Purgeur thermodynamique

Un purgeur thermodynamique est constitué d'une pièce mobile. Cette pièce est un disque en acier inoxydable qui sert de soupape. Ce purgeur fonctionne grâce à l'effet dynamique de la vapeur de revaporisation. Un purgeur thermodynamique est de conception simple et convient parfaitement aux applications à moyenne et haute pression. Ce purgeur est petit, sans effet de coup de bélier, et il peut être installé dans n'importe quelle position, qu'elle soit verticale ou horizontale. Les fabricants de purgeurs thermodynamiques conçoivent des purgeurs compacts et polyvalents pour une large gamme de pressions. Ces caractéristiques font que les purgeurs thermodynamiques sont de plus en plus utilisés dans les applications de traçage, les processus légers spécifiques et les applications de vapeur goutte à goutte.

Figure : Purgeur de vapeur thermodynamique.

 

Comment fonctionne un purgeur thermodynamique ?

Les deux principaux types de purgeurs thermodynamiques sont les purgeurs à disque et les purgeurs à impulsion. Le purgeur à disque possède une soupape qui s'ouvre et se ferme en fonction des changements de force qui se produisent sur une soupape à disque plat. Pour le purgeur à impulsion, le mouvement du disque du piston est utilisé pour contrôler le débit. Le purgeur thermodynamique à impulsion peut être réglé pour augmenter ou réduire le débit. Ces deux types de purgeurs thermodynamiques éjectent le condensat par intermittence. 

Fonctionnement des purgeurs thermodynamiques à disque et à impulsion

 

Types de purgeurs thermodynamiques

Il existe deux types de purgeurs de vapeur thermodynamiques : le purgeur à disque thermodynamique et le purgeur à impulsion thermodynamique. Parmi ces deux types de purgeurs, le plus courant est le purgeur à disque. Le purgeur à impulsion n'est pas courant car il a tendance à laisser échapper de la vapeur et il peut tomber en panne en présence d'une petite quantité de saleté qui obstrue le canal pilote. 

Ouverture et fermeture d'une soupape à disque dans un purgeur à disque thermodynamique

 

Lorsque la vapeur se déplace à grande vitesse sous le disque de la soupape, elle provoque une diminution de la pression sous la soupape. Le disque est alors forcé sur le siège de la soupape en raison de la forte pression dans la chambre et la soupape se ferme. Dans un purgeur à disque thermodynamique, la vapeur contrôlée peut être de la vapeur vive ou de la vapeur de revaporisation. Lorsque le condensat pénètre dans le purgeur et change de phase en raison de la réduction de la pression, on parle de vapeur instantanée. Lorsque la charge de condensat est très faible ou si la conception du purgeur est suffisamment compromise pour ne pas se prémunir contre la perte de vapeur, on parle alors de vapeur vive. Les fabricants de purgeurs à disque thermodynamique ont tendance à utiliser la meilleure conception possible pour éliminer ou minimiser l'utilisation de la vapeur vive afin que le purgeur puisse fonctionner en utilisant de la vapeur dans la mesure du possible. La vapeur de contrôle de la chambre de pression exerce une force vers le bas sur la surface supérieure du disque de soupape, qui est égale au produit de la pression et de la surface (pression*surface). Sur la face inférieure du disque de soupape, la vapeur contrôlée fait baisser la pression sous le disque en raison de sa vitesse élevée (selon le principe de Bernoulli, l'augmentation de la vitesse entraîne une réduction de la pression). Les fabricants de purgeurs à disque thermodynamique conçoivent le purgeur de manière à ce qu'il ferme le condensat à une température proche de celle de la vapeur. Cela se produit lorsque le condensat accumulé est évacué. Une fois que la force de fermeture est suffisamment élevée pour surmonter la force d'ouverture, le purgeur se ferme. 

Fonctionnement d'un purgeur à disque thermodynamique

 

Purgeur de vapeur à impulsion thermodynamique 

Un purgeur de vapeur à impulsion thermodynamique est un purgeur de vapeur qui ne peut pas assurer une fermeture étanche. En tant que tel, son utilisation est limitée par rapport au purgeur à disque thermodynamique qui est courant sur le marché. 

Comment fonctionne un purgeur de vapeur à impulsion thermodynamique ? 

1. Le purgeur à impulsion thermodynamique est constitué d'un piston creux. Le piston est associé à un disque de piston qui travaille dans un piston conique qui agit comme un guide. 
2. Lors du démarrage de ce purgeur, la soupape principale s'appuie sur son siège. Cela permet de laisser un passage d'écoulement via le jeu du piston et du cylindre et le trou dans la partie supérieure du piston. 
3. Lorsque le condensat et le débit d'air augmentent, ils exercent une force sur le disque du piston, ce qui a pour effet de soulever la soupape principale de son siège et d'augmenter le débit. 
4. L'autre partie du condensat s'écoule par l'interstice entre le disque et le piston, passe par le point E et s'échappe par la sortie. 
5. Lorsque le condensat s'approche de la température de la vapeur, une partie se transforme en vapeur lorsqu'elle s'écoule par la fente. 
6. Cette pression est évacuée par le trou au point F, mais elle crée une pression intermédiaire au-dessus du piston. Cela permet de positionner efficacement la soupape principale de manière à ce qu'elle puisse répondre à la charge. 
7. Le purgeur peut être modifié en déplaçant le point B du piston par rapport au siège du purgeur. Cependant, le purgeur peut être affecté par la contre-pression.     

Purgeur de vapeur à disque thermodynamique 

Dans un purgeur à disque thermodynamique, le débit de condensat est contrôlé par un disque de soupape qui s'ouvre et se ferme contre un siège de soupape. Dans ce purgeur, le disque de soupape est détaché des autres parties du purgeur et repose sur le dessus du siège. Le siège de soupape est constitué de deux bagues de siège, la bague intérieure et la bague extérieure. La bague intérieure sert à séparer l'orifice d'entrée du fluide de l'orifice de sortie. Cela permet d'éviter les courts-circuits de vapeur vers la sortie. La fuite de vapeur de la chambre de pression par le disque vers la section de sortie est contrôlée par la bague extérieure. 

Comment fonctionne un purgeur à disque thermodynamique ? 

Ce type de purgeur présente des caractéristiques de fonctionnement irrégulières et cycliques. Un mécanisme de soupape composé d'anneaux de siège et d'un disque est utilisé pour s'ouvrir afin d'éjecter le condensat pendant quelques secondes, après quoi il se referme pour une durée plus longue jusqu'à ce qu'un nouveau cycle d'évacuation commence. L'action d'ouverture et de fermeture provient de la différence de force qui agit sur le bas et le haut du disque de la soupape. Les forces agissantes dépendent principalement des variations de pression et d'énergie cinétique des fluides généraux concernés, à savoir le condensat, l'air et la vapeur. Au cours du démarrage, les fluides entrants (air, condensat ou vapeur) exercent une force de levage/ouverture sur la face inférieure du disque de la soupape. La soupape se soulève alors et s'ouvre. Cela permet au condensat de s'écouler. En position ouverte, deux forces principales agissent sur la soupape à disque : une force due à la pression de la vapeur sur la partie supérieure du disque et une force due à la vapeur sous le disque. La vapeur qui agit pour ouvrir et fermer la vanne à disque est appelée vapeur de régulation.

 

Avantages des purgeurs thermodynamiques

Avantages du purgeur à disque thermodynamique 

• Ce type de purgeur peut fonctionner dans toute sa plage de fonctionnement sans qu'il soit nécessaire d'ajuster ou de modifier ses composants internes. 
• Des conceptions légères, compactes et simples, et la possibilité d'accueillir une grande quantité de condensat grâce à de grandes ouvertures. 
• Ils fonctionnent avec de la vapeur surchauffée et à haute pression et ne sont pas endommagés par les vibrations ou les coups de bélier. 
• L'utilisation de matériaux ferreux tels que l'acier inoxydable, connu pour sa grande solidité et sa résistance à la corrosion. 
• Ils sont très résistants au gel des condensats et ne subissent que rarement le gel lorsqu'ils sont installés avec un disque en position verticale, car ils se déchargent librement dans l'atmosphère. 
• La partie mobile est constituée uniquement d'un disque, ce qui rend l'entretien de ce purgeur très facile puisqu'il peut être effectué sans retirer le purgeur de sa ligne, mais plutôt en retirant le capuchon supérieur qui est fixé par des fils ou des boulons. 
• Ils émettent un clic lorsqu'ils s'ouvrent et se ferment. Cela permet de tester le piège avant de l'utiliser.

Inconvénients du purgeur de vapeur à disque thermodynamique 

• Pour fermer le disque de ce purgeur, il faut que la pression sous le disque soit faible. Cela n'est possible que lorsque la vitesse d'écoulement sous le disque est élevée. À une vitesse plus élevée, une pression différentielle plus importante est nécessaire. Ainsi, le purgeur à disque thermodynamique ne fonctionne pas bien lorsque la pression différentielle est très faible. 
• Ejecter de grandes quantités d'air lors du démarrage lorsque la pression d'entrée s'accumule lentement. Toutefois, si la pression augmente rapidement, l'air à grande vitesse fermera le purgeur, ce qui le rendra hermétique. Il en va de même si l'on utilise de la vapeur. 
• Il a tendance à être bruyant, ce qui limite son utilisation dans certaines zones telles que les salles d'opération ou à l'extérieur du service hospitalier. Si un purgeur à disque thermodynamique doit être utilisé, un diffuseur sera nécessaire pour réduire le bruit pendant la décharge.  
• La conception d'un purgeur à disque thermodynamique surdimensionné tend à augmenter le temps nécessaire à la réalisation d'un cycle, ce qui entraîne une usure accrue du purgeur. 

Avantages du purgeur de vapeur à impulsion thermodynamique 

• Grande capacité à traiter les condensats de leur taille. 
• Ces purgeurs sont capables d'évacuer de l'air sans être liés à l'air. 
• Ils peuvent être utilisés dans des applications de vapeur surchauffée et à haute pression. 
• Peut fonctionner sur une large gamme de pressions sans qu'il soit nécessaire de changer la taille de la vanne. 

Inconvénients du purgeur de vapeur à impulsion thermodynamique 

• Ils sont incapables d'assurer une fermeture étanche et produisent de la vapeur même à très faible charge. 
• Ne peut fonctionner avec une contre-pression supérieure à 40% de la pression à l'entrée.
• Les purgeurs de vapeur à impulsion thermodynamique sont facilement affectés par la saleté car le jeu entre le cylindre et le piston est très faible. 
• Ces pulsations des purgeurs de vapeur provoquent du bruit, des dommages mécaniques et des coups de bélier.

 

Applications du purgeur thermodynamique 

• Applications de goutte à goutte. Les purgeurs de vapeur thermodynamiques sont largement utilisés pour éliminer le condensat qui se forme dans les conduites de vapeur après que la vapeur a perdu son énergie thermique. Ces purgeurs sont largement utilisés dans les applications goutte à goutte en raison de leurs évents dans la canalisation qui éliminent l'air du système de tuyauterie. 
• Températures élevées ou drainage de conduites de vapeur dans la décharge du traceur. 
• Application du procédé. Les purgeurs de vapeur thermodynamiques sont utilisés dans les processus de transfert de chaleur tels que les échangeurs de chaleur ou les radiateurs pour éliminer l'air et le condensat. 

 

Dépannage d'un purgeur de vapeur thermodynamique 

Lorsqu'un piège est froid et qu'il n'y a pas d'écoulement 

• Très haute pression 

• L'orifice s'est élargi en raison de l'usure. Remplacer la valve. 
• Soupape de réduction hors d'usage. Remettre la vanne en ordre. 
• Mauvais fonctionnement du manomètre. Diminuer la pression du manomètre. 
• La conduite de retour présente un vide très élevé. Vérifier la pression du vide comme recommandé. 

• Pas de vapeur ou de condensat au niveau du purgeur thermodynamique 

• La canalisation est obstruée. Retirer les matériaux bloquants. 
• La vanne située en amont du purgeur de vapeur est défectueuse. Remplacer la vanne. 
• Crépine bouchée. Éliminer les saletés ou les matériaux bloqués dans la crépine. 

• Le mécanisme interne du piège est défectueux

• Remplacer le composant interne cassé du purgeur thermodynamique. 

• Le corps du piège est rempli de matériaux inutiles 

• Vérifier et éliminer la saleté ou tout autre matériau inutile dans le piège. 
• Installer le filtre avant d'utiliser le purgeur. 
• Nettoyer le filtre du purgeur si nécessaire

Lorsqu'un piège est chaud et qu'il n'y a pas de décharge 

• Le condensat n'arrive pas au purgeur 

• La soupape de dérivation du purgeur de vapeur thermodynamique fuit. Vérifier la vanne et la réparer.
• Le tuyau du siphon est cassé. Remplacer le tuyau cassé. 
• Le vide du chauffe-eau interrompt l'écoulement. Un casse-vide doit être installé entre le purgeur et l'échangeur de chaleur. 

Le purgeur thermodynamique est chaud et perd de la vapeur.

• Le clapet n'est pas en place 

• Les pièces de la valve sont usées. Remplacer la valve.
• Des saletés sont restées coincées dans l'orifice. Retirez la saleté. 

Purgeur de vapeur thermodynamique à écoulement continu 

• La taille du piège est très petite

• Utiliser un piège plus grand ou placer plusieurs pièges en ligne. 

 

Résumé 

Un purgeur de vapeur thermodynamique est un purgeur d'équipe polyvalent et compact conçu pour une large gamme d'applications sous pression. Ces purgeurs ont une conception simple et peuvent fonctionner en position verticale ou horizontale. Ces caractéristiques rendent les purgeurs thermodynamiques plus courants pour une utilisation dans différentes applications telles que le rinçage, le traçage et d'autres applications de processus légers. Les deux types de purgeurs de vapeur thermodynamiques sont le purgeur à disque thermodynamique et le purgeur à impulsion thermodynamique. Entre les deux, le type à disque est le plus utilisé car le type à impulsion a tendance à laisser échapper de la vapeur pilote et peut tomber en panne même en présence d'une faible quantité de saleté. 

Dans le purgeur à disque thermodynamique, l'écoulement du condensat est contrôlé par un disque de soupape qui s'ouvre et se ferme contre un siège de soupape. Cette soupape est détachée des autres parties du purgeur pour reposer sur le siège de soupape. Lors du démarrage d'un purgeur thermodynamique à impulsion, une soupape reposant sur le siège laisse un passage à l'écoulement par l'intermédiaire du jeu entre le cylindre et le piston. Lorsque le débit de condensat et d'air augmente, la soupape se soulève, ce qui augmente le débit. Ces purgeurs de vapeur thermodynamiques sont utilisés dans diverses applications telles que l'évacuation de traceurs, le drainage de gouttes et les applications de traitement, entre autres. Les purgeurs de vapeur thermodynamiques présentent d'excellentes caractéristiques qui leur confèrent plusieurs avantages par rapport à d'autres purgeurs, tels que la capacité à gérer un débit élevé, la capacité à travailler en surchauffe et à haute pression, la capacité à gérer l'évacuation de l'air, la capacité à travailler sur une large plage de pression, entre autres.