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La présente invention est relative à un dispositif pour régler la pression dans un réservoir isolé contenant un liquide très volatil tel que le gaz naturel liquéfié ou un autre gaz combustible.
Un objet de la présente invention consiste à établir un dispositif - pour maintenir automatiquement la pression dans le réservoir dans des limites é- troites, à une valeur légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un dispositif automa- tique pour diluer le gaz évacué du réservoir à la pression de décharge, afin d'em- pécher la formation d'un mélange explosif.
Un autre objet de l'invention consiste à établir un dispositif de ré- glage sensible à la pression et destiné à actionner un système de chauffage, afin d'accroître, si nécessaire, la vitesse de vaporisation ou de regazéification du ¯liquide.
La quantité de chaleur qui parvient jusqu'au contenu du réservoir de- puis l'extérieur, à travers l'isolement, et qui détermine une régénération du gaz à partir du liquide, est, toutes choses étant égales, une fonction de la différen- ce entre la température du liquide et celle de l'atmosphère ambiante. Il est ex- trêmement important de maintenir constamment à l'intérieur du réservoir une pres- sion légèrement supérieure à la pression atmosphérique, afin d'éviter le risque d'une pénétration d'air dans le système, ce qui aurait pour résultat de former un mélange explosif au-dessus du liquide contenu dans le réservoir, ou en un autre point quelconque du système.
Il importe également que la pression à l'intérieur du réservoir soit maintenue'à une valeur suffisamment élevée au-dessus de la pression atmosphérique, pour assurer un refoulement du gaz hors du réservoir et pour empêcher l'entrée de l'air dans celui-ci. Toutefois, pour des raisons d'économie, cette pression ne doit être que légèrement supérieure à la pression atmosphérique, soit, à titre indica- tif, de l'ordre.de 1/4 à 2 lbs. par pouce carré.
Une pression effective d'environ 0,25 1b. par pouce carré, par exem- ple, convient dans ce cas. Cette pression.est suffisamment élevée pour empêcher l'entrée de l'air dans le système et suffisamment réduite pour permettre une cons- truction et un fonctionnement économiques d'un réservoir de grande capacité, en vue de l'emmagasinage du gaz liquéfié, à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique.
La présente invention est représentée d'une manière plus ou moins schématique dans les dessins annexés, dans lesquels
La fig. 1 représente schématiquement et en coupe un dispositif de réglage électrique ;-'et
La fig. 2 représente schématiquement, partie en coupe, un dispositif de réglage mécanique.
Dans la fig. 1, la référence 1 désigne un réservoir métallique repré- senté comme étant installé dans une péniche dont on voit une cloison verticale 2 et un plateau de pont 3. Le réservoir est isolé en 4. La référence 5 désigne une garniture appliquée sur la face intérieure de l'isolant. 6 désigne un tuyau de pression partant depuis 1,'intérieur du réservoir et traversant l'isolant 4, la paroi 1 du réservoir et le plateau de pont 3, pour déboucher dans une chambre 7, soumise à la pression du réservoir, contenue dans 1''enveloppe 8,Cette dernière enveloppe est supportée par' le plateau de pont 3 au moyen de pieds 9.
Une membra- ne 10, de préférence en une matière flexible, sous faible épaisseur, en cuivre- béryllium, par exemple, sépare la chambre 7 d'avec la chambre 11, à pression at- mosphérique, contenue dans la partie supérieure de l'.enveloppe 8. Les orifices 12 permettent le libre accès de l'air ambiant, à la pression atmosphérique, à la chambre 11. Un plongeur 13 repose par son extrémité inférieure sur un tampon 14 prévu sur la membrane 10 et traverse le manchon fileté réglable 15. Un ressort 16,
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interposé entre ce manchon et le tampon 14, peut être ajusté, moyennant la rota- tion du manchon 15, de façon à maintenir la membrane 10 dans une position neutre, lorsque la pression effective dans la chambre 7 s'élève à 1/4 1b. par pouce car- ré, par exemple.
Dans ces conditions, le ressort 16 sera réglé de manière à appli- quer à la membrane une pression de '16-1/2 lbs. environ.
Un coffret de commutation 17 est supporté sur l'enveloppe 8 à l'aide de pieds 18. Le plongeur 13, qui pénètre dans le coffret 17, porte un bras commu- tateur 19, représenté dans la position neutre, dans laquelle les plots 20, 21 de ce bras sont hors de contact avec les plots 22 et 23. Un conducteur 24 relie le bras commutateur 19 à une source d'énergie électrique, représentée par une batte-- rie 25. Un conducteur 26 relie la batterie à un solénode 27 de réglage de la cha- leur, affecté à la basse pression, tandis qu'un conducteur 28 relie le solénoïde au plot de basse pression 23.
Une dérivation 29 part du conducteur 26 vers un so- lénoïde 30 pour la commande du moteur, affecté à la haute pression, tandis qu'un conducteur 31 relie ce dernier solénolde au plot de haute pression 22,
Lorsque la pression dans la chambre 7 descend au-dessous de la pres- sion de réglage, le ressort 16 et la pression atmosphérique agissent de manière à fléchir la membrane 10 vers le bas, en fermant ainsi un circuit en 21, 23 et en excitant le solénoïde de basse pression 27.
Ceci a pour effet d'attirer le bras 31a contre le plot de contact 32, en établissant ainsi un circuit comprenant le conducteur 33, le bras commutateur 31a, le plot 32 et le conducteur 34, ce circuit fournissant au réservoir un supplément de chaleur, qui élève sa température au- dessus de la température ambiante. Cette chaleur supplémentaire-peut être produite par une bobine de chauffage électrique 35, ou par tout autre moyen approprié, de manière à fournir au réservoir une quantité de chaleur suffisante pour déterminer une gazéification supplémentaire, en vue d'élever la pression et de maintenir celle-ci à la valeur requise.
D'autre part, si la pression dans la chambre 7 dépasse la valeur de réglage, la pression du ressort 16 et la pression atmosphérique seront surmontées, et le bras commutateur 19 se déplacera de manière à fermer un circuit à'l'aide des plots 20 et 22, en excitant ainsi le solénoïde de haute pression 30.' Ceci amène le bras d'interrupteur 36 à entrer en contact avec le plot 37, fermant ainsi, à travers lesconducteurs 38 et 39, un circuit comprenant un dispositif de commande électrique approprié, conçu en vue d'ouvrir une soupape de décompression convena- ble, non représentée dans les dessins, étant donné que ses détails ne font pas l'objet de la présente invention.
Dans le mode d'exécution représenté dans la fig. 2, un tube de refou- lement de gaz 40 s'amorce au sommet du réservoir isolé 1, pour aboutir à une soupa- pe de soulagement 41 qui, lorsqu'elle est ouverte, permet au gaz de s'échapper directement à l'atmosphère à travers le tuyère 42.
Une conduite de dérivation 43 relie le tube 40 à un point d'utilisa- tion approprié quelconque du gaz, par exemple à un moteur (non représenté) qui peut servir à la propulsion de la péniche. Une dérivation 44 conduit de la canali- sation 43.à une soufflerie d'alimentation en gaz combustible 45, qui fournit le gaz à un moteur diesel de ventilation à deux carburants. On prévoit d'autre, part un réservoir à gazoil 46 d'où part un tuyau d'arrivée de gazoil 47, destiné à ali- menter le moteur en gazoil, lorsque c'est nécessaire. 48 désigne un régulateur.
49,est une liaison de commande mécanique, prévue entre le régulateur et le soufflet à siphon 50, une face du soufflet étant exposée à l'atmosphère, tandis que son au- tre face est soumise à la pression du gaz régnant dans le conduit 40.
Le moteur 46 commande, au moyen d'un arbre 51, un ventilateur 52 qui -aspire de l'air de ventilation dans l'intérieur de la péniche, aux abords du ré- servoir, à travers le tube 53, pour le refouler, à traversune tuyère 54, - dans la cheminée à air 55 qui entoure là tuyère d'échappement de gaz 42.
Le moteur 46 fonctionne de façon continue et à un régime qui lui per-
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met de purger l'intérieur de la péniche, afin d'empêcher que le gaz ne s'accumule dans celle-ci aux abords dû réservoir ou des réservoirs, ce qui aurait pour résul- tat de former un mélange combustible d'air et de gaz. L'air aspiré par le venti- lateur est refoulé à l'atmosphère à travers le tube 55.
Dans les conditions ordi- naires, c'est-à-dire, lorsque la pression dans le réservoir est normale, le souf- flet demeure dans la position=neutre. Si la pression dans,le réservoir s'élève au-dessus de la valeur voulue, le souffle s'étire et actionne le régulateur de fa- çon à élever la vitesse du moteur, de sorte qu'une nouvelle quantité d'air est ré- foulée à travers le tube 55, en vue de diluer le gaz qui sera refoulé à travers la tuyère 42 à la suite de l'ouverture de la soupape de décompression 41.
Eventuellement, un organe de liaison mécanique 56, réuni à l'élément de-liaison mécanique 49, peut être prévu pour actionner un registre 57, afin de concourir au-réglage du moteur. Cependant, dans tous les cas, lorsque le régula- teur a été actionné par le soufflet 50, de façon à amener le moteur à développer une plus grande puissance et à tourner plus rapidement, on obtient deux résultats: d'une part, le ventilateur refoule un plus grand volume d'air destiné à diluer le gaz qui s'échappe à travers la soupape de décompression et, d'autre part, une plus grande quantité de gaz est soutirée du réservoir pour l'alimentation du mo- teur, de manière à réduire la pression du gaz dans le système.
Le tube 55 débite directement à l'atmosphère, sans interposition d'un obstacle. L'extrémité d'aspiration'de ce tube présente la forme d'un entonnoir 58, dans lequel la tuyère 54 peut décharger le courant d'air. Dans le cas où le ven- tilateur 52 ne tournerait pas, le courant de gaz refoulé à travers la tuyère 42 n'en produirait pas moins un courant d'air diluant qui, s'étant engouffré à tra- vers l'entonnoir 58 s'échapperait du tube 55, ensemble avec le gaz, à l'atmosphè- re.
Le régulateur 48 régit la marche du moteur en faisant varier la quan- tité de combustible brûlée dans celui-ci. Si le moteur utilisé est autre qu'un moteur diesel le régulateur sera remplacé par un papillon, qui sera commandé par le soufflet 50.Dans tous les cas, une élévation de la pression du gaz doit avoir pour résultat automatique une élévation de la vitesse du moteur et un accroisse- ment du volume d'air débité par le ventilateur en vue de diluer le gaz refoulé à travers la soupape de décompression.
Revenant à la fige 1, il convient de noter que la liaison électrique est à même de commander le régulateur aussi efficacement que la liaison'mécanique suivant la fige 2 et que si l'on adjoint un commutateur au soufflet 50, il pourra tout aussi bien régler la source de chaleur en cas de chute de .'la 'pression. Il est bien entendu que'les deux figures sont schématiques et qu'elles mettent en é- vidence l'application de moyens automatiques destinés, d'une part, à fournir un apport de chaleur lorsqu'il est nécessaire d'accroître la gazéification et d'empêcher l'apparition d'une pression négative dans le réservoir, et, d'autre part, à chasser l'excédent de gaz, lorsque c'est nécessaire, afin d'empêcher une pression excessive dans le réservoir,
et à évacuer ce gaz librement à l'atmosphè- re et à l'état suffisamment dilué pour prévenir la formation d'un mélange explo- sif ou combustible.
Dans la fige 1, la chambre située sur un c8té de la membrane est en communication avec l'intérieur du réservoir par un conduit distinct, à passage libre. La sensibilité vis-à-vis des variations de pression est exactement la même dans les dispositifs représentés dans les figs. 1 et 2. La membrane est l'équiva- lent du soufflet. Le tube 40 conduisant le gaz depuis le réservoir est ouvert et à passage libre entre le réservoir et le soufflet.-Ce dernier est tout aussi sen- sible que la membrane aux variations de la-différence entre la pression du réser- voir et la pression atmosphérique.
En ce qui concerne la sensibilité aux variations de pression dans le réservoir, il est -indifférent, à savoir, que la pression soit appliquée à la mem- brane 10 à travers le tube 6 ou au soufflet 50 à travers le tube 40. Dans l'un
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comme dans l'autre cas, la variation de la pression dans le réservoir se traduit par l'action du système de réglage, -qui intervient pour chauffer le réservoir lors- qu'il s'agit de développer une plus grande quantité de gaz, et pour augmenter le débit de l'air de dilution, lorsqu'un plus grand volume d'air est requis.
A défaut du groupe moteur-ventilateur, le gaz traversant la soupape de décompression est évacué directement à lfair, en produisant un courant d'air de dilution.
La bobine de chauffage électrique 35 est appelée uniquement à marquer la présence d'un moyen approprié quelconque servant à fournir le supplément de chaleur nécessaire pour entretenir un taux d'évaporation suffisant pour maintenir la pression dans le réservoir au-dessus de la pression atmosphérique. On peut em- ployer de nombreux autres types de dispositifs de chauffage comportant des moyens de réglage appropriés, commandés par le circuit électrique influencé par la basse pression.
Le mécanisme de réglage préconisé ici est également applicable à un ré- servoir d'accumulation à poste fixe, à un ou plusieurs réservoirs d'accumulation .installés sur une péniche, à un réservoir monté sur un wagon de chemin de fer ou à un certain nombre de péniches faisant partie d'un train remorqué,
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif pour maintenir automatiquement la pression dans un ré- servoir isolé, destiné à contenir un liquide froid très volatil, caractérisé : par une tuyère d'échappement de vapeur, qui communique avec l'intérieur du réservoir, au-dessus du niveau du liquide, par une soupape de décompression interposée entre cette tuyère et le réservoir; par un conduit à air dans lequel débité la tuyère à vapeur ; par des moyens pour maintenir un flux d'air à travers ledit conduit, jus- qu'au-delà de ladite tuyère à vapeur, par des moyens pour mélanger de l'air à la vapeur sortant de la tuyère ; etpar des moyens pour évacuer le mélange, hors dudit conduit, à l'atmosphère.
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The present invention relates to a device for regulating the pressure in an insulated tank containing a very volatile liquid such as liquefied natural gas or another combustible gas.
It is an object of the present invention to provide a device - for automatically maintaining the pressure in the reservoir within narrow limits, at a value slightly above atmospheric pressure.
Another object of the invention is to provide an automatic device for diluting the gas discharged from the tank to the discharge pressure, in order to prevent the formation of an explosive mixture.
Another object of the invention consists in establishing a pressure-sensitive regulating device intended to actuate a heating system, in order to increase, if necessary, the rate of vaporization or regasification of the liquid.
The quantity of heat which reaches the contents of the reservoir from the outside, through the insulation, and which determines a regeneration of the gas from the liquid, is, other things being equal, a function of the difference. that between the temperature of the liquid and that of the ambient atmosphere. It is extremely important to constantly maintain a pressure slightly higher than atmospheric pressure inside the tank, in order to avoid the risk of air entering the system, which would result in the formation of an explosive mixture above the liquid contained in the tank, or at any other point in the system.
It is also important that the pressure inside the tank is maintained at a sufficiently high value above atmospheric pressure, to ensure a discharge of gas out of the tank and to prevent the entry of air into it. this. However, for reasons of economy, this pressure should be only slightly higher than atmospheric pressure, that is to say, of the order of 1/4 to 2 lbs. per square inch.
An effective pressure of about 0.25 1b. per square inch, for example, is suitable in this case. This pressure is sufficiently high to prevent the entry of air into the system and sufficiently low to permit economical construction and operation of a large capacity tank for storage of liquefied gas at a pressure slightly higher than atmospheric pressure.
The present invention is shown more or less schematically in the accompanying drawings, in which
Fig. 1 shows schematically and in section an electrical adjustment device; - 'and
Fig. 2 schematically shows, partly in section, a mechanical adjustment device.
In fig. 1, reference 1 designates a metal tank shown as being installed in a barge of which we see a vertical partition 2 and a deck plate 3. The tank is insulated at 4. Reference 5 designates a gasket applied to the interior face. insulation. 6 designates a pressure pipe starting from 1, 'inside the tank and passing through the insulation 4, the wall 1 of the tank and the deck plate 3, to open into a chamber 7, subjected to the pressure of the tank, contained in 1 '' envelope 8, This last envelope is supported by 'the deck plate 3 by means of feet 9.
A membrane 10, preferably of a flexible, thin material, of copper-beryllium, for example, separates the chamber 7 from the chamber 11, at atmospheric pressure, contained in the upper part of the chamber. .envelope 8. The orifices 12 allow free access of ambient air, at atmospheric pressure, to the chamber 11. A plunger 13 rests by its lower end on a plug 14 provided on the membrane 10 and passes through the adjustable threaded sleeve 15. A spring 16,
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interposed between this sleeve and the buffer 14, can be adjusted, by rotating the sleeve 15, so as to keep the membrane 10 in a neutral position, when the effective pressure in the chamber 7 rises to 1/4 1b . per square inch, for example.
Under these conditions, the spring 16 will be adjusted to apply a pressure of 16 -1/2 lbs to the diaphragm. about.
A switch box 17 is supported on the casing 8 by means of feet 18. The plunger 13, which enters the box 17, carries a switch arm 19, shown in the neutral position, in which the pads 20 , 21 of this arm are out of contact with the pads 22 and 23. A conductor 24 connects the switch arm 19 to a source of electrical energy, represented by a battery 25. A conductor 26 connects the battery to a solenode 27 for adjusting the heat, assigned to the low pressure, while a conductor 28 connects the solenoid to the low pressure pad 23.
A bypass 29 goes from conductor 26 to a solenoid 30 for controlling the motor, assigned to the high pressure, while a conductor 31 connects the latter solenoid to the high pressure pad 22,
When the pressure in the chamber 7 drops below the set pressure, the spring 16 and atmospheric pressure act to flex the diaphragm 10 downwards, thus closing a circuit at 21, 23 and energizing the low pressure solenoid 27.
This has the effect of attracting the arm 31a against the contact pad 32, thus establishing a circuit comprising the conductor 33, the switch arm 31a, the pad 32 and the conductor 34, this circuit supplying the tank with additional heat, which raises its temperature above room temperature. This additional heat can be produced by an electric heating coil 35, or by any other suitable means, so as to supply the tank with a sufficient quantity of heat to determine additional gasification, in order to raise the pressure and maintain it. here to the required value.
On the other hand, if the pressure in the chamber 7 exceeds the set value, the pressure of the spring 16 and the atmospheric pressure will be overcome, and the switch arm 19 will move so as to close a circuit using the pads. 20 and 22, thereby energizing the high pressure solenoid 30. ' This causes the switch arm 36 to come into contact with the stud 37, thereby closing, through the conductors 38 and 39, a circuit including a suitable electrical control device, designed to open a suitable pressure relief valve. , not shown in the drawings, since its details are not the subject of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 2, a gas discharge tube 40 begins at the top of the insulated tank 1, terminating in a relief valve 41 which, when opened, allows gas to escape directly to the tank. atmosphere through the nozzle 42.
A bypass line 43 connects tube 40 to any suitable point of gas use, for example to an engine (not shown) which can be used to propel the barge. A bypass 44 leads from line 43 to a fuel gas supply blower 45, which supplies the gas to a dual fuel ventilation diesel engine. On the other hand, a diesel tank 46 is provided, from which leaves a diesel inlet pipe 47, intended to supply the engine with diesel, when necessary. 48 designates a regulator.
49, is a mechanical control connection, provided between the regulator and the siphon bellows 50, one face of the bellows being exposed to the atmosphere, while its other face is subjected to the pressure of the gas prevailing in the duct 40. .
The motor 46 controls, by means of a shaft 51, a fan 52 which sucks ventilation air into the interior of the barge, near the tank, through the tube 53, in order to discharge it, through a nozzle 54, - in the air chimney 55 which surrounds the gas exhaust nozzle 42.
The engine 46 operates continuously and at a speed which allows it to
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purge the interior of the barge, in order to prevent gas from accumulating in it near the tank or tanks, which would have the result of forming a combustible mixture of air and gas. The air sucked in by the fan is returned to the atmosphere through tube 55.
Under normal conditions, that is to say, when the pressure in the tank is normal, the bellows remain in the = neutral position. If the pressure in the reservoir rises above the desired value, the breath stretches and operates the governor so as to raise the engine speed, so that a new quantity of air is re - stride through the tube 55, with a view to diluting the gas which will be delivered through the nozzle 42 following the opening of the decompression valve 41.
Optionally, a mechanical connecting member 56, joined to the mechanical de-connecting element 49, can be provided to actuate a register 57, in order to contribute to the adjustment of the engine. However, in all cases, when the regulator has been actuated by the bellows 50, so as to cause the engine to develop more power and to run faster, two results are obtained: on the one hand, the fan discharges a greater volume of air intended to dilute the gas which escapes through the decompression valve and, on the other hand, a greater quantity of gas is withdrawn from the reservoir to supply the engine, so as to reduce the gas pressure in the system.
The tube 55 delivers directly to the atmosphere, without the interposition of an obstacle. The suction end of this tube is in the form of a funnel 58, into which the nozzle 54 can discharge the air stream. In the event that the fan 52 does not turn, the flow of gas delivered through the nozzle 42 would nonetheless produce a flow of diluting air which, having engulfed itself through the funnel 58 s 'would escape from tube 55, together with the gas, to the atmosphere.
The regulator 48 governs the operation of the engine by varying the amount of fuel burned therein. If the engine used is other than a diesel engine the governor will be replaced by a throttle valve, which will be controlled by bellows 50. In all cases, an increase in gas pressure should automatically result in an increase in engine speed. engine and an increase in the volume of air delivered by the ventilator in order to dilute the gas delivered through the decompression valve.
Returning to fig 1, it should be noted that the electrical connection is able to control the regulator as effectively as the mechanical link following fig 2 and that if a switch is added to the bellows 50, it can just as easily adjust the heat source in the event of a drop in pressure. It is understood that the two figures are diagrammatic and that they show the application of automatic means intended, on the one hand, to provide a supply of heat when it is necessary to increase the gasification and to prevent the appearance of negative pressure in the tank, and, on the other hand, to expel excess gas, when necessary, in order to prevent excessive pressure in the tank,
and venting this gas freely to the atmosphere and in a sufficiently diluted state to prevent the formation of an explosive or combustible mixture.
In Fig 1, the chamber located on one side of the membrane is in communication with the interior of the reservoir by a separate duct, free passage. The sensitivity to pressure variations is exactly the same in the devices shown in figs. 1 and 2. The diaphragm is the equivalent of the bellows. The tube 40 conveying the gas from the reservoir is open and has free passage between the reservoir and the bellows. The latter is just as sensitive as the membrane to variations in the difference between the pressure of the reservoir and the pressure. atmospheric.
With regard to the sensitivity to variations in pressure in the reservoir, it is irrelevant, namely, whether the pressure is applied to the diaphragm 10 through the tube 6 or to the bellows 50 through the tube 40. In this case, 'a
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as in the other case, the variation of the pressure in the tank results in the action of the adjustment system, -which intervenes to heat the tank when it comes to developing a larger quantity of gas, and to increase the flow rate of the dilution air, when a larger volume of air is required.
If there is no motor-fan assembly, the gas passing through the decompression valve is discharged directly to the air, producing a stream of dilution air.
The electric heating coil 35 is only required to mark the presence of any suitable means for supplying the additional heat necessary to maintain a sufficient rate of evaporation to maintain the pressure in the reservoir above atmospheric pressure. Numerous other types of heating devices can be employed having suitable adjustment means controlled by the electrical circuit influenced by the low pressure.
The adjustment mechanism recommended here is also applicable to a fixed storage tank, to one or more storage tanks installed on a barge, to a tank mounted on a railway car or to a certain number of barges forming part of a towed train,
CLAIMS.
1.- Device for automatically maintaining the pressure in an insulated tank, intended to contain a very volatile cold liquid, characterized by: a vapor exhaust nozzle, which communicates with the interior of the tank, above the level liquid, by a decompression valve interposed between this nozzle and the reservoir; by an air duct into which the steam nozzle is delivered; by means for maintaining a flow of air through said duct, to beyond said steam nozzle, by means for mixing air with the steam exiting the nozzle; andby means for discharging the mixture, out of said duct, to the atmosphere.