprimé. Selon le mode de réalisation représenté, le conteneur 1 est constitué d'une tubulure horizontale. A titre d'exemple illustratif, mais non limitatif, les dimensions du dispositif sont les suivantes. Le tube 2 d'arrivée d'eau présente un diamètre de 4 cms et une hauteur de 50 cms Le conteneur de collecte l présente une longueur de 10 à 100 cm et un diamètre de 3 à 5 cms Le conduit d'air comprimé 10 présente une hauteur de 2 à 20 m et un diamètre de 8 à 15 mm , tandis que le diamètre et la hauteur de la conduite 11 de remontée d'eau sont respectivement de 5 à 12 mm et 2 à 20 m. Les moyens de génération d'air comprimé portant la référence 7 sont susceptibles d'engendrer un débit d'air comprimé sensiblement continu et de valeur sensiblement constante. A titre d'exemple, le débit pourra être de l'ordre de 20 à 1OOOl/heure. De préférence, la pression d'air est également constante, de l'ordre de ou légèrement supérieure à la hauteur manométrique correspondant à la hauteur d'eau de la conduite 11. L'extrémité supérieure de la conduite 11 d'acheminement d'eau, comporte deux coudes de manière à permettre à l'eau débouchant de la conduite 11 de se déverser par gravité dans les moyens d'évacuation 12. Le fonctionnement du dispositif sera décrit ci-après, en relation avec les figures 1 à 5. Le fonctionnement du dispositif est cyclique, partant de la condition montrée à la figure 1 pour aboutir à la condition montrée sur la figure 5, puis un nouveau cycle recommence. Sur la figure 1, on voit que l'eau de dégivrage provenant de la centrale A, via le tube coudé 2, remplit le conteneur 1. La cavité de réserve 13 est remplie en premier, puisque disposée en partie inférieure, puis le conteneur commence à se remplir. On note que le flotteur 3 ne joue pas à ce stade son rôle d'obturateur, puisqu'étant dans sa position inférieure proche de l'épaulement 6 disposé à la base du tube 2A. L'air comprimé issu des moyens 7 passe par le conduit 10, puis le conteneur 1, puis est évacué vers l'arrivée d'eau, via le tube 2. La pression régnant dans le conteneur 1 est donc proche de la pression atmosphérique, compte tenu du faible débit d'air comprimé et de la faible pression engendrée par l'air comprimé dans le conteneur 1. L'eau de dégivrage provenant de la centrale A continuant à se déverser dans le conteneur 1, finit par remplir ce dernier. Le flotteur 3 se déplace donc avec le niveau du liquide dans le tube 2A vers le haut, et finit par buter contre le siège 4 et ainsi obturer l'ouverture 5 prévue dans le tube d'arrivée 2. Le conteneur 1 se trouve donc ainsi fermé, tout en étant alimenté en air comprimé. Cette étape correspond à celle représentée sur la figure 2. Ainsi, au fur et à mesure que l'air comprimé est injecté dans le conduit 10, la pression d' air augmente à l'intérieur du tube 10 et donc dans la cavité 13 et le conteneur 1. L'eau, pas plus que l'air, ne peut s'échapper par le tube 2A, du fait de la présence du bouchon obturateur 3. L'eau ne peut donc s'échapper que par l'extrémité inférieure de la conduite de remontée 11 (voir figure 2). La figure 3 montre la condition du dispositif quelques instants après celle montrée sur la figure 2, où l'on voit que, la pression d'air continuant à augmenter, l'eau se trouve refoulée à l'intérieur de la conduite de remontée 11. L'eau est donc acheminée vers le haut et remplit donc la conduite de remontée 11. L'eau présente dans cette dernière est remplacée à l'intérieur du conteneur 1 par de l'air sous pression. A noter que, compte tenu de la pression d'air, le bouchon obturateur 3 est maintenu plaqué contre le siège 4 de l'orifice 5, maintenant ainsi le conteneur 1 isolé en pression. La pression d'air continue à augmenter, l'eau poursuit son ascension dans la conduite 11 et finit par passer les coudes disposés en partie supérieure de cette dernière et ainsi déboucher dans l'évacuation 12, tel que montré sur la figure 4. Le conteneur 1 est ainsi vidé de son eau et le débit d'air comprimé introduit dans ce dernier est évacué par la conduite de remontée 11 où l'eau continue son ascension vers les moyens d'évacuation 12. A noter que le poids de la colonne d'eau présente dans la conduite de remontée 11 équilibre la pression dans le conteneur 1. Au fur et à mesure de l'acheminement de l'eau vers le haut, le poids de la colonne d'eau dans la conduite 11 diminue et il arrive un moment où le poids de la colonne d'eau atteint une valeur faible, voisine de la pression atmosphérique, et l'écoulement d'air est finalement évacué par la conduite de remontée d'eau portant la référence 11. Ainsi la pression de l'air diminue fortement dans le conteneur, jusqu'à atteindre une pression voisine de la pression atmosphérique.A cet instant, le bouchon obturateur 3, ne subissant plus la pression de l'air dans le conteneur 1, tombe et libère ainsi l'ouverture 5 par laquelle peut s'écouler l'eau qui était stockée dans la partie supérieure du tube 2, lors des étapes précédentes (figures 1 à 4). On aboutit ainsi à la situation représentée à la figure 5. L'eau remplit donc à nouveau le conteneur 1 et un nouveau cycle recommence. L'invention peut présenter deux modes de réalisation distincts. Selon un premier mode, ladite conduite de remontée d'eau est constituée d'un tube du type capillaire de faible diamètre, par exemple inférieur à 6 mm. Ainsi, la poche d'air à la base du tube capillaire (voir figure 3) repousse l'eau vers le haut sans formation de bulle s'élevant dans la colonne d'eau. Cette forme de réalisation convient plus particulièrement à l'évacuation de faible débit d'eau, de l'ordre 2 à lo 1/mon. Selon une autre forme de réalisation, qui convient plus particulièrement à des débits plus importants, par exemple de l'ordre 10 à 50 1/mon, la conduite de remontée d'eau est constituée d'un tube d'un diamètre compris entre 6 et 12mm. Dans ce cas, le volume du conteneur doit être supérieur ou égal au volume du tube de remontée d'eau plus le volume correspondant à la quantité d'eau à évacuer par cycle d'opération (de la situation de la figure 1 à celle de la figure 5). La caractéristique selon laquelle la conduite de remontée d'eau 11 plonge dans une réserve 13 disposée en un point bas par rapport au conteneur de collecte 1, n'est pas obligatoire mais avantageuse dans la mesure où sa disposition permet de vider le conteneur 1 (voir figure 4) sans désamorcer le système, ce qui provoquerait la chute incontrôlée de la colonne d'eau disposée dans la conduite de remontée 11. En ce qui concerne l'obturateur 3, celui-ci est constitué d'un corps sphérique susceptible de flotter, de préférence en matière de faible densité. A noter que lors de la phase de remplissage du conteneur de collecte 1 (voir figure 1) le bouchon 3 est soumis à des forces de direction opposée, à savoir d'une part une force dirigée vers le haut provenant de la pression de l'air s'échappant de l'extrémité inférieure du conduit 10 puis dans le conteneur 1 puis dans le tube 2A. Le bouchon 3 est soumis également à une force dirigée vers le bas du fait de la descente de l'eau provenant de la centrale A dans le tube 2. Il en résulte que le bouchon 3 est, en phase de remplissage 20 du conteneur 1, perpétuellement en mouvement; sous forme d'oscillations quasi aléatoires.Ceci présente un avantage dans la mesure où ce mouvement quasi continu du bouchon permet un auto-nettoyage de ce dernier et évite donc l'accumulation de débris sur sets parois et qui pourraient gener l'obturation lorsque le bouchon 3 vient porter contre le Siège 4 de l'ouverture 5 du tube 2. Selon une autre caractéristique de l'invention, le bouchon 3 peut être lesté de manière à rester en position d'obturation (voir figures 3 et 4) jusqu'à ce qu'une quantité d'eau donnée soit accumulée dans le tube 2, c'està-dire en amont du bouchon 3. On peut donc lester le bouchon 3 pour que celui-ci retombe en position inférieure et libère donc ainsi l'ouverture 5 dès qu'une quantité d'eau donnée s'est accumulée dans le tube 2. Ce lestage permet de déterminer le cycle de vidange et remplissage du conteneur de collecte 1, en fonction notamment du débit d'eau à évacuer provenant de la centrale A. Il existe un lien direct entre le lest de l'obturateur, le cycle de vidange à réaliser et la quantité d'air comprimé insufflée. Le dispositif de l'invention présente ainsi les avantages suivants, par rapport à ceux de l'art antérieur. Le dispositif de l'invention est fiable car il ne met pas en jeu de pièces en mouvement, à l'exception du flotteur qui est une pièce extrêmement simple et ne présentant quasiment pas d'usure. Le dispositif est peu encombrant puisqu'il ne met en jeu qu'un seul tube, les deux tubes d'évacuation d'eau et d'amenée d'air étant alors concentriques. Selon une variante, les tubes 10 et 11 peuvent être disposés côte à côte. Ses performances sont relativement élevées puiqu'il permet de remonter l'eau sur une hauteur pouvant aller jusqu'à 20 mètres. Le dispositif ne fait appel qu'à un faible débit d'air comprime. Il est peu encombrant (encombrement au sol maximum 2m2). Dans la description qui précède, le débit d'air a été mentionné comme étant continu. Selon une variante avantageuse, il est possible de faire varier dans le temps la production d'air comprimé, par asservissement au fonction nement des installations de réfrigération dans lesquelles le dispositif est installé. A titre d'exemple, l'asservissement peut être cyclique, par exemple toutes les heures, avec une alimentation en air d'une durée de quelques minutes par exemple, soit en ne faisant fonctionner le dispositif de remontée d'eau que lors des cycles de dégivrage des moyens de réfrigération. On aboutit ainsi à une économie substantielle d'énergie puisque l'on ne fait fonctionner les moyens de génération d'air comprimé que de façon intermittente. Il est rappelé que, bien que l'invention ait été décrite dans le cadre de l'application relative à l'évacuation d'eau de dégivrage, il est bien entendu que l'invention pourra être appliquée à l'acheminement d'une quantité de liquide, depuis un point bas vers un point haut, et ce quel qu'en soit le domaine tech ique. L'obturateur 3 est associé à un orifice calibré 4 reliant le conteneur I à l'arrivée de liquide A. Par ailleurs, le dispositif comporte un volume tampon entre les moyens de génération de gaz et le conteneur 1 et ce volume tampon est délimité par une conduite concentrique 10 à la conduite de remontée 11 du liquide. Enfin, le flotteur peut être lesté de façon calibrée. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour l'acheminement d'une quantité de liquide depuis un conteneur de collecte (1) relié à une arrivée de liquide (A) et disposé en un point bas, vers un moyen d'évacuation (12) du liquide disposé en un point haut, caractérisé en ce qu'il comprend: - une conduite de remontée (11) reliant ledit conteneur (1) audit moyen d'évacuation (12); - des moyens (7, 8, 9) aptes à engendrer une pression dans ledit conteneur (1) suffisante pour provoquer la remontée du liquide dans ladite conduite (11); et - des moyens d'obturation(3) temporaire dudit conteneur (1) en fonction de la pression régnant dans ce dernier. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pression est engendrée au moyen d'un gaz comprimé. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit gaz est de l'air. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation comportent un obturateur unique (3) associé à un orifice calibré (4) reliant ledit conteneur à ladite arrivée de liquide (A). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ladite conduite de remontée est constituée d'un tube (11) dont une extrémité (13) plonge dans ledit conteneur de collecte (1). 6 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens de génération de gaz (7, 8, 9) sous pression sont aptes à délivrer un débit de gaz sensiblement continu. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de gaz comprimé sont reliés à ladite arrivée de liquide (A) de manière à ce que ledit gaz soit susceptible de s'échapper par ladite arrivée de liquide (A). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un volume tampon (10) entre les moyens de génération de gaz comprimé et ledit conteneur (1). 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit volume tampon est délimité par une conduite concentrique (10) à ladite conduite de remontée (11) du liquide. 10 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite arrivée de liquide (A) comporte un tube vertical (2) débouchant dans ledit conteneur (1), ledit organe d'obturation (3) étant susceptible d'obturer ledit tube (2). 11 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens de génération de gaz (7, 8, 9) comprimé sont mis en fonctionnement de façon cyclique. 12 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le volume dudit conteneur (1) est supérieur au volume défini par ladite conduite de remontée (11) d'eau. 13 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit obturateur (3) est constitué d'un flotteur. 14 - Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit flotteur (3) est lesté de façon calibrée. 15 - Unité de réfrigération comprenant un évaporateur et incluant le dispositif selon l'une des revendications précédentes.