Brevet FR2709985A1 — publié le 19950324

APPAREIL DESTINE A EVACUER DU LIQUIDE D'UN SEPARATEUR AIR-LIQUIDE La présente invention se rapporte à un appareil destiné à évacuer du liquide d'un séparateur air-liquide, et plus spécialement un dispositif qui élimine la nécessité d'une pompe séparée dans la conduite de sortie de liquide. Dans des environnements à faible gravité ou à gravité zéro, de l'air est utilisé pour entraîner et transporter initialement du liquide non contenu. Le mélange air-liquide doit alors être séparé et les composants renvoyés vers leurs systèmes pour utilisation. Des séparateurs du type à cyclone ou à tourbillon sont idéaux pour cette application lorsque de grands volumes de liquide ou d'air sont impliqués. Des séparateurs rotatifs du type dynamique sont actuellement utilisés pour les petits volumes (inférieurs à 1,42 m3 par minute d'air et 3,8 litres par minute de liquide). Les séparateurs du type à tourbillon sont bien connus dans l'état de la technique et comportent de manière typique un boîtier généralement cylindrique ayant une extrémité inférieure de forme conique, le mélange air-liquide étant introduit dans la partie supérieure du boîtier par l'intermédiaire d'une conduite d'entrée s'étendant d'une manière générale tangentiellement. le mouvement circulaire du mélange amène le liquide plus lourd à s'accumuler sur les parois du boîtier et à tomber vers le fond conique du séparateur. L'air séparé est extrait du centre du boîtier par l'intermédiaire d'un tube de sortie d'air. L'eau recueillie au fond du boîtier doit être enlevée du dispositif pour une utilisation continue. Une des manières actuelles d'évacuer ce liquide accumulé est d'avoir une pompe dans une conduite de sortie de liquide qui communique avec le réservoir de collecte d'eau. Le fonctionnement de la pompe est commandé par des capteurs à électrode dans la section de réservoir conique du séparateur à tourbillon qui détectent quand l'eau s'est accumulée à un niveau prédéterminé. Une fois que l'eau atteint ce niveau, la pompe est mise en route et l'eau pompée hors du séparateur. La condition de "mise en route" de la pompe est temporisée en fonction du volume du liquide devant être évacué du réservoir. Bien qu'ils soient généralement efficaces, ces systèmes souffrent de différents inconvénients. Les capteurs à électrode, du fait qu'ils viennent en contact avec l'eau, peuvent éventuellement se dégrader, les rendant ainsi inefficaces ou imprécis. De même, les capteurs peuvent être perturbés par la présence de bulles d'air dans l'eau au point d'indiquer de manière incorrecte qu'il n'y a pas d'eau. De même, ce système ne peut facilement être lié à un débit souhaité, du fait que la pompe est habituellement en "marche" ou bien "à l'arrêt". Ces systèmes empêchent également l'utilisation de pompes courantes, telles que des pompes à engrenage ou des pompes centrifuges. Les pompes à engrenage ne peuvent être utilisées du fait de la présence possible de poussières ou de débris dans le liquide, qui ont au moins pour résultat une usure excessive des pompes à engrenage ou bien éventuellement les rendent totalement inefficaces. Les pompes centrifuges ne peuvent être utilisées du fait qu'il est possible de perdre le fluide d'amorçage, les rendant ainsi totalement inefficaces. Selon un premier aspect, l'invention concerne un appareil destiné à évacuer du liquide d'un séparateur air-liquide ayant une partie de collecte de liquide. Cet appareil comportent des moyens définissant une chambre ayant une paroi périphérique et un espace intérieur en communication avec la partie de collecte de liquide du séparateur airliquide de telle sorte que le liquide dans la partie de collecte de liquide peut entrer à l'intérieur de la chambre; des moyens d'entraînement associés de manière opérationnelle à la chambre de façon à faire tourner la chambre autour d'un axe afin d'amener ainsi du liquide dans la chambre à être déplacé contre la paroi périphérique; et un tube de pitot ayant une première extrémité disposée à l'intérieur de la chambre de façon adjacente à la paroi périphérique de telle sorte que du liquide accumulé sur la paroi périphérique passe à travers le tube de pitot lorsque la chambre tourne, et une deuxième extrémité disposée à l'extérieur de la chambre et du séparateur air-liquide. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système de séparation air-liquide qui comporte un séparateur air-liquide du type à tourbillon ayant une entrée de mélange air-liquide, une sortie d'air et une partie de réservoir destinée à recueillir du liquide séparé, et des moyens destinés à pomper le liquide hors de la partie de réservoir. Ces derniers comportent des moyens définissant une chambre ayant une paroi périphérique et un espace intérieur en communication avec la partie de collecte de liquide du séparateur air-liquide de telle sorte que le liquide dans la partie de collecte de liquide peut entrer à l'intérieur de la chambre; des moyens d'entraînement associés de manière opérationnelle à la chambre de façon à faire tourner la chambre autour d'un axe afin d'amener ainsi du liquide dans la chambre à être déplacé contre la paroi périphérique; et un tube de pitot ayant une première extrémité disposée à l'intérieur de la chambre de façon adjacente à la paroi périphérique de telle sorte que du liquide accumulé sur la paroi périphérique entre et passe à travers le tube de pitot lorsque la chambre tourne, et une deuxième extrémité disposée à l'extérieur de la chambre et du séparateur air-liquide. La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un système de séparation air-liquide de l'état de la technique. La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un système de séparation air-liquide incorporant la présente invention. La figure 3 est une vue en coupe de l'appareil d'évacuation de liquide selon la présente invention. La figure 4 est une vue partielle dans la direction des flèches IV-IV de la figure 3. Le système de séparation air-liquide connu est illustré sur la figure 1 et comporte un séparateur du type à tourbillon 10 ayant une entrée de mélange air-liquide 12, un tube de sortie d'air 14 et un tube de sortie de liquide 16. Le séparateur à tourbillon 10 possède un boîtier globalement cylindrique 18 avec un réservoir inférieur tronconique 20. Une pompe 22 est associée de manière opérationnelle au tube de sortie de liquide 16. Le fonctionnement de la pompe 22 est commandé par une commande de pompe 24 qui comprend un capteur à électrode 26 s'étendant dans la zone de collecte de liquide du séparateur. Lors de l'utilisation, le mélange air-liquide entre dans le séparateur 10 par l'entrée 12 dans la direction des flèches 28 et suit une trajectoire hélicoïdale de déplacement à l'intérieur du boîtier 18 du fait de l'emplacement globalement tangentiel du tube d'entrée 12. Ce déplacement est indiqué par des flèches 30 sur la figure 1. Ce mouvement hélicoïdal amène le liquide plus lourd à s'accumuler sur l'intérieur du boîtier 18 et à passer vers le bas dans la section de réservoir conique 20 afin de se retrouver dans le réservoir conique comme cela est illustré en 34. L'air est évacué dans la direction des flèches 32 par l'intermédiaire du tube de sortie d'air 14 disposé de manière centrale. Une fois que le liquide 34 recueilli dans le réservoir conique 20 atteint un niveau prédéterminé, il est détecté par le capteur à électrode 26 qui actionne alors la pompe 22 par l'intermédiaire de la commande de pompe 24. Le liquide est pompé hors du système comme cela est indiqué par la flèche 36. La figure 2 est similaire à la figure 1, mais illustre l'appareil selon la présente invention associé au séparateur à tourbillon 10. Le séparateur à tourbillon 10 peut être n'importe quel séparateur connu et, comme dans la description de la figure 1, comporte un boîtier globalement cylindrique 18 ayant une partie de réservoir de forme conique 20. L'entrée de mélange air-liquide 12 communique avec l'intérieur du boîtier 18 afin de diriger le mélange air-liquide dans le boîtier suivant une trajectoire globalement tangentielle de telle sorte qu'il suit une trajectoire de déplacement globalement hélicoïdale une fois à l'intérieur du boîtier 18. Ceci est indiqué par les flèches 30 sur la figure 2. Comme cela a été précédemment décrit, l'eau se sépare de l'air et s'accumule sur l'intérieur du boîtier 18 et passe, par gravité, vers le bas dans le réservoir de forme conique 20. L'air est extrait par l'intermédiaire du tube de sortie d'air 14 comme cela est indiqué par les flèches 32. Le fonctionnement du séparateur du type à tourbillon 10 avec la présente invention est le même que celui décrit en liaison avec l'état de la technique illustré sur la figure 1. Toutefois, l'appareil selon la présente invention évacue du réservoir 20 le liquide accumulé sans la nécessité d'une pompe séparée. Comme cela est mieux illustré sur la figure 3, l'appareil comporte une chambre 38 disposée de façon rotative à l'intérieur d'un boîtier fixe 40. La chambre 38 comporte une paroi périphérique 42, une paroi supérieure 44, et une paroi inférieure 46. Comme cela est illustré sur la figure 4, la chambre 38 est de configuration générale cylindrique. La chambre 38 est reliée à un moteur d'entraînement 48, qui peut être fixé à une partie du boîtier fixe 40, par un arbre d'entraînement 50. La paroi supérieure 44 de la chambre 38 définit une ouverture 52 qui communique avec l'intérieur de la partie de réservoir 20 du séparateur à tourbillon 10. N'importe quel type connu de joint 54 peut être interposé entre la paroi supérieure 44 de la chambre rotative 38 et le boîtier fixe 40 afin d'empêcher le liquide 34 recueilli dans le réservoir 20 d'entrer à l'intérieur du boîtier fixe 40 à l'extérieur de la chambre rotative 38. Plusieurs ailettes d'aspiration 56 s'étendant vers le bas depuis l'intérieur de la paroi supérieure 44 et à l'intérieur de la chambre rotative 38. Comme cela est illustré sur la figure 4, les ailettes d'aspiration 56 s'étendent d'une manière générale radialement vers l'extérieur depuis le centre de la chambre rotative 38 et peuvent être droites, comme cela est illustré, ou bien être courbes suivant la nécessité de chaque application spécifique. En fonctionnement, la rotation de la chambre 38 amène les ailettes d'aspiration, qui sont conçues sous la forme d'ailettes de déplacement d'air, à créer une légère dépression dans la chambre 38 afin d'aspirer le liquide 34 du réservoir de séparateur à tourbillon à l'intérieur de la chambre 38. La rotation de la chambre 38 amène le liquide à l'intérieur de la chambre à s'accumuler le long de l'intérieur de la paroi périphérique 42, comme cela est illustré en 58 sur la figure 3. La paroi périphérique 42 peut définir une partie de collecte de liquide 42a ayant une configuration globalement concave dirigée vers l'intérieur de la chambre 38. Un tube de pitot 60 possède une extrémité d'entrée qui s'étend dans cette partie de collecte de liquide concave 42a de telle sorte que, lorsque la chambre 38 tourne, l'eau est forcée dans l'extrémité d'entrée et à travers le tube de pitot 60. Le tube de pitot 60 est fixe et peut passer à travers la paroi supérieure 44 de la chambre 38 à l'intérieur de la chambre en rotation le long de l'axe de rotation 62. Le tube de pitot 60 s'étend vers l'extérieur du dispositif et sert à évacuer du liquide dans la direction des flèches 36 sur la figure 3. Tout air qui peut être séparé du liquide dans la chambre 38 peut être évacué par l'intermédiaire d'un passage 64 défini à travers l'arbre d'entraînement 50 et dirigé dans un passage d'évacuation d'air 66. Le passage d'évacuation d'air 66 peut communiquer avec le tube de sortie d'air 14, comme cela est illustré sur la figure 2. Un filtre 68 peut être associé de manière opérationnelle à l'entrée du passage 64 à l'intérieur de la chambre 38 afin d'empêcher le colmatage des passages par des débris quelconques qui peuvent être entraînés dans l'air. Le passage d'évacuation d'air maintient également une légère dépression à l'intérieur de la chambre rotative 38 afin d'aider à l'aspiration du liquide dans la chambre. Une fois que le liquide 34 est en contact avec les ailettes 56, les forces centrifuges poussent l'eau devant être recueillie sur l'intérieur de la paroi périphérique 42. Comme cela peut se voir, la présente invention élimine la nécessité de tout dispositif de détection destiné à détecter le niveau d'eau et élimine les problèmes inévitablement associés à ces systèmes de détection. L'appareil élimine également la nécessité de pompes externes, tout en conservant les avantages des séparateurs à tourbillon à grande capacité d'écoulement. L'invention conserve les caractéristiques de pompage positives des séparateurs rotatifs sans les inconvénients de la relativement faible capacité d'écoulement de ces séparateurs rotatifs. REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à évacuer du liquide d'un séparateur air- liquide (10) ayant une partie de collecte de liquide (20), l'appareil étant caractérisé par: a) des moyens définissant une chambre (38) ayant une paroi périphérique (42) et un espace intérieur en communication avec la partie de collecte de liquide (20) du séparateur air-liquide de telle sorte que le liquide dans la partie de collecte de liquide (20) peut entrer à l'intérieur de la chambre (38); b) des moyens d'entraînement (48) associés de manière opérationnelle à la chambre (38) de façon à faire tourner la chambre (38) autour d'un axe (62) afin d'amener ainsi du liquide dans la chambre (38) à être déplacé contre la paroi périphérique (42); et c) un tube de pitot (60) ayant une première extrémité disposée à l'intérieur de la chambre (38) de façon adjacente à la paroi périphérique (42) de telle sorte que du liquide accumulé sur la paroi périphérique (42) passe à travers le tube de pitot (60) lorsque la chambre (38) tourne, et une deuxième extrémité disposée à l'extérieur de la chambre (38) et du séparateur air- liquide (10). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en outre par des moyens associés de manière opérationnelle aux moyens formant une chambre (38) afin d'aspirer du liquide de la partie de collecte de liquide (20) du séparateur air-liquide (10) dans la chambre (38) lorsque la chambre (38) tourne. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre (38) possède une paroi supérieure (44) et en ce que les moyens destinés à aspirer du liquide dans la chambre (38) sont constitués par plusieurs ailettes (56) s'étendant depuis la paroi supérieure (44) dans la chambre (38). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en outre par des moyens formant passage d'évacuation d'air (66) communiquant avec l'intérieur de la chambre (38) afin de permettre à l'air de passer depuis l'intérieur de la chambre (38). 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le séparateur air-liquide (10) possède un tube d'évacuation d'air (14) et en ce que les moyens formant passage d'évacuation d'air (66) sont reliés de manière opérationnelle au tube d'évacuation d'air (14). 6. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en outre par un arbre d'entraînement (50) reliant de manière opérationnelle les moyens d'entraînement (48) et la chambre (38), l'arbre d'entraînement (50) définissant un passage (64) communiquant avec l'intérieur de la chambre (38) et les moyens formant passage d'évacuation d'air (66). 7. Système de séparation air-liquide caractérisé par: a) un séparateur air-liquide du type à tourbillon (10) ayant une entrée de mélange air-liquide (12), une il sortie d'air (14) et une partie de réservoir (20) destinée à recueillir du liquide séparé, et b) des moyens destinés à pomper le liquide hors de la partie de réservoir (20) qui comportent: i) des moyens définissant une chambre (38) ayant une paroi périphérique (42) et un espace intérieur en communication avec la partie de collecte de liquide (20) du séparateur air- liquide de telle sorte que le liquide dans la partie de collecte de liquide (20) peut entrer à l'intérieur de la chambre (38); ii) des moyens d'entraînement (48) associés de manière opérationnelle à la chambre (38) de façon à faire tourner la chambre (38) autour d'un axe (62) afin d'amener ainsi du liquide dans la chambre (38) à être déplacé contre la paroi périphérique (42); et iii) un tube de pitot (60) ayant une première extrémité disposée à l'intérieur de la chambre (38) de façon adjacente à la paroi périphérique (42) de telle sorte que du liquide accumulé sur la paroi périphérique (42) entre et passe à travers le tube de pitot (60) lorsque la chambre (38) tourne, et une deuxième extrémité disposée à l'extérieur de la chambre (38) et du séparateur air-liquide (10). 8. Système de séparation air-liquide selon la revendication 7, caractérisé en outre par des moyens associés de manière opérationnelle à la chambre (38) afin d'aspirer du liquide de la partie de collecte de liquide (20) du séparateur air-liquide (10) dans la chambre (38) lorsque la chambre (38) tourne. 9. Système de séparation air-liquide selon la revendication 8, caractérisé en ce que la chambre (38) possède une paroi supérieure (44) et en ce que les moyens destinés à aspirer du liquide dans la chambre (38) sont constitués par plusieurs ailettes (56) s'étendant depuis la paroi supérieure (44) dans la chambre (38). 10. Système de séparation à air-liquide selon la revendication 7, caractérisé en outre par des moyens formant passage d'évacuation d'air (66) communiquant avec l'intérieur de la chambre (38) afin de permettre à l'air de passer depuis l'intérieur de la chambre (38). 11. Système de séparation air-liquide selon la revendication 10, caractérisé en ce que le séparateur air-liquide (10) possède un tube d'évacuation d'air (14) et en ce que les moyens formant passage d'évacuation d'air (66) sont relié de manière opérationnelle au tube d'évacuation d'air (14). 12. Système de séparation air-liquide selon la revendication 10, caractérisé en outre par un arbre d'entraînement (50) reliant de manière opérationnelle les moyens d'entraînement (48) et la chambre (38), l'arbre d'entraînement (50) définissant un passage (64) communiquant avec l'intérieur de la chambre (38) et les moyens formant passage d'évacuation d'air (66).