FR2836983A1 - Gas discharge procedure for submerged vessel consists of forming emulsion of gas bubbles in water before pumping out - Google Patents

Gas discharge procedure for submerged vessel consists of forming emulsion of gas bubbles in water before pumping out Download PDF

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Abstract

The procedure consists of forming an emulsion of gas bubbles at a rate of 2 - 4 per cent in water before discharging the emulsion to remove the gas from a submerged vessel (22). It employs an open water circulating loop (5) inside the vessel between an intake (6) and an outlet (7) incorporating a gas/water mixer (10) and a pressure pump (11). An expansion chamber (9) allows the pressure of the water to fall below that of the gas, which has its flow regulated by a valve (13).

Description

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PROCEDE ET DISPOSITIF D'EVACUATION DE GAZ D'UNE
ENCEINTE IMMERGEE
DESCRIPTION
Le sujet de cette invention est l'évacuation d'un gaz produit dans une enceinte immergée et son rejet dans l'eau environnante. METHOD AND DEVICE FOR EXHAUSTING GAS FROM A
UNDERWATER SPEAKER
DESCRIPTION
The subject of this invention is the evacuation of a gas produced in an immersed enclosure and its rejection in the surrounding water.

La production de gaz et notamment de gaz carbonique est inévitable dans les enceintes immergées habitées, et même pour des enceintes qui sont le lieu

Figure img00010001

d'une activité mécanique artificielle, notamment si du carburant doit être brûlé. Le problème est particulièrement aigu pour les sous-marins, qui ne peuvent généralement pas émerger librement pour rejeter le gaz et qui doivent donc le faire à une profondeur souvent importante, en devant vaincre la pression conséquente de l'eau, et aussi silencieusement que possible. The production of gas and in particular carbon dioxide is inevitable in the submerged inhabited enclosures, and even for enclosures which are the place
Figure img00010001

artificial mechanical activity, especially if fuel is to be burned. The problem is particularly acute for submarines, which generally cannot emerge freely to reject the gas and must therefore do so at an often significant depth, having to overcome the consequent pressure of the water, and as silently as possible .

Il est traditionnel de rejeter les gaz en excès en leur faisant parcourir un conduit d'évacuation qui mène à une ouverture de la coque obstruée par une' membrane poreuse aux gaz. Quand la pression du gaz est devenue suffisante, il s'écoule à travers la membrane.  It is traditional to reject excess gases by passing them through an exhaust duct which leads to an opening of the hull obstructed by a 'porous gas membrane. When the gas pressure has become sufficient, it flows through the membrane.

Il a malheureusement été constaté que la membrane pouvait se salir rapidement par des particules inertes ou des micro-organismes et perdre donc sa perméabilité. Unfortunately, it has been found that the membrane can get dirty quickly by inert particles or micro-organisms and therefore lose its permeability.

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif améliorés d'évacuation du gaz d'une enceinte immergée telle que l'intérieur d'un sous-marin ; elle est fondée sur un pré-mélange du gaz à un liquide sous pression, normalement l'eau environnante, afin de  The subject of the invention is an improved method and device for discharging gas from a submerged enclosure such as the interior of a submarine; it is based on a premixing of the gas with a pressurized liquid, normally the surrounding water, in order to

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supprimer les problèmes d'encrassement et de bruit pour des raisons qu'on découvrira plus loin.  eliminate fouling and noise problems for reasons that will be found later.

Sous sa forme la plus générale, le procédé comprend une aspiration d'eau, une émulsion du gaz en bulles dans l'eau, et un pompage de l'émulsion hors de l'enceinte ; le dispositif comprend d'autre part un conduit de gaz et un exutoire hors de l'enceinte auquel mène le conduit, une boucle ouverte de circulation d'eau dans l'enceinte entre un orifice d'aspiration et l'exutoire, un raccordement du conduit à la boucle, un moyen de mélange du gaz à l'eau de la boucle, et une pompe de mise sous pression sur la boucle en aval du raccordement.  In its most general form, the method comprises a suction of water, an emulsion of the gas in bubbles in the water, and a pumping of the emulsion out of the enclosure; the device also comprises a gas pipe and an outlet outside the enclosure to which the pipe leads, an open loop of water circulation in the enclosure between a suction orifice and the outlet, a connection of the leads to the loop, a means of mixing gas with water from the loop, and a pressurizing pump on the loop downstream of the connection.

D'autres aspects, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront maintenant au commentaire des figures suivantes :

Figure img00020001

- la figure 1 représente une première réalisation de l'invention, - la figure 2 représente une deuxième réalisation de l'invention, et la figure 3 est un dessin d'un exutoire employé. Other aspects, characteristics and advantages of the invention will now appear on commenting on the following figures:
Figure img00020001

- Figure 1 shows a first embodiment of the invention, - Figure 2 shows a second embodiment of the invention, and Figure 3 is a drawing of an outlet used.

Le dispositif se trouve du côté sec d'une enceinte immergée telle qu'une coque 22 de sous-marin.  The device is on the dry side of a submerged enclosure such as a hull 22 of a submarine.

Du gaz est produit par des appareils non représentés ou d'autres façons et aboutit dans un collecteur 1 où il s'accumule ; il en est évacué par un surpresseur à anneau d'eau 2, qui est un compresseur volumétrique tournant, installé sur un conduit 3 au gaz et qui envoie temporairement le gaz dans un réservoir 4 plus loin sur le conduit 3. Gas is produced by devices not shown or in other ways and ends up in a collector 1 where it accumulates; it is evacuated therefrom by a water ring booster 2, which is a rotary volumetric compressor, installed on a gas pipe 3 and which temporarily sends the gas to a tank 4 further on the pipe 3.

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Un autre conduit est constitué par une boucle 5 ouverte s'étendant entre deux piquages de la coque 22, dont un piquage d'entrée 6 et un exutoire 7, ce dernier étant occupé par un filtre 8 sur lequel on reviendra. La boucle 5 est affectée à une circulation entretenue d'eau de mer et comprend successivement, depuis le piquage d'entrée 6, un réservoir 9, une trompe 10 à dépression ou venturi de forme convergente - divergente avec un col à mi-longueur, et une pompe centrifuge 11. Le réservoir 9 a une fonction analogue au réservoir 4, permettant de retenir temporairement du fluide à une pression voulue ; le col de la trompe 10 est le lieu d'un raccordement entre le conduit 3 au gaz et la boucle 5 ouverte ; et la pompe 11 entretient la circulation d'eau dans la boucle 5.  Another conduit is constituted by an open loop 5 extending between two taps of the shell 22, including an inlet tap 6 and an outlet 7, the latter being occupied by a filter 8 to which we will return. The loop 5 is assigned to a maintained circulation of seawater and successively comprises, from the inlet connection 6, a reservoir 9, a vacuum or venturi tube 10 of convergent - divergent shape with a mid-length neck, and a centrifugal pump 11. The reservoir 9 has a function similar to the reservoir 4, making it possible to temporarily retain fluid at a desired pressure; the neck of the tube 10 is the place of a connection between the gas pipe 3 and the open loop 5; and the pump 11 maintains the circulation of water in the loop 5.

La pression de l'eau dans le réservoir 9 et dans la portion avoisinante de la boucle 5 est réglée par la commande d'une électrovanne 12 à ouverture progressive qui ajuste le débit d'eau entrant dans le piquage 6 en fonction de la pression mesurée dans le réservoir 9, qui est à ciel d'azote, ou d'un autre, critère de remplissage du réservoir 9. Une autre électrovanne 13 est installée sur le conduit 3 au gaz entre le réservoir 4 et le raccordement à la boucle 5 et permet de régler le débit de gaz s'écoulant du réservoir 4 en fonction du débit d'eau aspiré par la pompe 11.  The pressure of the water in the reservoir 9 and in the neighboring portion of the loop 5 is adjusted by the control of a solenoid valve 12 with progressive opening which adjusts the water flow entering the nozzle 6 as a function of the pressure measured. in the tank 9, which is under the sky with nitrogen, or another, criterion for filling the tank 9. Another solenoid valve 13 is installed on the gas pipe 3 between the tank 4 and the connection to the loop 5 and adjusts the flow rate of gas flowing from the reservoir 4 as a function of the flow rate of water drawn in by the pump 11.

En passant dans la trompe 10, la pression de l'eau diminue jusqu'à devenir inférieure au col à celle du gaz sortant du conduit 3 : le gaz est ainsi aspiré dans la boucle 5 pour former une émulsion de  Passing through the tube 10, the water pressure decreases until it becomes lower at the neck than that of the gas leaving the conduit 3: the gas is thus sucked into the loop 5 to form an emulsion of

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micro-bulles avec l'eau, et c'est cette émulsion qui traverse la pompe 11, le filtre 8 et se trouve rejetée dans l'eau de mer. L'énergie cinétique de l'écoulement, beaucoup plus grande qu'avec l'écoulement de gaz seul, permet d'assurer le nettoyage automatique du filtre 8, et le rejet du gaz est suffisamment silencieux puisqu'il ne contient pas de grosses bulles. En outre, on propose d'utiliser à l'exutoire 7 un filtre dit tangentiel illustré à la figure 3 et composé d'un ressort hélicoïdal dont les spires 14 sont espacées de fentes 15 de largeur faible mais invariable et bien définie, de cinq micromètres par exemple ; ces fentes allongées rejettent l'émulsion en un écoulement laminaire qui est encore plus silencieux.  micro-bubbles with water, and it is this emulsion which passes through the pump 11, the filter 8 and is rejected in sea water. The kinetic energy of the flow, much greater than with l gas flow alone, ensures automatic cleaning of the filter 8, and the gas rejection is sufficiently silent since it does not contain large bubbles. In addition, it is proposed to use at the outlet 7 a so-called tangential filter illustrated in FIG. 3 and composed of a helical spring whose turns 14 are spaced apart from slots 15 of small but invariable and well-defined width, of five micrometers for example ; these elongated slits reject the emulsion in a laminar flow which is even quieter.

La détente procurée par la vanne 12 peut porter la pression de l'eau jusqu'à l'entrée de la trompe 10 à trois bars ; la pression peut descendre jusqu'à un bar au col de la trompe 10, remonter jusqu'à deux bars environ à l'entrée de la pompe 11, qui porte enfin l'émulsion à soixante-dix bars. Le surpresseur 2 porte le gaz à une pression de deux bars qui lui permet, d'être aspiré par l'eau dans la trompe 10. L'émulsion peut comprendre 2% à 4% de gaz en masse grâce au réglage de l'électrovanne 13. Les micro-bulles sont évidemment fortement rapetissées en passant par la pompe 11.  The expansion provided by the valve 12 can bring the water pressure up to the inlet of the horn 10 to three bars; the pressure can go down to one bar at the neck of the tube 10, go up to about two bars at the inlet of the pump 11, which finally brings the emulsion to seventy bars. The booster 2 carries the gas at a pressure of two bars which allows it to be sucked up by the water into the tube 10. The emulsion can comprise 2% to 4% of gas by mass thanks to the adjustment of the solenoid valve 13. The micro-bubbles are obviously greatly reduced by passing through the pump 11.

D'autres modes de réalisations, certains plus simples, peuvent être proposés. C'est le cas de celui de la figure 2, où on ne procède pas à une détente de l'eau de mer et où le réservoir 9 est soumis à la pression extérieure (les mêmes références qu'à la  Other embodiments, some simpler, can be proposed. This is the case of that of FIG. 2, where there is no expansion of the sea water and where the tank 9 is subjected to the external pressure (the same references as in the

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figure 1 désignent des éléments analogues). La boucle 5 est ici continue à travers le réservoir 9, avec lequel elle ne communique que par un reniflard 16, pour préserver l'énergie cinétique de l'eau. Une autre modification de la boucle 5 existe dans le trompe 10, à laquelle la portion avant de la boucle 5 se joint en formant un éjecteur 17 dont l'orifice s'ouvre devant le col 18 de la trompe 10. De plus, le conduit 3 au gaz ne débouche pas dans le col 18 mais avant celui-ci, juste derrière l'orifice de l'éjecteur 17. On arrive à une structure où l'énergie du liquide conjuguée à un abaissement de pression après l'orifice d'éjection aspire le gaz et crée l'émulsion. La suite du procédé est identique à celle de la réalisation précédente : l'émulsion quittant la trompe 10 est comprimée en traversant la pompe 11 puis rejetée à une pression suffisante en mer.  Figure 1 designate similar elements). The loop 5 is here continuous through the reservoir 9, with which it communicates only by a breather 16, to preserve the kinetic energy of the water. Another modification of the loop 5 exists in the tube 10, to which the front portion of the loop 5 joins by forming an ejector 17 whose orifice opens in front of the neck 18 of the tube 10. In addition, the conduit 3 with gas does not open into the neck 18 but before it, just behind the orifice of the ejector 17. We arrive at a structure where the energy of the liquid combined with a reduction in pressure after the orifice ejection sucks in the gas and creates the emulsion. The rest of the process is identical to that of the previous embodiment: the emulsion leaving the tube 10 is compressed by passing through the pump 11 and then discharged at a sufficient pressure at sea.

Comme dans la réalisation précédente, une électrovanne 13 est installée sur le conduit 3 au gaz pour commander la bonne proportion entre le débit de gaz et le débit d'eau de mer. Comme l'aspiration du gaz' est réalisée par un entraînement par l'eau, il n'est plus besoin de porter le gaz à une pression suffisante et donc d'utiliser un surpresseur 2. De même, le réservoir 4 n'est pas nécessaire. Un clapet d'antiretour 19 est toutefois installé sur le conduit 3 pour éviter une irruption d'eau dans le collecteur 1.  As in the previous embodiment, a solenoid valve 13 is installed on the gas pipe 3 to control the correct proportion between the gas flow rate and the seawater flow rate. As the suction of the gas is carried out by a drive by the 'water, it is no longer necessary to bring the gas to a sufficient pressure and therefore to use a booster 2. Similarly, the tank 4 is not necessary. However, a non-return valve 19 is installed on the pipe 3 to prevent water from entering the manifold 1.

Une vanne de limitation de débit 20 est placée non loin de l'entrée de l'éjecteur 17, et un débitmètre 23 permet de mesurer le débit d'eau entrant dans la boucle 5 ; comme dans la réalisation  A flow limitation valve 20 is placed not far from the inlet of the ejector 17, and a flow meter 23 makes it possible to measure the flow of water entering the loop 5; as in the realization

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précédente, le débitmètre 23 et un autre 24 sur le conduit au gaz 3 pilotent l'électrovanne 13. Enfin, des vannes de sécurité 21, pouvant être fermées à volonté pour interrompre le processus, sont disposées sur la boucle 5 près des piquages 6 et 7. previous, the flow meter 23 and another 24 on the gas pipe 3 control the solenoid valve 13. Finally, safety valves 21, which can be closed at will to interrupt the process, are placed on the loop 5 near the nozzles 6 and 7.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1) Procédé de rejet de gaz produit dans une enceinte (22) immergée, caractérisé en ce qu'il comprend une aspiration d'eau, une émulsion du gaz en bulles dans l'eau, et un pompage de l'émulsion hors de l'enceinte. 1) Method for rejecting gas produced in an immersed enclosure (22), characterized in that it comprises a suction of water, an emulsion of the gas in bubbles in the water, and a pumping of the emulsion out of the 'pregnant. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une aspiration du gaz par l'eau pour créer l'émulsion.  2) Method according to claim 1, characterized in that it comprises a suction of the gas by water to create the emulsion. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le gaz est en proportion de 2% à 4% dans l'émulsion.  3) Method according to claim 2, characterized in that the gas is in proportion from 2% to 4% in the emulsion. 4) Dispositif de rejet de gaz produit dans une enceinte immergée, comprenant un conduit (3) au gaz et un exutoire (7) hors de l'enceinte (22) auquel mène le conduit, caractérisé en ce qu'il comprend une boucle (5) ouverte de circulation d'eau dans l'enceinte entre un orifice d'aspiration (6) et l'exutoire (7), un raccordement du conduit à la boucle, un moyen (10) de mélange du gaz à l'eau de la boucle, et une pompe (11), de mise sous pression sur la boucle en aval du raccordement.  4) Device for rejecting gas produced in an immersed enclosure, comprising a gas conduit (3) and an outlet (7) outside the enclosure (22) to which the conduit leads, characterized in that it comprises a loop ( 5) open water circulation in the enclosure between a suction orifice (6) and the outlet (7), a connection of the conduit to the loop, a means (10) for mixing gas with water of the loop, and a pump (11) for pressurizing the loop downstream of the connection. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boucle comprend un venturi ayant un col (18) au raccordement du conduit au gaz.  5) Device according to claim 4, characterized in that the loop comprises a venturi having a neck (18) at the connection of the gas pipe. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (9,10) de détente de l'eau de la boucle de façon que l'eau ait une pression inférieure à la pression du gaz au raccordement.  6) Device according to any one of claims 4 or 5, characterized in that it comprises means (9,10) for relaxing the water in the loop so that the water has a pressure below the pressure gas at the connection. <Desc/Clms Page number 8> <Desc / Clms Page number 8> 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (13) de régulation de débit du gaz en fonction du débit de l'eau.  7) Device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it comprises a valve (13) for regulating the flow of gas as a function of the flow of water. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un réservoir (9) d'eau sur la boucle en amont du raccordement.  8) Device according to claim 7, characterized in that it comprises a reservoir (9) of water on the loop upstream of the connection. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne de régulation (12) du débit d'eau sur la boucle en amont du réservoir d'après un critère de remplissage du réservoir.  9) Device according to claim 8, characterized in that it comprises a regulating valve (12) of the water flow on the loop upstream of the tank according to a filling criteria of the tank. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, où l'exutoire est caractérisé par des fentes (15) allongées.  10) Device according to any one of claims 4 to 9, wherein the outlet is characterized by slots (15) elongated. 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'exutoire est composé d'un ressort hélicoïdal dont les spires (14) délimitent lesdites fentes. 11) Device according to claim 10, characterized in that the outlet is composed of a helical spring whose turns (14) delimit said slots.
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