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"Séparateur d'eau mécanique notamment pour utilisation dans les mines"
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La 1,r±ôÙn,e invention cf.ncerna L1: ;:c-
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pi±)rabeUT Ci' eau ± y,je ifi[cg niqj=e g#ìpù jjl ,r.¯jcif C/ . d'eau tY..ie m6c<:>.ni'luc ù,ústin6 ùjÜV0:.On.t
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de l'eau dnns los tuyauteries de c10[;;8.7.0-[;O ou anal\.1:u::,.
Les cürstr1;cti.Gn:J de r;f.1';2r:t('l1r ;1' <:.;u connues dans les tuyauteries de Gf:±L:.'3L' soi,t couçuou sur le principe du tube do Torricsili ou sur 3.9 rj-noij.o d'un flotteur ivec 1 ccu:.u t.c-rl c.c ? q er c du la poussée dtArc?ïrr.:c:e et d9 l'énergie =et:ltir;3ie ou sur le ,Tlrci;.c
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du flotteur dont le -,oid-s rësultant vsrio on is:Lt.i.C:n (10
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sa position.
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Les séparateurs d'eau construits sur
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le :I :. =0:. s du tubs de Tcrricelli sent trs simples, leur limite de travail dépend du Rivosu hydrostatique de l'eau évz:cc#5e qui rie eut : s ;éù2ssera:ls le Milieu souterrain la 1"xteur 2nil cette valeur étant insuffisants pour les dépressions inf6rioures à 0,5 i,;lc2.
Les séparateurs d'eau construits sur le 1.rincilJ9 du flotteur avec l'accumulation de l'urisrgie ée la poussée d'Archinede et do J f énergie potentielle sont réunis d'un Décanisl!1o dtaccu::fulrr2on qui stuse pendant la .-..arche, d'où résultent des défauts (l1étanchéité.
Los séparateurs d' 021.1 rtonû:s ont beaucoup de défaillance, leurs dimensions sont très larges et leur 1.;arche n'est pas sûre à cause cîe l'usure des organes,
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'ce qui produit une succtîon augmentée de l'atmosphère dans
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la c0nduite de dégazage.
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Lés séparateurs d'eau connus, qui sont construits Bur rrinct;ef;;:::: poids varia fonction G' construits sur le Irincipey-doiit le poids varie en fonction
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de sa position, sont Munis (1 un rsccanisme pour le changement
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du poids résultant du flotteur. Ce Mécanisme est conçu sur
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le principe des champs :;:-,;nétj.qu0s attractifs ou répulsifs
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qui exercent une influence sur le flotteur dans la direc-
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t5-on ùe la .;ravitl1tion et de la poussée c:rArc;ia:;Gdc, Un tel fJé1.[r±ltour peut %tro construit également sur le principe des vases continus basculants qui sont re:'.ip3.is, en partie, d'un liquide d'équilibrage.
Les nêparatours d'eau construits sur le principe du flotteur dont le ,oids varie on fonction de Sc, i osition - cette position dépend des 01';.:1;..:1.8 nagnéti-
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ques attractifs ou répulsifs qui exercent une influence sur
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ce flotteur - sont conçus de telle façon que le ,..ruve;.,ez.t
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du flotteur est rectiligne dans la direction de la gravita-
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tion. Il on résulte que la construction des ;o0}i;rat(:JUrs
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d'eau est améliorée de telle façon que le flotteur commande, en fonction de sa position, des ouvertures d'entrée et de sortie et que leurs sections de passage dépendent des dimensions du flot- teur.
Quand le siège de soupape s'ouvre, la dépression dans le système de dégazage produit des effets dynamiques sur le flotteur, qui surpassent le poids du flotteur, la poussée d'Archimède et les forces magnétiques. Ces effets dynamiques exercent des chocs brusques sur les sièges de soupape qui ne peuvent pas fonctionner correctement. En ce cas, la dépression a surpassé la valeur de 0,25 kg/cm2. Le positionnement des éléments magnétiques, en fonc- tion de la course du flotteur, est très complexe, et leur produc- tion dépend des changements de la production en série des aimants permanents. Le désavantage du type décrit de séparateurs d'eau est la gamme insuffisante des pressions de marche et la petite quantité de l'eau évacuée.
Les séparateurs d'eau, qui sont construits sur le principe du flotteur dont le poids varie en fonction de- sa-position, et qui sontmunis d'un mécanisme pour le changement de .oids du flotteur, conçu sur le principe des vases eontinus basculants, sont très complexes, encombrants et n'assurant pas la fonction présumée pendant la marche.
L'invention a notamment pour l'objet un séparateur d'eau mécanique pour l'évacuation de 1 eau des conduites de gaz de dépression, muni de fermetures de liquide commandées ¯par L'action au-liquide à évacuer et par les variations de pression dans- la, chambre d'un flotteur, séparateur caractérisé par un flotteur mobile de commande, avec son poids de stabilisation, re lié à un organe de fermeture de l'entrée d'air de l'atmosphère am- biante et à un organe de fermeture du canal d'aspiration qui raccorde la c@ bre du flotteur avec la conduite de déga- sage,
un bras d'un levier à deux bras commandant alternative- lient la fermeture de l'entrée d'air et la fermeture du
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canal d'aspiration en fonction de la position du flotteur de commande, ce qui améliore le fonctionnement de 1-'appareil et en accentue la longévité.
Le flotteur pivotant est placé avec son poids de stabilisation dans une chambre de flotteur , et il peut pivoter entre deux limiteurs de course. Il est relie avec un bouchon du tuyau d'entrée d'air de l'atmosphère ambiante et avec un bouchon d'une conduite d'aspiration qui raccorde la chambre du flotteur avec la canalisation à dégager. Le bouchon d'entrée d'air et le bouchon de la conduite de suction, sont commandés, en fonction de la position du flotteur, par le levier à deux bras.
L'évacuation de l'eau des systèmes de dégazage miniers, peut ainsi être automatisée sans fourniture d'énergie à l'aide du séparateur d'eau, selon l'inven- tion. Jusqu'à maintenant, on a utilisé des séparateurs d'eau. commandés manuellement, parce que, aucun des séparateursd'eau connus ne convient pour les conditions minières. Par 'automatisation des séparateurs d'eau, une réduction du nombre des opérateurs est réalisée, et on supprime les temps morts dans les chantiers miniers, ces temps morts étant provoqués par la présence du gaz dans les chantiers dégages et dans les chantiers qui les suivent dans la direction du courant d'air.
Ces chantiers de dégazage sont remplis par le gaz, parce que l'eau n'est pas évacuée à temps, ce qui produit des bou- oxions d'eau dans la conduite de dégazage et empêche son fonctionnemont. Surtout, on supprime les temps morts qui se produisent après les postes de repos et on élevé la sécurité de travail dans les chantiers miniers où, de temps en temps, le-- coups de grisou se produisent pendant les travaux à explosif.
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L'invention s'étend, galenent, aux caractéristiques résultant de la description ci-après et des dessins joints, ainsi qu'à leurs combinaisons possibles.
La description détaillée ciaprès est faite avec les dessins ci-joints, dans lesquels : la figure 1 est une coupe longitudi- nale verticale schématique du séparateur d'eau avec le sché- ma de branchement à une tuyauterie de dégazage. les figures 2, 3 et 4 représeentent des coupes longitudinales du mécanisme de commande avec un flotteur dans les phases successives de son action, en fonc- tion du niveau de l'eau dans la chambre du flotteur.
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Une soupape d'entrée à boulet comportant ut- (J le siège 4 et le boulet 5 librement placé dans la cage 6Jsi7' : tuée dans la chambre cylindrique du flotteur 1 (figure 1).
Le siège 4 est relié avec une conduite d'entrée 3, terminée. par l'entrée d'eau 2. Le flotteur de surpression 8 avec un élément de fermeture 9 vient s'appuyer par son poids propre sur le siège 7 dans la chambre du flotteur 1. Le flotteur 8 est guidé par des ailettes 10 et par le guide 11. Le siège 7 est situé dans un canal de sortie 12 terminé une soupape de sortie à boulet qui se compose d'un siège 13 sur lequel le boulet 14 vient s'appuyer par son poids propre, le boulet 14 étant librement mobile dans la cage 15.
La chambre du flotteur est hermétiquement fermée par un couvercle arrière 16 décote de l'entrée d'eau 2,
Le flotteur tournant 18 estmonté excentriquement sur un tourillon 17 monté sans jeu dans la chambre 1. Le poids de stabilisation 19 est monté excentri- quement dans le flotteur 1$. Une des bases du flotteur
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cylindrique 18 est munie d'un pivot de compensation 20, d'un pivot d'équilibrage 22 t d'un pivot de commande 27. La butée inférieure 24 et la butée supérieure 26 sont montées sur la surface latérale du flotteur 18.
Le poids.de stabi- lisation 19 et le pivot d'équilibrage 22 sont situés dans un plan passant par le tourillon 17, ce plan étant incliné, . par rapport au plan vertical, d'un a.ngle dont la valeur cons- titue la moitié de l'angle de pivotement du flotteur de commande 18 d'une position extrême à l'autre. Ces deux posi- tions extrêmes du flotteur 18 sont assurées par les butées 24, 26 qui butent sur un limiteur de course fixe 25,
Le pivot de compensation 20 et le pi- vot de commande 27 sont situés dans un plan qui passe par le tourillon 17 et qui est incliné (par rapport au plan ho- rizontal) d'un angle dont la valeur constitue un demi de . l'angle de pivotement du flotteur de commande 18. Les an- gles d'inclination des deux plans nommés ont le même sens et la même direction.
Le pivot de compensation 20 porte le poids de balance 21.Le contrepoids 23 est monté sur le pivot d'équilibrage 22. Le pivot de commande 27 est lié au-. moyen d'une tige de traction 28 avec un pivot 29 du levier à deux bras 30. Un des bras porte le pivot antérieur 32 de la tige de levage 33 d'une fermeture 35 de l'air et le pivot dé- placable 38 de la tige de levage arrière 39 de la fermeture 41 d'un canal d'aspiration 42.' Le second bras porte un con- trepoids de fermeture 31.
Le guide arrière 34 de la tige de. levage 33 et le guide 40 de la tige de levage arrière 39 sont logés dans la tête 37, dans laquelle il y a une entrée d'air 36 et un canal d'aspiration 42 terminé par le fileta- ge 43.
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La chambre du i'lot. :"our 1 Of. t a:râ.:C:'i;...
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quement fériée par le couvercle 44 décote du flotteur do
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cO!:!r.land.e 18.
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Le séparateur d'eau, selon 3 invention,
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est relié au noyen d'un flexible lez r:V8C un uY , d'eau 46 inséré dans la conduite dû dosasse 45. En r.:fJme tOr.1J.:J, le séparateur d'eau, selon l'invention, est raccord au ucycn d'un flexible .$ à la conduite de d&grtZ3GO 45.
Le Í''1o.21g0 aspiré du grisou avec l'air et l'eau qui ost. o:ltra1.nú0 dans des trous de dégazage, s'écoule dans la conduits du c34t;r:r::û 45 (fisuro 4), travers e purgeur d'eau je ou l'eau .-'sse Cfir;uro rur::;clur d'eau -1 If, - .1,;,::3130 par le flexible 47 dans la chanbre du flotteur 1. Si cette chambre est vide, le flotteur Ce cor::J...3!1de 1û "e trouve dans la position selon la fisure 2. Le levier à deux brnc 30 est maintenu au moyen du pivot 29 dans une i,ouitiol1 -belle que la fermeture 35 ferme l'entrée d'air 36 de 1..-::..ro ambiante. Le canal do suctiol1 4- est ouvert, la clt:;c'r du flotteur 1 est reliée à la conduite do d6GaslGo 45. La ;'1';';13sion dans la chambre du flotteur 1 est ":4;.1o & cullo glans la conduite do' ûe:;a s;3c 'ì.5.
L'oau du J.,ur(cnr ;'o:'u 1i6, 5<#is l'action de sa A:2'OS â3.Cl: l1ydroskrtiq'o, soulève le b::t:;.ot 5 et-, rentplit la chambre du i'lot iscui, 1. Lu b(,;:J1ùt Il} ri2'.:1? lu siège 1:3 sous l'action de son j;rà;: lJ!'r:fr:; :>1; :;('Ut L'eT"=:t de la pression l.lar,,- In. chahloro du flotteur 1.
.2ugin<1 Je niveau de l'bau .1;.; la Cl.v.,"" bre du flotteur 1 nonte, la é au3. :s c r 9Fr ?:.,(zr nul' ].;h f'iottour do ^ui'i-3':=... sf ;,u=#.,eiit , 10 '2c¯i.,;ajl ù:Jt I\!1üVtJ, l'úlômont do fvl:,.tur0 S< ouvre le ;3il',C? Ü1. l'ù<,u 1-.out.l:1C-: û0r dans la C;1,UÜ rl0 :'f72 vli:..'u'21 i.;t:1; ,yii' ? lo n.Y'.J:1t du l'uau dans la chambre du floteour 1 xi;,r2z: la l'N;E:Lcl1 du
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flotteur 18, sur lequel la poussée d'Archimède croissant agit pendant la montée do l'eau. A l'instant où la poussée de l'eau sur le flotteur de commande met en balance les forces au centre de gravit et quand elle vainct le frottement de pivotement dans le tourillon 17, le flotteur de commande 18 commence sa rotation dans le sens positif.
La rotation du flotteur de commande 18 est continuellement accélérée par la différence croissante entre la poussée et les autres forces agissant sur le flotteur de commande 18. La différence croissanté des forces agissant sur le flotteur de commande 18 est provoquée par le fait que la composante d'une force au contre de gravité du flotteur de commande 18 / causée,par le poids do stabilisation 19 diminue / on fonction dela position du flotteur 18 plus rapidmement que la poussée d'Archimède.
Pendant le pivotement du flotteur de commande 18 dans le sens sinistrorsum, le pivot 29 perd sa hauteur et le levier à doux bras 30 pivote autour du pivot
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ci nt6riour 32 jusqu'au moment ( la fermeture 41 ferme le canal d'aspiration 42 (figure 3). Le pivotement du levier à doux bras est causé par le changement de la position du pivot 29 et par Inaction du contrepoids de fermeture 31. Le levier à doux bras 30 continue son mouvement autour du pivot dépla- qable 38 et la turc d'air 35 s'éloigne de centrée d'air 36 qui n'ouvre do plus on plus, jusqu'au moment où la butée supérioure 26 rencontre la partie supérieure du limiteur de course 25.
Le flotteur de commande 18 s'arrête (figure 4). Le l'aspiration 42 est ainsi ferme. L'air atmosphérique passo par l'ontrée d'air 36 dans la chambre do flotteur 1 où la dépression @ diminue. La pression hydrostatique dans la conduito d'ontrée 3, n'est pas suffisante pour pouvoir
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vaincre la différence des pressions dans le siège 4 et du poids du boulet 5 qui ferme le siège 4. La chambre du flotteur 1 est entièrement formée de coté de la conduite de 'dé- gazage 45.
Pendant la pénétration suivante de l'air atmosphérique par l'entrée d'air 36 dans la chambre 1, l'eau - au moyen de la pression hydrostatique - soulevé le boulet 14 du siège 13 et elle s'écoule. A l'instant où la poussée de l'eau sur le flotteur de commande 13 - à cause de la baisse du niveau de l'eau dans la chambre du flotteur 1 - tombe à un point tel que les forces agissant au centre de gravité du flotteur de commande 18 vainquent la poussée et le frottement de pivotement dans le tourillon 17, le flotteur de commande 18 commence sa rotation dans le sens
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deJrorsum.
Le pivotement du flotteur de commande 18 est accéléré par la différence croissante des forces 0--- 2-3 con- tre de gravité, cette différence des forces étant provoquée par le fait que la composante de la force du poids de sta- bilisation 19 qui y produit un effet augmente plus vite que la poussée en fonction de la position du flotteur de comman- de 18.
Pendant le pivotement du flotteur de commande 18, dans le sens dextrorsum, le pivot 29 monte et le levier à deux bras 30 pivote autour du pivot déplaçable 38. Le contrepoids de fermeture 31 monte. A l'instant où la fermeture d'air 35 ferme l'entrée d'air 36 (figure 3), le levier à deux bras 30 continue son pivotement autour du 1-il-
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1 vot antérieur 32. La fermeture 41 ouvre le canal d'aspira" <\eM.u . rd tion 1r2. A l'instant où la butée inférieuro 24 l, le limiteur de course 25, le flotteur de commande 18 s'arrête.
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L'entrée d'air 36 est fermée. L'air qui se trouve dans la chambre du flotteur 1 est aspiré par le canal d'aspiration 42 et' coule dans la tuyauterie collectrice 45. La pression dans la chambre du flotteur 1 tombe. La pression hydrostatique dans la chambre du flotteur 1 n'est pas suffisante pour pouvoir vaincre la pression atmosphérique et le poids du boulet 14. La chambre du flotteur 1 est entièrement fer- mée à l'égard de l'atmosphère.
Pendant la diminution suivante de la pression dans la chambre 1 du flotteur, la pression hydrostatique de l'eau dans le canal d'aspiration 3 vainc% la pression dans la chambre du flotteur 1 et le poids du boulet 5. La chambre du flotteur 1 se remplit de nouveau avec l'eau du purgeur d'eau 46. Le cycle do l'action du séparateur d'eau mécanique pendant la dépression dans la tuyauterie @
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collectrice est ainsi fermé et il se répète automatiquement..
"%- 1 -re pour l'action CI) :La ;-'11 :::J: 1: ion nécessaire :pour l' act.on correcte du séparateur d'eau, selon l'invention, est que les dimensions du flotteur de commande 18 et du poids de stabilisation 30, sont choisier on fonction de '''motion du levier à deux bras 30 et de la poussée d'Archimède du liquide dans la chambre du flotteur 1 sur le flotteur de commande 18 @ entre ses deux positions extrêmes limitées par la butée in- férieure 24 et par la butée supérieure 26, En cas d'accrois-
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sor.ient de la pression dans la tuyauterie collectrice, le 't flotteur de surpression 8 marche le principe des purgeurs . à flotteur dans les systèmes à vapeur.
Le flotteur de comman- de 18 se trouve dans la position de la butée inférieure 24 (figures 1 et 2). Dans les cas de la surpression dans la tuyauterie collectrice, la poussée du flotteur 8 n'est pas
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suffisante pour pouvoir ouvrir le si<:,A 7. Dans ces condi- -Lionsl'entrée d'air 36 peut etre munie d'une soupape de retenue.
Dans ces cas de surpression élevée qui est provoquée par une émission instantanée du grisou au- dessus de la limite de l'action du flotteur de surpression 8,
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le séparateur d'eau renouvelle autonatiqucsont son action après 1'abaissement de la surpression à la limite supérieure de l'action du flotteur de surpression 8,
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Les dimensions du s6F,,rateur d'cu selon l'invention, peuvent être choisies pour la (.pression jusqu'au vide absolu même pour les grandes quanités de 'eau évacuée.
Quand on utilise les fermetures à boulot dans
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les systèmes à eau, on peut atteindre 3 a Marche de sécurité même dans les conditions de la pollution de l'oau évacuée, cette pollution étant provoquée les des ro-
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chefs qui sont entraînes dans les trous de désaxpe.
Le séparateur d'eau, selon l'invention, est convenable surtout pour le drainage des systèmes de dégazage miniers au fond, ainsi qu'au jour. Si en raccorde
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la conduite d'air comprimé, cvo3-,iue.ic:¯,ioL la conduite du gaz inerto à l'entrée d'air ;:ti,ios;.i;éiaiquc 36, le séparateur d'eau peut être utilisé corozo poi:ii.e 2otir le transport du liquide évacué dans les endroits plus é1aiàn-lJ ou -ans loa endroits do la position lus hautj / en nuppoNnnb qu'en déli- vre sans cosse l'air oc.LriiUé ou le j=;:;r iîrt.
Les tourillons ,;u..>;>;it: ûtru reuln-cés paréos silontbiocs s ; G..t311(311i <ii;>,vi.5i;JtY;ôis. OnHUpri!.t<3 ainsi le .1. x.i i. (i,lii du ivotohtont et nn réduit Ce y; lâwJti,,'ïi dos éléments avec pour conséquence un *,crnissei>ict>1, :sNu:,ic=. du In duréo de service du s3ar;atlr d'oau.
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Bien entendu,, l'invention n'est pas li- mitée aux exemples de¯ réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.