Purgeur de vapeur à flotteur fermé

Le purgeur à flotteur fermé est un dispositif mécanique dans lequel un purgeur fonctionne grâce à la différence de densité de la vapeur. Dans ce dispositif, une soupape contient une bille flottante. Lorsque le corps de la vanne est rempli de liquide, la bille flotte sur le liquide. Une tige de fer est utilisée pour relier la bille flottante à la vanne de sorte qu'elle puisse ouvrir la vanne lorsque la bille flotte vers le haut. Si le niveau de condensat est bas, la vanne est remplie de vapeur. La vapeur pousse alors la bille vers le bas, ce qui ferme la vanne. De plus, la soupape peut permettre un débit de vapeur à un taux ajusté ou contrôlé. Le purgeur de vapeur à flotteur fermé est un dispositif utilisé pour séparer la vapeur de l'eau. Les purgeurs de vapeur à flotteur fermé sont destinés à empêcher le gaspillage de la vapeur. L'air et le condensat présents dans la vapeur d'une installation à vapeur ont certains effets néfastes sur les performances de l'installation. Ces effets comprennent l'occupation de l'espace de chauffage qui pourrait être occupé par la vapeur et la formation de films d'eau sur la surface de chauffage ou de poches d'air qui limitent le transfert de chaleur.

Figure : Purgeur de vapeur à flotteur fermé.

 

Fonctionnement d'un purgeur à flotteur fermé

Un purgeur à flotteur fermé est constitué d'une soupape et d'un mécanisme qui ouvre ou ferme la soupape pour évacuer le condensat de la conduite sans laisser échapper de vapeur. Le purgeur à flotteur fermé est installé à un point bas du système à purger. Le purgeur à flotteur fermé et le flotteur sont reliés de manière à ce que le purgeur s'ouvre lorsque le flotteur s'élève. Lorsque le purgeur fonctionne, de la vapeur mélangée à de l'eau s'écoule dans la chambre du flotteur. L'eau étant plus dense que la vapeur, elle tombe au fond du purgeur. Le niveau d'eau s'élève alors. L'élévation du niveau d'eau entraîne le soulèvement du flotteur, qui soulève alors le clapet et ouvre la vanne. Cela force le condensat à s'écouler tandis que le flotteur descend vers une position plus basse, ce qui entraîne la fermeture de la vanne avant que le niveau de condensat ne soit trop bas pour permettre à la vapeur de s'échapper. Le condensat qui sort du purgeur est renvoyé dans le système d'alimentation par l'intermédiaire de ce purgeur. 

Fonctionnement d'un purgeur à flotteur fermé

 

Spécifications des purgeurs à flotteur fermé

Certains facteurs influencent les spécifications minimales des purgeurs à flotteur fermé pour la température, la pression, le matériau, la capacité d'évacuation et le type de raccordement. Ces facteurs sont examinés ci-dessous.

Matériau du corps 

Le matériau des purgeurs à flotteur fermé est un facteur très important à prendre en compte lors de l'achat d'un purgeur. La sélection du matériau dépend de la pression et de la température maximales de fonctionnement dans l'environnement, de l'emplacement de l'évacuation du condensat et des exigences en matière de maintenance minimale. Les fabricants de purgeurs à flotteur sphérique sélectionnent le matériau permettant d'atteindre la pression maximale, le test de pression et la température de la tuyauterie. Les matériaux utilisés pour rendre le couvercle, le corps et les autres parties du purgeur à flotteur fermé résistant à la pression ne sont pas différents de ceux utilisés dans d'autres vannes. Ces matériaux comprennent l'acier inoxydable, l'acier au carbone, la fonte ductile ou la fonte grise. La température et la pression maximales applicables au matériau du corps ne sont pas toujours équivalentes à la température et à la pression maximales de fonctionnement d'un purgeur à flotteur fermé. En effet, la température et la pression maximales de fonctionnement peuvent être limitées par la résistance à la température/pression d'autres composants tels que les joints et les pièces internes. 

Taille 

Un purgeur de vapeur à flotteur fermé doit correspondre à la taille de la tuyauterie à la sortie de l'appareil qui fournit le condensat à ce purgeur. La tuyauterie de condensat sur la décharge de l'équipement fournissant le condensat au purgeur doit être dimensionnée selon les détails du tableau ci-dessous. La taille du purgeur à flotteur sphérique ne doit pas être inférieure à celle du tuyau de sortie de l'équipement, car cela peut entraîner une accumulation d'eau et des dommages ou des problèmes de chauffage. De même, la taille de la conduite à la sortie du purgeur à flotteur fermé ne doit pas dépendre de la taille du purgeur, mais plutôt être conçue pour produire le débit nécessaire et limiter la perte de pression pour un écoulement diphasique.

Type de connexion 

La plupart des utilisateurs de vapeur ont besoin d'un purgeur à flotteur fermé fileté, à brides ou à emboîtement soudé pour des raccordements basés sur les spécifications et les codes nationaux, d'entreprise ou industriels standard. Les raccords filetés sont moins chers que les raccords à brides. Cependant, les raccords filetés doivent être vissés lors de l'installation, ce qui signifie que le tuyau de sortie du purgeur doit être déconnecté ou utiliser un raccord union pour faciliter le remplacement du purgeur. Lors de l'utilisation de raccords filetés sur un purgeur à flotteur fermé, les filetages utilisés doivent être conformes aux normes officielles afin de réduire les mauvaises connexions sur la canalisation raccordée. Les purgeurs à flotteur fermé avec raccords à souder sont parfois préférés dans certaines installations à vapeur pour limiter le niveau de fuite de vapeur. Cependant, ces connexions sont difficiles à désinstaller lors du remplacement et ont tendance à avoir des coûts de maintenance plus élevés. Un purgeur à flotteur fermé avec un raccord à bride est facile à démonter et à remplacer si le purgeur est de taille et de dimensions égales face à face. Une fois que les spécifications du purgeur ont été établies en fonction de l'environnement et des conditions de fonctionnement, l'étape suivante consiste à déterminer la capacité de décharge et le facteur de sécurité appropriés. 

 

Types de purgeurs à flotteur fermé

Purgeur de vapeur à flotteur fermé libre 

Le type simple de purgeur de vapeur à flotteur fermé est un purgeur à flotteur fermé libre. Ce purgeur est illustré dans la figure ci-dessous. Le condensat pénètre dans le purgeur à flotteur sphérique par l'entrée au point A. Cela entraîne une augmentation du niveau d'eau et le flotteur au point B est soulevé du point C. Cela permet au condensat de s'écouler librement par l'orifice de la soupape au point D. Lorsque le flux de condensat diminue, le niveau d'eau dans le purgeur à flotteur sphérique baisse et la bille commence à couvrir le point de sortie D. Après avoir évacué tout le condensat, la bille couvre l'orifice, ce qui empêche la perte de vapeur. L'action du flotteur permet d'améliorer l'évacuation continue par rapport à la quantité de condensat qui atteint le purgeur à flotteur fermé. Ce type de purgeur à flotteur fermé libre présente l'avantage de nécessiter peu d'entretien, car il n'y a pas de composants défectueux. Cependant, la sortie du purgeur à flotteur fermé est maintenue plus basse que l'entrée. Cette conception permet d'obtenir une étanchéité à l'eau qui limite l'écoulement de la vapeur dans le purgeur. En outre, ce joint n'évacue pas l'air du purgeur par l'orifice principal. Il faut donc prévoir un autre robinet d'air manuel au point E. L'autre problème associé à un purgeur à flotteur fermé libre est qu'il est difficile d'obtenir une bonne assise de la sphère sur un petit orifice de sortie. 

 

Figure : Purgeur de vapeur à flotteur fermé libre.

 

Purgeur de vapeur à flotteur fermé à levier

Il s'agit d'un type de purgeur de vapeur à flotteur sphérique dans lequel le condensat pénètre dans le corps par l'entrée A et la bille B est soulevée lorsque le niveau de l'eau augmente. La bille est reliée à la vanne de sortie au point D par l'intermédiaire du bras du flotteur au point C. La vanne de sortie s'ouvre car le condensat soulève la bille. La position de la vanne change en fonction du niveau d'eau dans le corps, ce qui permet une évacuation continue du condensat pour toute charge qui tombe dans la capacité maximale de ce type de purgeur. Lorsque la charge de condensat diminue, la vapeur augmente pour atteindre le purgeur, le flotteur descend en position basse. Le clapet est fixé contre le siège afin d'éviter toute perte de vapeur. Le principal problème associé à ce purgeur est qu'il ne peut pas se décharger par la vanne principale lorsqu'il démarre. 

Purgeur de vapeur à flotteur fermé à levier

À moins que les fabricants de purgeurs à flotteur fermé ne prévoient un mécanisme permettant d'évacuer l'air du système, le condensat ne pourra pas s'écouler dans le purgeur, ce qui le rendra lié à l'air. Les fabricants de purgeurs à flotteur fermé à levier conçoivent parfois le purgeur avec un robinet manuel au point E. Toutefois, ce robinet manuel doit être actionné manuellement à chaque fois que la vapeur est activée. 

Purgeur d'air thermostatique à flotteur fermé

Il s'agit d'un purgeur de vapeur à flotteur fermé avec un évent d'air automatique au lieu d'un robinet manuel comme pour le purgeur à flotteur fermé à levier. L'évent d'air est situé dans l'espace de la vapeur au-dessus du niveau du condensat. Une fois que l'air initial est libéré, il est fermé jusqu'à ce que de l'air et d'autres gaz non condensables s'accumulent pendant le fonctionnement normal, ce qui provoque son ouverture et réduit ainsi le mélange de température entre la vapeur et l'air. Ce type de purgeur à flotteur fermé à évent d'air thermostatique présente l'avantage d'augmenter la capacité du condensat lors d'un démarrage à froid.

Purgeur d'air thermostatique à flotteur fermé

 

Applications du purgeur de vapeur à flotteur fermé 

• Utilisé dans un échangeur de chaleur pour améliorer le transfert de chaleur. 
• Ils sont utilisés dans les fours de chauffage. 
• Batteries de chauffage et aérothermes. 
• Drainage des séparateurs. 
• Utilisé dans les cylindres de séchage. 
• Réservoirs de chauffage. 
• Presses chauffantes pour transférer la chaleur sur une surface. 

 

Avantages du purgeur à flotteur fermé 

• Évacuer immédiatement le condensat indépendamment des variations de pression de la vapeur, en particulier en cas d'utilisation d'un purgeur d'air automatique. 
• L'évacuation du condensat se fait en continu à la température de la vapeur. C'est donc le premier choix pour une utilisation où le taux de transfert de chaleur est élevé lorsque l'on chauffe la surface disponible. 
• Il traite les charges de condensat légères et lourdes et n'est pas affecté par les fluctuations soudaines et importantes de la pression ou du débit. 
• Résistant aux coups de bélier. 
• Ces pièges peuvent évacuer l'air librement, en particulier lorsqu'un purgeur d'air automatique est utilisé. 
• Les fabricants de purgeurs à flotteur sphérique les conçoivent avec une grande capacité pour une variété d'applications. 

 

Inconvénients du purgeur à flotteur fermé

• Susceptible d'être endommagé par un gel excessif. 
• Ces purgeurs nécessitent diverses pièces internes pour fonctionner dans différentes plages de pression. 
• Si ces purgeurs sont soumis à une pression différentielle supérieure à la plage de pression de conception, ils peuvent se fermer et ne laisser passer aucun condensat. 

 

Dépannage d'un purgeur à flotteur fermé 

fuites de vapeur vive

• Des saletés se sont déposées sur le siège de la soupape. Placer un filtre séparé avant le purgeur à flotteur fermé. S'assurer que la crépine est correctement retirée et nettoyée. Inspecter la tige et le siège pour vérifier qu'il n'y a pas de dépôt de saleté et nettoyer la surface. 

Ne pas évacuer les condensats 

• Le flotteur du ballon est percé. Le flotteur se remplira d'eau et perdra sa flottabilité, ce qui empêchera la bille de s'élever et de flotter sur l'eau. Le piège s'étouffe alors. Il faut donc remplacer la boule du flotteur par une autre. 
• Faible pression différentielle. Une faible pression différentielle peut facilement être annulée par une contre-pression. Ainsi, le purgeur à flotteur sphérique n'évacuera pas de condensat. Pour éviter cela, veillez à ce que la pression différentielle soit maintenue à un niveau élevé, comme recommandé. 

 

Résumé 

Un purgeur à flotteur fermé est un type de purgeur mécanique. Ce purgeur est utilisé pour séparer la vapeur de l'eau. Un purgeur à flotteur fermé fonctionne en ouvrant une vanne pour permettre l'écoulement du fluide. En même temps, le purgeur empêche la vapeur de s'échapper. Un purgeur à flotteur fermé contribue à éviter le gaspillage de vapeur. Un purgeur à flotteur fermé est composé de deux éléments : une soupape et un siège. La soupape offre un orifice variable vers lequel le condensat est évacué. Le second élément permet de fermer ou d'ouvrir la soupape qui détermine si le fluide doit être évacué ou non. La séparation des fluides se fait en appliquant le concept de différence de densité. Le purgeur à flotteur sphérique permet de séparer l'eau et la vapeur car l'eau est plus dense que la vapeur. Ce purgeur utilise une boule flottante. Lorsque le purgeur est rempli de liquide, la bille flotte sur celui-ci. Le flottement de la bille ouvre une vanne qui permet au condensat de s'écouler. Lorsque le niveau de condensat est très bas, le purgeur se remplit de vapeur. La vapeur pousse alors la bille vers le bas pour fermer le robinet-vanne. 

Les trois types de purgeurs de vapeur à flotteur fermé sont le purgeur thermostatique à évent d'air, le purgeur à levier et le purgeur à flotteur fermé libre. Ces purgeurs sont utilisés dans de nombreuses applications telles que les presses chauffantes, les réservoirs chauffants, les échangeurs de chaleur, les cylindres de séchage, etc. Les purgeurs de vapeur à flotteur fermé sont préférés en raison de leurs propriétés telles que la résistance aux coups de bélier, leur grande capacité, leur capacité à évacuer le condensat à la température de la vapeur et leur capacité à évacuer le condensat dès qu'il se forme.