FR2591583A1 - Procede et dispositif pour la desaeration de systemes de liquides circulant en circuit ferme. - Google Patents

Abstract

On peut obtenir, même au point le plus élevé d'un système d'installation de chauffage, pour le liquide provenant de la chaudière, un état de non-saturation assurant l'absorption de l'air en soumettant d'une manière intermittente le liquide de la chaudière à une forte pression et au moins à la pression atmosphérique et en le désaérant pendant la phase d'action de la pression atmosphérique, pendant laquelle le liquide de la chaudière ne peut pas pénétrer dans le système de circulation, le liquide de la chaudière étant, après la phase de désaération, soumis à la même forte dépression que le système avant d'être mis en communication avec le système de circulation en circuit fermé. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

L'invention concerne un procédé de désaération de.

systèmes de liquides circulant en circuit fermé, notam-

ment dans des installations de chauffage comportant une

chaudière, et un dispositif pour l'application du proc6-

dé.

L'eau possède naturellement la propriété,particuli-

èrement gênante dans les installations de ohauffage, d'ab-

sorber de l'air ou des gaz. Il en résulte, surtout dans les installations de chauffage de bâtiments de grande hauteur munies d'une chaudière placée dans la cave, la formation fréquente d'amas d'air trop considérables dans les radiateurs situés 4 une grande hauteur, de sorte que, trop souvent ces radiateurs sont froids. La raison en est

que l'air empoche l'écoulement de l'eau.

En raison de la forte pression qui règne en bas, dans la chaudière o l'échauffement de l'eau, assez modéré, ne suffit pas à libérer les gaz qui s'y trouvent déjà dissous,

et qui pourraient Otre éliminés par un désaérateur à mi-

crobulles connu comme celui que décrit le brevet DE- C 2

200 904, l'eau se trouvant alors amenée, en se refroidis-

sant, à un état de non-saturation permettant l'absorption de l'air occlus, le liquide qui arrive dans les radiateurs

situés à une grande hauteur est un mélange d'eau et de mi-

crobulles. Les microbulles ne se forment que dans le cou-

rant d'eau ascendant, à mesure que la pression diminue et,

comme elles traversent lentement le ou les radiateurs, el-

les ont assez de temps et de possibilités pour se dégager.

Elles forment alors, dans les radiateurs, des amas d'air qui bloquent la circulation de l'eau. On sait d'ailleurs par expérience qu'on est constamment obligé d'effectuer

des purges d'air à la main au moyen de soupapes d'aéra-

tion, ce qui revient cher et prend du temps.

Le but de l'invention est done d'assurer, par des

moyens mécaniques simples et d'une manière rapide, un dé-

gazage de l'eau amenée sous forte pression à une instal-

-2- lation de chauffage, notamment à des appareils utilisa-,

teurs situés à une grande hauteur, qui soit assez pous-

sé pour que, même au point le plus haut de l'installa-

tion, l'eau soit dans un état de non-saturation assu-

rant l'absorption de l'air et que toute présence d'air

ou de gaz libre dans l'installation soit rendue impos-

sible. Lorsque, par la suite, il ne sera question que

d'air, il est entendu qu'il s'agira également des au-

tres gaz que l'eau peut contenir.

Ce but est atteintsuivant l'invention, dans un

procédé du type initialement défini, du fait que le li-

quide contenu dans la chaudibre est soumis alternative-

ment à une forte pression et au moins à la pression at-

mosphérique, qu'il est désaéré pendant la phase d'action de la pression atmosphérique pendant laquelle le liquide de la chaudière ne peut pas pénétrer dans le système de

circulation en circuit fermé et qu'après la phase de dé-

saération il est d'abord soumis à la même forte pression

que le système avant toute mise en communication du li-

quide de la chaudière avec le système de circulation en circuit fermé. Compte tenu de la loi de Henry, suivant laquelle la diminution de la concentration d'un gaz dafs un liquide résulte d'un équilibre avec la phase gazeuse de faible pression partielle correspondante, l'invention

tire parti du fait qu'à une température donnée un volu-

me d'eau ne subit aucune modification de volume quelle que soit la quantité d'air dissoute dans l'eau. Dans la première phase du procédé d'alternance décrit, l'eau est désaérée ou débarrassée de ses gaz. Pendant cette phase, l'eau ne peut pas pénétrer dans le système et ne sort

pas de la chaudière qui envoie à l'atmosphère l'air dé-

gagé hors de l'eau. Dans cette première phase, la pres-

sion absolue est de 1 bar et peut même, pendant peu de temps, tomber jusqu'à une sous-pression; en raison de

cette différence ou de cette chute de pression considé-

iable, il y a formation très rapide de microbulles qui

s'élèvent dans la chaudière et passent dans l'atmosphè-

re. La désaération est suivie de la deuxième phase du procédé pendant laquelle l'eau débarrassée de ses gaz

est introduite, par exemple sous une forte pression ab-

solue pouvant atteindre 8 bars, dans le circuit de chauf-

fage. La mesure qui consiste à soumettre le liquide, a-

près la phase de désaération et avant son introduction dans le système de circulation, à la même forte pression que ce système se justifie par le fait qu'à la fin de chaque phase de désaération il faut s'attendre à ce qu'il

reste encore un certain nombre de microbulles qui adhè-

rent aus parois de la chaudière et ne peuvent pas en 9-

tre enlevées. Pendant la désaération, ces volumes gazeux

sont à une pression absolue de 1 bar et, lors de l'aug-

mentation de pression jusqu'à la forte pression régnant dans le système ils seraient comprimés de telle manière

que le volume d'eau passant, sous pression, de l'instal-

lation dans la chaudière serait plus grand que le volu-

me d'eau ramené pendant le changement de charge, sous pression normale, de la chaudière dans l'installation de circulation en circuit fermé. Il en résulterait qu'au début de chaque phase de désaération, il y aurait de plus en plus d'eau dans la chaudière. Pour éviter cet

inconvénient, on commence, suivant l'invention, par sou-

mettre le liquide de la chaudière à la même surpression que le système. De ce fait, les microbulles restantes se dissolvent ou prennent un volume correspondant à la pression régnant dans le système; l'eau est alors dans

un état assurant une forte absorption avant d'être ren-

voyée dans le circuit fermé. Lors du changement de char-

ge, la quantité d'eau sortante est alors égale à la quan-

tité d'eau passant du système de circulation en circuit

fermé à la chaudière.

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- 4-

A chaque phase de dégazage, le pourcentage total -

d'air contenu dans l'eau diminue un peu jusqu'à ce que la teneur moyenne en air de l'eau qui circule atteigne une valeur de saturation pour laquelle il ne peut plus ou pratiquement plus se former de microbulles. Il en

résulte quedans les conditions de pression et de tem-

pérature qui sont alors réalisées, la situation est cel-

le d'un équilibre compensé. L'eau traitée dans ces con-

ditions qui arrive dans les par'ies élevées d'une instal-

lation de chauffage se trouve, en raison de la pression et de la température inférieure qui y règnent, dans un état de non-saturation. Il se produit alors, dans les zones les plus élevées de l'installation, une absorption

des bulles d'air qui s'y trouvent. Ce processus ne de-

mande pas un apport d'énergie supplémentaire de sorte que la désaération s'effectue d'une manière continue. Le rythme de changement des phases du procédé dépend des dimensions de l'installation, du volume de la chaudière et de la durée choisie pour l'aération la plus efficace,

par exemple toutes les dix minutes pour un cycle com-

plet. L'eau peut, par exemple, lorsqu'elle a été chauffée

préalablement à une température de 800C et se trouve sou-

mise à une pression absolue de 5 bars, absorber par m3, dans certaines conditions, environ 52 litres d'air alors que, lorsque la pression absolue s'abaisse à 1 bar, elle ne peut en absorber que 6 litres par m3. Les 46 litres de différence peuvent, par le procédé suivant l'invention, être enlevés de l'eau dans la chaudière et envoyés dans

l'atmosphère. Lorsqu'il ne reste plus dans l'installa-

tion aucune bulle d'air libre à absorber, l'eau obtenue ne contient plus, dans les conditions indiquées, à 800C et sous une pression absolue de 5 bars, que 6 litres

d'eau par m3. Cette eau, lorsqu'elle arrive dans les ra-

diateurs situés dans les zones supérieures sous une pres-

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sion absolue de 2 bars par exemple et à une températu-

re de 70 0 par exemple, peut contenir encore environ litres d'eau par m3. Cette eau est donc, jusqu'au

point le plus élevé de l'installation, très capable d'ab-

sorption, car elle peut encore absorber, à partir d'a-

mas d'air qui peuvent se trouver dans ces zones supérieu-

res, 14 litres d'air par m3, c'est-à-dire la différence entre les 20 litres d'eau par m3 qu'elle peut contenir

et les 6 litres par m) qu'elle contient encore.

Un dispositif pour l'application du procédé com-

prend, associées à la chaudière, deux canalisations re-

liées respectivement au c8té aspiration et au cOté com-

pression d'une pompe de circulation, chacune de ces ca-

nalisations comportant une soupape et l'installation

comprenant,au point le plus élevé, à la partie supérieu-

re de la chaudière, une soupape de désaération montée en

avant d'un récipient de désaération et commandée par com-

mutation, et, en arrière de la soupape, dans le sens d'é-

coulement du liquide, dans la canalisation située du c8-

té compression de la pompe de circulation, un générateur

de pression. La pompe de circulation montée dans le sys-

tème est reliée à la chaudière par les canalisations qui contiennent les soupapes commandées par commutation, Lors de la désaération, ces soupapes sont fermées alors que,

dans ce cas, la soupape de désaération est ouverte. Pen-

dant la phase de forte pression ou lorsque la chaudière est reliée à l'installation de chauffage, la soupape de désaération est fermée et les soupapes commandées par

commutation sont ouvertes.

Le générateur de pression peut être constitué par

un piston et une membrane et être monté dans une canali-

sation ou une enveloppe reliées à la canalisation située

du côté compression.

Lorsque le générateur de pression a une capacité vo-

lumétrique plus grande que le désaérateur associé à la

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- 6 - chaudière avec une tête d'air au-dessus du flotteur

dans l'enveloppe de désaérateur, la soupape de désaé-

ration à commutation électrique peut 4tre supprimée.

De plus, il est avantageux que la désaération puisse s'effectuer d'une manière complètement automatique au moyen d'un désaérateur mécanique comme celui qui est décrit par le brevet DE- C 2 200 904. Le faible excès de capacité volumétrique du générateur de pression est nécessaire pour amener, avant le changement de charge, la tête d'air du désaérateur à la pression régnant dans

le système.

Comme le générateur de pression ou le dispositif à piston et membrane sont des pièces mobiles sujettes à l'usure, l'intercalation d'une soupape d'arrêt entre

la chaudière et le piston dans la canalisation de rac-

cord élimine en cas d'incident# toute répercussion sur

le fonctionnement de l'installation de chauffage; lors-

que la soupape est fermée, on peut done remplacer le

générateur de pression alors que l'installation fonc-

tionne. Comme soupape, il est préférable d'utiliser

des robinets d'arrgt à commande électrique.

Tle changement de charge, c' est-à-dire le remplace-

ment du contenu de la chaudière, s'effectue dans de meil-

leures conditions lorsque la canalisation du côté aspi-

ration et la canalisation du c8té compression sont re-

liées respectivement à la partie la plus basse et à la partie la plus haute de la chaudière. Les canalisations peuvent tre disposées tangentiellement à un mécanisme muni d'aubes qui tourne dans la chaudière, le raccord

tubulaire situé du c8té compression, provoquant en par-

ticulier, pendant le changement de charge, lors de l'ar-

rivée de l'eau, un mouvement centrifuge qui facilite la désaération. En effet, les microbulles libérées pendant la phase de désaération sont entra nées au milieu de la

chaudière pour dtre évacuées plus vite dans l'atmosphère.

-7 Le mécanisme peut Ctre également équipé d'un arbre d'entraînement sortant de la chaudière et permettant le

raccord à un moteur.

Pour pouvoir effectuer dans de bonnes conditions la désaération intermittente avec pression sans utiliser des soupapes ou des robinets d'arrêt à commande électrique,

trop chères et trop sensibles, ni des générateurs de pres-

sion sujets à une forte usure, on peut utiliser des pis-

tons de refoulement accouplés dont les déplacements ne sont pas indépendants, dont les volumes de refoulement sont différents et dont les cavités cylindriques sont reliées aux canalisations du système de circulation du liquide en circuit fermé. La chute de pression s'obtient alors

par simple abaissement des pistons de refoulement de di-

mensions différentes au moment oh les pistons, lors du déplacement du type commande à arete, ont interrompu la communication avec les canalisations du système et de ce fait isolé la chaudière de la zone de haute pression du

système de chauffage.

Il est avantageux que les pistons de refoulement aient des diamètres différents, comportent un évidement

ménagé dans leurs surfaces de piston tournées vers l'in-

térieur de la chaudière, puissent se déplacer ensemble d'un mouvement de va- et- vient dans des enveloppes de

cylindre montées l'une sur le fond, l'autre sur le cou-

vercle de la chaudière et que les canalisations du sys-

tème débouchent dans l'enveloppe de cylindre. Pendant que la chaudière est en communication avec le système de chauffage, il y a donc un circuit fermé dans lequel le liquide pénètre dans la chaudière par le bas et en

sort par le haut; pendant cette phase de lavage le li-

quide de la chaudière remplit également les évidements

concentriques des deux pistons de refoulement.

Il est avantageux dans ce cas qu'une tige dont l'u-

ne des extrémités dépasse de la partie inférieure de - 8 - l'enveloppe de cylindre et qui est amenée d'un mouvement de va- et- vient accouple l'un à l'autre les pistons de

refoulement. Cette disposition permet par exemple d'u-

tiliser l'arbre du mécanisme qui fait saillie hors de la chaudière. Le mouvement de va- et- vient qui peut être programmé ou se reproduire d'une manière continue, est assuré par exemple par un petit moteur consommant peu

d'énergie, par l'intermédiaire d'une came correspon-

dant à l'extrémité libre de la tige qui sort de la chau-

dière ou d'un dispositif à vilebrequin agissant sur l'ex-

trémité de la tige. Lorsque les pistons s'abaissent au-

delà des orifices o débouchent les canalisations du système, le niveau d'eau dans la chaudière s'abaisse et il se forme, au- dessous du couvercle, une surface d'eau libre assez grande, c'est-à-dire qu'entre le couvercle

et l'eau il se forme un espace rempli d'air. Ce résul-

tat est di aufait qu'une partie du contenu de la chau-

dière passe dans la cavité cylindrique du piston de re-

foulement inférieur qui est plus grande que la cavité cylindrique du piston de refoulement supérieur et que de ce fait, le niveau d'eau dans la chaudière s'abaisse. On peut même tenir compte du fait que pendant le déplacement vers le bas des pistons de refoulement et l'abaissement

du niveau d'eau par suite de l'augmentation de la cavi-

té qui reçoit le liquide de la chaudière, il se produit, au moins pendant peu de temps, une dépression qui peut

également contribuer à améliorer la désaération.

Il est avantageux que les orifices ménagés dans

les parois soient, dans la position terminale sup6ri-

eure des pistons de refoulement,reliées par des canali-

sations -annulaires aux canalisations du système. En pas-

sant par les canalisations annulaires qui sont disposées radialement dans les enveloppes de cylindres et agissent comme dispositifs de répartition, l'eau pénètre par les orifices ménagés dans le sens radial dans les parois des -9-

cylindres de refoulement ou retourne au système, à lexu-

trémité supérieure de la chaudière, en passant par les orifices ménagés dans la paroi du piston de refoulement

situé du c8té du couvercle et par le conduit annulaire.

Les canalisations et les ouvertures peuvent 8tre

disposées les unes par rapport aux autres de telle ma-

nière que les canalisations du système soient, lorsque

les pistons de refoulement sont dans leur position ter-

minale inférieure, fermés vers la chaudière. Dans cette position, les orifices de paroi du piston de refoulement qui est du côté compression et a un diamètre plus petit

sont reliés au conduit annulaire de l'enveloppe de cy-

lindre, lequel comporte au moins un orifice polr l'air0

La position terminale inférieure des pistons de refou-

lement est caractéristique de la phase de désaération

pendant laquelle un espace rempli d'air s 'et forem au-

dessous du piston de refoulement supérieur par suite de l'abaissement du niveau d'eau; cet espace d'air dépend de la différence entre les diamètres des pistons et de leurs dimensions et de celles des cavités de différents

volumes disponibles pour le liquide. Le rapport des di-

mensions peut être choisi de préférence de telle mani-

ère que lors d'un déplacement vers le bas des pistons sur une distance de 10 cm l'augmentation de volume pour le liquide est de 11. environ. Les microbulles libérées par la chute de pression pendant la phase de désaération sortent par la cavité d'air et le conduit annulaire et par les orifices à air correspondants et sont évacuées

dans l'atmosphère.

Il est avantageux que la partie supérieure de l'en-

veloppe de cylindre comporte un désaérateur. Comme désa-

érateur, on pourrait utiliser également dans ce cas le désaérateur de microbulles décrit par le brevet DE- C 22 00 904 qui permet notamment d'éviter que de l'air extérieur pénètre dans la chaudière en passant par les

- 10 -

orifices à air et le conduit annulaire.

Avec une tige animée d'un mouvement de va- et- vient qui est de préférence une tige tubulaire qui, par son

secteur terminal comportant une soupape d'arrêt, dépas-

se dans une cavité à air du désaérateur et comporte,

dans la zone de l'évidement du piston de refoulement in-

férieur, des orifices de passage ménagés dans la paroi, la soupape d'arrêt de la tige tubulaire coopérant avec

une soupape d'arrêt qui relie l'intérieur de la chau-

dière et la canalisation du système qui débouche dans l'enveloppe de cylindre inférieure et s'ouvrant dans le

sens de la canalisation du système, les variations de vo-

lume de l'eau dans le récipient qui sont dues aux varia-

tions de température peuvent être compensées sans dan-

ger pour l'appareil. En effet, dès que l'eau pénètre,

dans le désaérateur connu réglé par un flotteur, le flot-

teur se soulève et provoque la fermeture d'une soupape

d'expulsion, tandis qu'en même temps les soupapes d'ar-

r8t s'ouvrent sous l'action de la pression. le liqui-

de s'écoule jusqu'à ce que la pression normale soit at-

teinte, d'une part par la tige tubulaire hors du désa-

érateur pour pénétrer dans la chaudière et d'autre part

à travers la soupape du fond pour passer de la chaudiè-

re dans le système.

Les orifices conduisant au désaérateur sont dispo-

sés a priori de telle manière que le désaérateur se rem-

plisse d'eau également pendant que la pression s'établit.

Dans ce cas également, le dispositif présente l'avanta-

ge que, lorsque le niveau d'eau s'élève, la soupape d'ex-

pulsion se ferme automatiquement sous l'action du flot-

teur qui s'élève et que l'action de tous les facteurs

qui modifient le volume sous l'influence de la tempéra-

ture est automatiquement limitée par les soupapes d'ar-

rêt, c'est-à-dire que chaque augmentation de pression

excessive est limitée par un apport de liquide de chau-

dière au système, à travers les soupapes d'arrêt, jus-

qu'à la pression maximale. De ce fait, l'ensemble de

l'installation est protégé contre tout dommage dé éven-

tuellement à une surpression.

Au moyen d'une pompe centrifuge qui fait circuler le liquide de la chaudière en circuit fermé et qui est montée de préférence dans une canalisation de dérivation

de la chaudière, le dégazage peut être amélioré et ac-

céléré par l'action combinée du dégazage avec pression

et de l'élimination accélérée de microbulles par les au-

bes de la pompe centrifuge.- De nouvelles recherches de caractère scientifique ont montré que lorsque la pompe centrifuge tourne à une grande vitesse, par exemple de l'ordre de 2 800 tours/ minute, il se produit des coups de bélier très courts, de l'ordre de la microseconde. Il en résulte une chute de pression immédiate qui provoque,

du c8té du cône d'ombre, c'est-à-dire immédiatement der-

* rière les aubes de la pompe, un vide presque absolu et des phénomènes d'ébullition de courte durée de l'eau. La chute de pression immédiate, qui résulte essentiellement

de la puissance du moteur de la pompe, en association a-

vec le dégazage intermittent avec pression multiplie la

teneur en microbulles du liquide, ear les fines micro-

bulles qui se forment lors du déplacement des pistons

après l'interruption de la communication avec les cana-

lisations du système sont agglomérées par la pompe de manière à former des bulles plus grosses qui ont une

plus grande force ascensionnelle.

La pompe centrifuge peut être installée à n'impor-

te quel emplacement de la chaudière de telle manière que

les aubes pénètrent jusqu'à l'intérieur de la chaudière.

Il est cependant particulièrement avantageux que la pom-

pe centrifuge soit montée dans une canalisation annexe allant du point le plus bas au point le plus haut de la

chaudière. La pompe centrifuge, qui fonctionne indépen-

- 12 -

damment de la pompe du système, dans le courant dérivé, aspire le liquide au bas de la chaudière pour l'en faire

sortir et l'envoyer, fortement enrichi de microbulles sui-

vant le mécanisme indiqué, dans la cavité d'air de la chaudière,de sorte que l'air libéré - ou les gaz circu- lant avec le liquide - peut monter sans difficulté à la surface; les parties de liquide plus denses que l'air

tombent dans la chaudière et sont recyclées.

L'invention est décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée au moyen d'exemples de réalisation en se

référant au dessin.

La figure 1 représente un premier mode de réalisation de la chaudière d'une installation de chauffage qui doit

4tre soumise à une pression variable.

La figure 2 est une coupe longitudinale d'une chau-

dière comme celle de la figure 1 comportant un mécanisme supplémentaire.

La figure 3 est une coupe de la chaudière de la fi-

gure 2 suivant la ligne II-II.

La figure 4 est une coupe longitudinale d'un désaé-

rateur connu associé à la chaudière.

La figure 5 représente schématiquement, dans la pha-

se de communication avec le système de chauffage, un

deuxième mode de réalisation de la chaudière d'une ins-

tallation de chauffage qui doit être soumise à une pres-

sion variable.

La figure 6 représente la chaudière de la figure 5

dans la phase oi elle est isolée du système.

La figure 7 représente, à plus grande échelle, un couvercle et une partie du fond de la chaudière de la figure 6, avec les enveloppes de cylindres des piston de refoulement.

La chaudière 1 représentée par la figure 1 est asso-

ciée à des canalisations 2 et 3, l'une du c8té aspira-

tion, l'autre du côté compression, qui se raccordent

- 13 -

tangentiellement à la chaudière 1 à sa partie la plus élevée et a sa partie la plus basse et qui sont reliées à une canalrisation 5 d'un système d'installation de

chauffage non représenté comportant une pompe de circu-

lation 4. les canalisations 2 et 3, aussilâÉn du coté aspira- tion que du coté compression, comportent des soupapes 6 à commande électrique qui sont fermées pendant la phase de désaération, de sorte que l'eau ne peut pas aller de

la chaudière au circuit de chauffage. Par contrez I2l.5 sou-

pape de dêsaération 7 située à la partie supérieure de la

chaudière est ouverte, de sorte que les "'icrobuLlez peu-

vent s'échapper dans l'atmosphère en passant par la sou-

pape de désaération 7 et en traversant un récipient dO

désaération 8 qui lui fait suite et co ntient une réser-

ve d'eau.

Au lieu de la soupe de désaération 7 à commande élec-

trique, on peut utiliser un désaérateur mécenique 9 à fonctionnement automatique représenté par la figure 4$

L' enveloppe 12, essentiellement cylindriques, du désaéra-

teur 9 comporte ' son extrémité inférieure une partie de raccord 13 par laquelle elle peut se raccorder, par

exemple, à une canalisation de circulation non représen-

tée associée à la chaudière, L'eau qui arrive avec une forte turbulence dans la partie de raccord 13 péngtre dans un assemblage inséré formé de fils métalliques 14 dans lequel le mouvement de l'eau est freiné jusqu'au

calme complet. Les bulles d'air contenues dans l'eau s'é-

lèvent alors jusqu'à la tête d'air 15 située au-dessus du niveau 16 dans le désaérateur 9. Dans cette situation un flotteur 17, agissant par l'intermédiaire d'une tige

de commande 18, maintient encore fermée une soupape 19.

Toute arrivée d'air supplémentaire provoque l'abaisse-

ment du flotteur 17, de sorte que la soupape 19 s'ouvre et que l'air s'échappe jusqu'à ce que le flotteur 17 ait

repris sa position de départ.

A la canalisation 3 située du c8té compression est relié un générateur de pression 23 qui est monté dans une canalisation ou dans une enveloppe 22 et qui est constitué par un piston mobile 24 qui peut se déplacer depuis une position normale indiquée en trait interrom- pu jusqu'à une position de forte pression, indiqu(een trait plein, qui correspond au cas oh le contenu de la

chaudière est soumis à une pression maximale. Une sou-

pape d'arrêt 25, montée en avant du générateur de pres-

sion 23, permet, sans gêner le fonctionnement du sys-

tème de chauffage, d'effectuer sur le générateur 23 de pression les travaux d'entretien nécessaires. Pour une chaudière 1 comportant un désaérateur mécanique 9, le volume de refoulement V du générateur de pression 23 est légèrement supérieur au volume V1 de la tête d'air 15. Un mécanisme 27 constitué par un certain nombre

d'aubes 26 et monté dans la chaudière sur un arbre d'en-

traînement 28 de manière à pouvoir tourner facilite l'é-

vacuation des microbulles d'air. l'arbre d'entra nement 28 représenté par la figure 2 et sortant de la chaudière 1 peut être relié à un moteur. Par suite du mouvement de

rotation provoqué par les aubes 26, les microbulles li- bérées pendant la phase de désaération se rassemblent au centre de la

chaudière 1, de sorte qu'elles peuvent

être évacuées rapidement par la soupape 7 ou le désaé-

rateur 9. A chaque opération-de désaération, la teneur en air de l'eau diminue un peu plus, de sorte qu'il y a avantage à prolonger le cycle. L'expérience a montré

que le programme de commande de l'installation de chauf-

fage peut être fixé de telle manière que la phase de forte pression et la phase de désaération n'alternent qu'à de larges intervalles lorsqu'il ne reste plus d'air libre dans l'eau et si celle-ci a atteint son pouvoir

d'absorption maximal. Pendant le fonctionnement de l'iis-

- 45 -

iallation de chauffage, les particules de saleté qui ont pu être amenées par l'eau dans la chaudière 1 peuvent se rassembler dans des pièges à saletés montés au fond de

la chaudière et représentés schématiquement sur la figu-

re 2 sous la forme du black-box 29. le nettoyage des nap- pes de fils métalliques peut s'effectuer périodiquement

par une soupape non représentée ou un clapet, Les sale-

tés peuvent également être captées dans un puisanrd de

la chaudière 1.

le procédé de dégazage de l'eau est également appli-

cable en principe avec de l'eau froides, la seule diffé-

rence étant que l'opération dure forcément plus longtemps

car l'effet d'accélération dû au fait que l'eau est chau-

de fait défaut dans ce cas. La même remarque s'applique aux installations anciennes qui comportent souvent des

récipients d'expansion dans lesquels l'absorption con-

tinuelle d'air au-dessus du niveau d'eau devrait $tre empochée par exemple au moyen d'une couchbe d2huile ou

d'une plaque de manière plastique flottante.

Dans le mode de réalisation représenté par les fi-

gures 5 et 6, les canalisation 2 et 3 débouchent jusque

dans les cavités cylindriques 30 des enveloppes de cylin-

dres 32, 34, dont l'une, l'enveloppe de cylindre 32, est montée sur un couvercle 31 et dont l'autre, l'enveloppe

de cylindre 34, est montée sur le fond 33 de ta chaudiè-

re. Dans les enveloppes de cylindres 32, 349 des pis-

tons de refoulement 36, 37 se déplacent en glissant sous l'action d'une tige tubulaire 35 de telle manière que leurs déplacements dépendent lun de l'autre, Le piston de refoulement 36 qui est situé du côté du couvercle a un diamètre inférieur à celui du piston de refoulement 37 situé du c8té du fond. La tige tubulaire 35 traverse,

par son extrémité libre 39, le piston de refoulement in-

férieur 37 et se déplace d'un mouvement de va-et-vient dans le sens vertical sous l'action d'un disque à cames

-.16 -

u d'un excentrique 38 tournant dans le sens de la flè-

che 40 et agissant sur l'extrémité libre de la tige tu-

bulaire. Dans la phase dite de lavage, représentée par la figure 5, la chaudière 1 est en communication avec le système de l'installation et le liquide de la chaudière pénètre par la canalisation supérieure 2 dans le système

de circulation en circuit fermé et revient dans la chau-

dière par la canalisation 3.

les pistonrde refoulement 36, 37 comportent des 4-

videments borgnes cylindriques 41 qui sont ouverts en direction de l'intérieur de la chaudière et sont places concentriquement dans le piston et des ouvertures 42 ménagées dans les parois au pied des évidements 41. Dans

la position terminale supérieure des pistons de refoule-

ment 36, 37 les ouvertures 42 communiquent avec les oa-

nalisations annulaires 43 ou 44 ménagées dans les enve-

loppes de cylindres 32 ou 34; les canalisations amnnu-

laires sont reliées aux canalisations 2, 3 du système et assurent, de ce fait, la communication avec le système

de l'installation de chauffage.

L'enveloppe de cylindre supérieur 32 comporte éga-

lement un conduit annulaire 42 qui, dans la position terminale inférieure du piston de refoulement 36, se

trouve en face des ouvertures 42 ménagées dans la paroi.

Le conduit annulaire 45 se prolonge par des orifices à air 46 qui sont orientés parallèlement au piston dans

l'enveloppe de cylindre 32 et aboutissent à l'extérieur.

L'extrémité libre de l'enveloppe de cylindre supérieur 32 porte le désaérateur 9 (Figure 4) réglés au moyen du flotteur 17. Les bulles d'air contenues dans l'eau et libérées peuvent donc, après leur ascension, passer par l'orifice 42 ménagé la paroi et pénétrer dans le conduit annulaire 45, puis dans les orifices à air 46 et être

évacuées par une soupape 19 du désaérateur.

-17 -

ia phase de désaération, pendant laquelle les pis-

tons de refoulement 36, 37 se trouvent dans leur posi-

tion terminale inférieure, est représentée par la figa-

re 6. Du fait nue le piston de refoulement 37 est plus grand que le piston supérieur et que, par conséquent lors de l'abaissement des pistons, il y a davantage de

place pour le liquide, le niveau de l'eau dans la chau-

dièrz1 s'abaisse, de sorte qu'il se forme, entre le cou-

vercle 31 de la chaudière et le niveau 47 de lgeauv un

espace 48 rempli d'air. Lorsque les piston sont abais-

sés, l'eau ne peut pas aller de la chaudière dans le système qui, pendant la phase de désaération,- cède à l'atmosphère l'air qui s'est dégagé de leeaue les 2i= crobulles qui se sont dégagées du liquide par suite du passage de la forte pression du système à la pression normale ou à la dépression et qui s'élèvent dans la chaudi.ère 1 ont donc le chemin libre ju squiau désaéra& teur. A la différence du désaérateur représenté par la

figure 4, la soupape d'évacuation 19 comporte une soupa-

pe d'arr.t 49 aveo anneau à pipette qui empeche toute pénétration d'air dans le désaérateur 9 et, par coné-se

quent, dans la chaudière 1. Au cas oii, par suite de va-

riations de température possibles, de l'eau de fuite, passant par le conduit annulaire 45 et les orifices à

air 46, pénètre dans le désaérateur 9, de petites quam-

tités suffisent - en raison des dimensions et des pro-

portions du désaérateur - à soulever le flotteur 17 et, par conséquent, à fermer la soupape 19o

Les surpressions qui se développent dans la chau-

dière 1 sont limitées par deux soupapes d'arrSt 50. 51

à une valeur correspondant à la pression dans l'instal-

lation, la première soupape d'arrft 50 se trouvaent dss l'extrémité de t8te 52 de la tige tubulaire 35 et la deuxième soupape d'arr8t 51 se trouvant dans le fond 33 de la chaudière 1. Pour que l'eau qui penètre par les - 48- orifices à air 46 dans le désaérateur 9 puisse d'écouler'

et pour que la pression puisse être réglée, la tige tu-

bulaire 35 est d'une part, reliée par l'intermédiaire de la soupape d'arrêt 50, au désaérateur 3 et, d'autre part, la tige tubulaire 35 comporte dans la zone de la

canalisation annulaire 44 de l'enveloppe de cylindre in-

férieure 34 des passages 53 ménagés dans la paroi (Fi-

gure 7). De ce fait, le liquide s'écoule dans la tige tubulaire 35 en traversant la soupape d'arrêt 50 qui s'ouvre lorsque la pression dépasse la pression régnant

dans l'installation et pénètre dans la chaudière en pas-

sant par les passages 53 et par l'évidement concentrique 41 du piston de refoulement inférieur 37. En même temps, lorsque la pression dépasse la pression régnant dans l'installation, la soupape d'arrêt 51 qui est située au fond et débouche dans la canalisation inférieure 3 du système, de sorte que le liquide en excès pénètre dans

le système jusqu'à ce que les pressions soient compensées.

L'action de limitation par les deux soupapes 50, 51 de la pression de l'installation à une valeur déterminée

commence lorsque la canalisation annulaire 45 et les ori-

ficestà air 46 de l'enveloppe de cylindre supérieure 32

sont disposés de telle manière qu'en principe le désaé-

rateur 9 est rempli d'eau pendant que la pression s'éta-

blit. Dans ce cas également, le flotteur 17, en se sou-

levant, ferme la soupape d'expulsion 19 et les pressions supérieures à la pression de l'installation provoquent l'ouverture des soupapes d'arrêt 50, 51, de sorte que le

liquide en excès est ramené dans le système.

Le dégagement des microbulles pendant la désaération

est encore amélioré par l'utilisation d'une pompe centri-

fuge pour la circulation du liquide de chaudière. La pom-

pe centrifuge 54 qui, comme le montrent les figures 5 et 6, est montée dans une canalisation annexe reliant le point le plus bas au point le plus haut de la chaudière

- 19 -

aspire le liquide de chaudière au-dessus du fond 33 et le renvoie sous le couvercle 31 dans la cavité à air 48

sous forme de brouillard, c'est-à-dire d'un milieu sub-

divisé en fines parties d'eau et d'air; en effet, au passage des aubes rotatives de la pompe centrifuge 54 il

se produit, du côté du c8ne d'ombre des aubes, une chu-

te de pression brusque qui libère l'air occlus. La for-

mation du brouillard et le dégagement de l'air peuvent

encore être intensifiés au moyen de t6les d'impact con-

tre lesquelles le liquide est projeté.

Le passage de phase de lavage, qui est représentée

sur la figure 5 et dans laquelle la chaudière 1 est re-

liée au système de chauffage par l'intermédiaire des canalisations 2, 3 du système et est soumise à la forte

pression qui règne dans le systèmes à la phase de désa-

ération qui est représentée par la figure 6 et dans la-

quelle la chaudière 1 est isolée du reste du système et est soumise à une pression normale est décrit ci-après O Le déplacement vers le bas de la tige tubulaire 35 qui, à la fin de la phase de lavage, est provoquée par la commande du disque à courbes 38 produit, en même

temps en raison du contour du disque à courbes 38 un dé-

placement commun constant des pistons de refoulement 36

et 37. Lorsqueles pistons ont parcouru une course cor-

respondant à la largeur ns canalisations annulaires 43, 44 et se sont placés dans la position représentée par la figure 7, les surfaces d'enveloppe des pistons ferment les canalisations annulaires 43, 44 et, par conséquent,

les canalisations 2, 3 du sytème. Pendant que les pis-

tons de refoulement 36, 37 continueent leur mouvement de descente jusque dans leur position terminale inférieure

représentée par la figure 6, la pression augmente pro-

gressivement dans la chaudière 1 jusqu'à-la forte pres-

sion tandis que dans l'enveloppe de cylindre supérieur

32 et, par conséquent, dans la chaudière, il peut se pro-

2591583-

- 20- duire pendant peu de temps une dépression; car l'eau qui remplit l'enveloppe de cylindre supérieure 32, y compris l'évidement 41, est refoulée rapidement dans la

cavité de cylindre et dans l'évidement 41 de l'envelop-

pe de cylindre 34 qui est plus grand que l'enveloppe de

cylindre 32. Le mouvement descendant des pistons de re-

foulement 36, 37 est terminé lorsque les ouvertures A2 ménagées dans la paroi du piston supérieur 36 sont en face du conduit annulaire 45 avec les orifices à air 46

qui s'y raccordent. Après une durée de désaération quel-

conque, pendant laquelle les pistons 36, 37 restent

dans leur position terminale inférieure, la phase de la-

vage commence par le déplacement vers le haut de la tige tubulaire.

- 2-5 8

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé de désaération de systèmes de liquides circulant en circuit fermé, notamment par des installations de chauffage comportant une chaudière, caractérisé en ce que le liquide contenu dans la chaudière est soumis d'une manière intermittente à une forte pression et au moins à la pression atmosphérique, qu'il est désaeré pendant la phase d'action de la pression atmosphérique pendan-t la quelle le liquide de la chaudière ne peut pas pénétrer dans le système de circulation en circuit fermé et quAas 0 près la p'!ase de désaéra'ion il est d'abord soumis à la même forte pression que le système avant touts mise en communication du liquide de la chaudière avec le systè' me de circulation en circuit fermé,

2. Dispositif pour l'application du procéLde suivant la revesn dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend associées a la chaudière (1), deuxs canalisations (2, 3), sitnées respectivement ldu c8té aspiration et du oSl compression d'une poiIpe d-e circulation (4) et comportant chacune, dans la canalisation correspondante (29 3) une soupape

(6) commandée par commutation, et une soupape de désaé-

ration (7) commandée par commutation qui est montée à la partie supérieure de la chaudière (1) et se trouve avant

un récipient de désaération (8) et en ce que le- disposi-

tif comprend une générateur de pression (23) situé dans

le sens de l'écoulement du liquide en arrière de la sou-

pape (6) de la canalisation (3) située du coté compres-

sion,

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le générateur de pression (23) est constitué par un

piston et une membrane (24) et est monté dans une cana-

lisation ou une enveloppe reliées à la canalisation si-

tuée du c8té compression.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par un :

générateur de pression (23) ayant une capacité volumétri-

que plus grande qu'un désaérateur (9) associé à la chau-

dière (1) et réglé par un flotteur, avec une t9te d'air (15) au-dessus du flotteur (17) dans l'enveloppe (12) de l'aérateur.

5. Dispositif selon l'une de revendications 3 ou 4, caracté-

risé par une soupape d'arrêt (25) commandée par commuta-

tion placée entre la chaudière (1) et le piston (24) dans

la canalisation de raccord (22).

6. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la canalisation (2) située du c8té aspiration se raccorde à la partie la plus basse de la chaudière (1) et que la canalisation (3) située du coté compression se raccorde à

la partie la plus haute de la chaudière.

7. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 5, caracté-

risé en ce que des robinets d'arrêt à commande électrique

sont utilisés comme soupapes (6).

8. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par des

puisards (29) située à la partie inférieure de la chau-

dière (1).

9. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 6, caracté-

risé en ce que les canalisations (2, 3) situées du c8té

compression et du c8té aspiration sont disposées tangen-

tiellement par rapport à un mécanisme tournant (27) à

aubes (26) monté dans la chaudière (1).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un arbre d'entraînement (28) de l'engrenage à aubes

(27) fait saillie hors de la chaudière (1).

11. Dispositif pour l'application du procédé selon la revendi-

cation 1, caractérisé par deux cylindres de refoulement

(36, 37) accouplés dont les mouvements ne sont pas indé-

pendants et dont les cavités de cylindres (30) communi-

quent avec des canalisations (2, 3) du système de circu-

lation du liquide en circuit fermé.

- 22 -

23 2- 2591583

12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les pistons de refoulement (36, 37) ont des diamètres différents, comportent un évidement (41) ménagé dans leurs

surfaces de piston tournées vers l'intérieur de la chau-

dibre à eau (1), peuvent se déplacer ensemble d'un mouve-

ment de va-et-vient dans des enveloppes de cylindre mon-

tées l'une sur le fond (33) et l'autre sur le couvercle (31 de la chaudière et en ce que les canalisations (223) du système débouchent dans l'enveloppe de cylindre (32e

34).

13. Dispositif selon l'une des revendications l1 ou 12, carace

térisé en ce que les orifices (42) ménagées dans les pa-

rois sont, dans la position terminale supérieure des pis-

tons de refoulement (36, 37) en communication, par des ca-

nalisations (2, 3) du système.

14. Dispositif selon l'une des revendications Il ou 12, carac-

térisé en ce que, dans la position terminale inférieure des pistons de refoulement (36, 37), les canalisations (2, 3) du système sont fermées par rapport à la chaudière

(1) et que les orifices de paroi (42) du piston de refou-

lement (36) qui est du côté du couvercle et a un diamètre plus petit sont en communication avec un conduit annulaire (45) de l'enveloppe de cylindre (32), lequel comporte au

moins un orifice (46) pour l'air.

15. Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, carao-

térisé par un désaérateur (9) monté sur l'enveloppe de

cylindre supérieur (32).

16. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 12, carac-

térisé par une tige qui accouple l'un à l'autre les pis-

tons de refoulement (36, 37), dépasse par l'une de ses extrémités (39) hors de l'enveloppe de cylindre inférieure

(34) et se déplace alternativement d'un mouvement de va-

et-vient. v 24- 2591583

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par une tige tubulaire (35) qui, par sa partie terminale (52) comportant une soupape d'arrêt (50), fait saillie dans une cavité à air du désaérateur (9) et comporte, dans la zone de l'évidement (41) ménagé dans le piston de refou-

lement inférieur (37), des orifices de passage (53) ména-

gés dans la paroi, la soupape d'arrêt (50) de la tige tu-

bulaire coopérant avec une soupape d'arrêt (51) qui re-

lie l'intérieur de la chaudière à la canalisation (3) du

système qui débouche dans 1 'enveloppe de cylindre infé-

rieure (34) et s'ouvre dans la direction de la *anali-

sation (3) du système.

18. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 11 caracté-

risé par une pompe centrifuge (54) qui fait circuler en

circuit fermé le liquide de la chaudière.

19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce

que la pompe centrifuge (54) est montée dans une canalisa-

tion annexe (55) de la chaudière (1).

20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'une canalisation annexe (55) va de point le plus bas

au point le plus haut de la chaudière (1).