Brevet FR2426855A1 — publié le 19791221

La présente invention concerne un contrôleur de condensat destiné à être utilisé dans les systèmes de purge d'sppareil à Tapeur. Le brevet américain nO 3 828 843 décrit un séparateur d'eau de condensation du type à pot renversé modifié par l'adjonction d'une conduite fixe supplémentaire (appelée également tube d'extraction) disposée à l'intérieur du tube d'admission vertical classique servant à introduire la vapeur d'eau et le condensat dans le pot renversé du séparateur d'eau de condensation. L'extrémité supérieure de la conduite fixe supplémentaire est disposée à l'intérieur du pot renversé à un niveau vertical au-dessus de l'extrémité supérieure du tube d'admission classique. L'extrémité inférieure de la conduite fixe supplémentaire se termine en dehors de l'enveloppe du séparateur d'eau de condensation et est adaptée à être raccordée à une ligne d'évacuation de vapeur. La conduite fixe supplémentaire permet d'évacuer de manière continue une vapeur, sensiblement purgée de liquide, du séparateur. Il est de pratique courante de prévoir une soupape réglable, par exemple une soupape à pointeau, sur la ligne d'évacuation de vapeur pour contra ler la vitesse d'écoulement de la vapeur traversant la conduite fixe supplémentaire. Le but de cette conduite fixe supplémentaire est d'évacuer de manière continue du sRparateur, à une vitesse d'écoulement réglable contrôlable, un courant de vapeur de gaz non-condensables, de la vapeur instantanée et, éventuellement, une quantité limitée de vapeur vive. Par contre, le condensat est évacué du séparateur, de manière intermittente et séparément par rapport au courant de vapeur, grâce au fonctionnement normal du séparateur d'eau de condensation à pot renversé. Cette évacuation séparée du condensat et de la vapeur apporte des avantages importants en ce qui concerne le fonctionnement d'appareils utilisant de la vapeur. Toutefois, la structure antérieure présente certaines difficultés. Par exemple, le condensat doit monter jusqu a un niveau assez proche de l'extrémité inférieure du tube d'admission vertical pour que le condensat puisse être prélevé et entraîné vers le haut dans le tube d'admission par le courant de vapeur, lequel est constant. De ce fait, il se peut que la tuyauterie d'admission horizontale conduisant au contrôleur de condensat contienne un niveau élevé de condensat, ce qui est peu souhaitable. En outre, selon la structure antérieure, le condensat et la vapeur s'écoulent directement de la tuyauterie d'admission dans le pot renversé et, de ce fait, des surpressions brutales et d'autres anomalies se produisant dans le système de vapeur en amont se traduisent parfois par des chocs ou d'autres efforts brutaux qui, s'appliquant aux éléments du séparateur, risquent d'entraîner la détérioration ou une usure accélérée de ceux-ci. Un autre problème est que la structure antérieure ne peut pas assurer une séparation adéquate du liquide et de la vapeur qui traverse en continu le tube d'extraction. Ainsi, une certaine quantité de liquide est entrané par la vapeur dans le tube d'extraction. Cette situation est à éviter, notamment lorsque la vapeur traversant ce tube sert à alimenter un autre procédé utilisant de la vapeur situé en aval du contrôleur de condensat. En conséquence, un but de la présente invention est de réaliser un contrôleur de condensat perfectionné comprenant un séparateur d'eau de condensation à pot renversé muni d'un tube d'extraction, dans lequel il est possible de purger la tuyauterie d'admission raccordée au séparateur jusqu'à un niveau de liquide inférieur à celui réalisable jusqu'à présent et dans lequel il est prévu un espace de vapeur ou de gaz entre la tuyauterie d'admission et le tube d'admission conduisant au pot renversé pour améliorer les effets des irrégularités de pression se produisant dans la tuyauterie d'admission. Encore un but de la présente invention est de réaliser un contrôleur de condensat perfectionné, du type décrit ci-dessus, qui comprend des moyens perfectionnés destinés à empêcher l'entratnement de liquide par la vapeur traversant le tube d'extraction. Pour atteindre ces buts, un contrôleur de condensat conforme à l'invention comprend un séparateur d'eau de condensation à pot renversé muni d'un tube d'extraction, dans lequel il est prévu, au-dessous de la paroi inférieure du séparateur, une chambre servant d'espace de vapeur. L'extrémité inférieure du tube d'admission du séparateur s'étend de préférence jusqu'au voisinage du fond de l'espace de vapeur. La tuyauterie d'admission est raccordée à la chambre à proximité de l'extrémité supérieure de celle-ci. Un déflecteur concavo-convexe est monté audessus de l'extrémité supérieure du tube d'admIssion du séparateur pour renvoyer, vers la flaque de condensat se trouvant dans le séparateur, le courant de liquidevapeur qui arrive pour que le courant traversant le tube d'extraction soit sensiblement purgé de liquide. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin dans lequel la figure unique est une vue verticale centrale en coupe du contrôleur de condensat. Le contr81eur de condensat 10 représenté sur le dessin comprend une enveloppe extérieure 11 constituée par une paroi inférieure 12, une paroi latérale cylindrique 13, une bride de montage 14 fixée, par soudage par exemple, sur l'extrémi- té supérieure de la paroi latérale et une plaque de fermeture 16 fixée à la bride 14 à l'aide de boulons 17. Un raccord 18 est fixé, par exemple par soudage, sur la surface supérieure de la plaque de fermeture 16. Ce raccord 18 communique avec une ouverture 19 prévue dans la plaque de fermeture. Un organe formant siège de soupape 21 est disposé dans l'ouverture 19. Le raccord 18 est propre à être relié à une ligne d'évacuation de condensat (non représentée). Un pot renversé 22 est disposé à l'intérieur de l'enveloppe 11. Le pot 22 comprend une paroi latérale cylindrique 23 et une paroi supérieure plate 24. Une attache 26, fixée sur la surface supérieure de la paroi supérieure 24, comprend une partie 27 en forme de crochet faisant saillie vers le haut. Un levier d'actionnement 28, accouplé à la partie 27 en forme de crochet, comprend un élément d'obturation 29 qui peut se déplacer pour établir ou supprimer un contact étanche avec le siège de soupape constitué par le bord inférieur de l'organe 21, en fonction de la position verticale du pot renversé 22 dans l'enveloppe, de manière classique. Un tube d'admission 31 s'étend verticalement vers le haut à partir de la paroi inférieure 12 jusque dans le pot renversé 22. Un tube d'extraction 32 est disposé sensiblement co-axialement dans le tube d'admission 31 et est espacé radialement de celui-ci pour assurer un espace annulaire à travers lequel passent de la vapeur et du condensat vers le haut et dans le pot renversé 22. L'extrémité supé rieure du tube d'extraction 32 est positionnée au-dessus de ltextrémité supérieure du tube d'admission 31. Le tube d'extraction 32 s'étend vers le bas et son extrémité inférieure est reliée à un raccord 33 qui peut être relié à une ligne d'évacuation de vapeur (non représentée). Le tube d'extraction 32 permet aux vapeurs (gaz non-condensables, vapeur instantanée et vapeur vive) de passer en courant continu vers le bas pour sortir du contrôleur de condensat, quelle que soit la position du pot renversé 22 à l'intérieur de l'enveloppe 11. Le pot renversé 22 est d'un poids suffisant pour tirer le levier d'actionnement 28 vers le bas et, par conséquent, pour tirer sur l'élément d'obturation 29 pour rompre le contact étanche avec l'organe 21 formant siège de soupape lorsqu'une quantité insuffisante de vapeur est présente dans le pot renversé 22 et qu'il est nécessaire d'évacuer du condensat. Toutefois, lorsqu'une quantité suffisante de vapeur s'est accumulée à l'extrémité supérieure du pot 22 pour lui communiquer une certaine poussée, le pot monte et applique l'élément d'obturation 29 contre le siège de soupape. Du fait que la vapeur est évacuée en continu, à une vitesse réglable contrôlable, par le tube d'extraction 32, le pot tend à rester dans une position inférieure et la soupape d'évacuation de condensat sera ouverte pendant le fonctionnement normal du système de charge, des quantités relativement importantes de condensat se formant lors de ce fonctionnement. Lorsqu'il s'agit de périodes de faible chargement du système de charge, pendant lesquelles une moindre quantité de condensat se forme, une plus grande quantité de vapeur atteindra le pot 22, le pot sera poussé davantage vers le haut et la soupape d'évacuation de condensat se fermera plus souvent, le fonctionnement du contrôleur de condensat étant alors plus proche de celui des séparateurs d'eau de condensation à pot renversé classiques ( sans tube d'extraction). Jusqu'ici dans la description, le contrôleur de condensat est réalisé et fonctionne de la môme manière que dans l'art antérieur et on ne donne pas d'autres détails de son fonctionnement parce qu'ils sont bien connus. On conçoit aisément que l'on peut utiliser une variété de modes de réalisation connus de soupapes de contrôle de condensat, de leviers d'actionnement pour celles-ci, etc... à la place des dispositifs représentés sur le dessin. Conformément à l'invention, on prévoit une chambre fermée formant espace de vapeur au-dessous de la paroi inférieure 12. Dans l'exemple illustré, la chambre est réalisée en prolongeant la paroi latérale 13 au-dessous de la paroi inférieure 12 pour obtenir un prolongement 13A de la paroi latérale qui s'étende vers le bas à partir de la paroi inférieure 12, un couvercle 36 en forme de dôme fermant l'extrémité inférieure du prolongement de la paroi latérale, réalisant ainsi une chAmbre fermée 37 au-dessous de la paroi inférieure 12. Un raccord 38 propre à être relié à la tuyauterie d'admission (non représentée) est prévu dans le prolongement 13A de la paroi latérale aussi proche que possible de la paroi inférieure 12. En outre, le raccord 33 traverse la partie centrale du couvercle 36 et est fixé de manière étanche à l'extrémité inférieure du tube d'extraction 32. En outre, le tube d'admission 31 comporte de préférence un prolongement 31A qui s'étend vers le bas à partir de la paroi inférieure 12 jusqu'à une position proche de la partie inférieure du couvercle 36, mais espacée vers le haut par rapport à celleci, pour réaliser un passage 39 par lequel la vapeur et le condensat entrent dans le tube d'admission 31. Il est à noter que l'extrémité inférieure du prolongement 31A du tube d'admission est située au-dessous du bord inférieur du raccord 38. La vapeur et le condensat qui entrent par le raccord 38 entrent dans la chambre 37, le condensat tombant vers le fond de la chambre 37. Le condensat s accumule pour y former une flaque jusqu'à ce que le niveau supérieur de la flaque arrive près de l'extrémité inférieure du prolongement 31A du tube d'admission. A un niveau donné, la pression de la vapeur sera suffisante pour prélever et entraider des portions du condensat à travers le prolongement 31A du tube d'admission, à travers le tube d'admission 31 et dans le pot 22. Il est à noter que le courant de vapeur entrant dans le tube d'admission est constant. Ainsi, le condensat peut être prstiquement entièrement évacué de la tuyauterie d'admission horizontale reliée au raccord 38 pour que ladite tuyauterie ne contienne pas de grandes quantités de condensat. Cela permet d'assurer une meilleure purge de condensat des dispositifs utilisant de la vapeur situés en amont, ce qui est le but principal de cet appareil. En outre, du fait que la chambre 37, au-dessus de la flaque de condensat qui s'y trouve, assure un effet d'amortissement et d'accumulation de pression, elle est en mesure d'absorber au moins partiellement les variations brutales de pression pouvant se produire en amont du système, ce qui permet de maintenir des conditions de pression plus uniformes à l'intérieur du contrôleur de condensat et de protéger de ce fait le mécanisme de détériorations ou d'usure accélérée. Le volume de la chambre 37 peut être choisi pour assurer l'effet désiré d'absorption de surpressions brutales. Dans un cas typique, le volume de la chambre 37 peut être du môme ordre de grandeur que le volume du pot renversé 22, ou plus grand. En outre, on voit fixe au tube d'extraction 32, aussi proche que possible de l'extrémité supérieure de celui-ci , une plaque annulaire concavo-convexe ou en forme de parapluie 41. Le côté concave de la plaque 41 s'ouvre vers le bas en regard de l'extrémité supérieure de l'espace annulaire compris entre le tube d'extraction 32 et le tube d'admission 31. Le bord radialement extérieur et axialement inférieur de la plaque 41 est disposé radialement vers ltextérieur et espacé vers le haut par rapport au bord supérieur du tube d'admission. Ainsi, le mélange de vapeur et de condensat traversant le tube 31 vers le haut rencontre la surface concave de la plaque 41. Bien qu'il existe des conditions de turbulence complexes au voisinage de la surface concave de la plaque 41, en général, en raison des effets de la pesanteur, le condensat s'écoule vers le bas sur la surface concave et tombe dans la flaque de condensat située au-dessous, tandis que la vapeur s'échappe autour du bord inférieur de ladite surface concave pour passer vers le haut dans l'extrémité supérieure du pot renversé. Ces vapeurs peuvent ensuite être évacuées à une vitesse contrôlée à travers le tube d'extraction 32. Des essais ont confirmé que, lorsqu'on utilise un déflecteur concavo-convexe 41, la vapeur qui traverse le tube d'extraction 32 contient considérablement moins de condensat que dans le cas où on n'utilise pas de déflecteur ou on utilise un déflecteur plat. Ainsi, le déflecteur concavo-convexe permet d'obtenir une vapeur purgée de plus haute qualité qui peut être utilisée pour alimenter un autre procédé utilisant de la vapeur. Un autre avantage qu'apporte l'invention est que le prolongement 31A du tube d'admission entoure l'extrémité inférieure du tube d'extraction 32 et le protège, de sorte que la vapeur et le condensat entrant par le raccord 38 ne rencontrent pas directement le tube d'extraction 32. Cela est avantageux parce que le tube l'extraction est ordinairement réalisé à partir d'un matériau relativement mince et est donc plus fragile que le tube d'admission 31. REVENDICATIONS 1. Contrôleur de condensat comprenant une enveloppe(19 délimitant une chambre, un pot renversé(22)pouvant se déplacer verticalement à l'intérieur de la chambre, une soupape d'évacuation de condensat(29)située à l'extrémité supérieure de la chambre, des moyens(28)d'actionnement de la soupape reliés audit pot pour ouvrir et fermer la soupape en fonction de la position verticale du pot dans la chambre, une conduite(31)pour l'admission de vapeur et de condensat s'étendant vers le haut jusque dans le pot, et une conduite d'extraction(32)s'étendant vers le haut dans le pot jusqu'à une position située au-dessus de l'extrémité supérieure de ladite conduite d'admission de sorte que la vapeur peut s'échapper en continu du pot quelle que soit la position verticale du pot dans la chambre, caractérisé en ce qu'il comprend une plaque annulaire(41\, sur laquelle un courant vient frapper, montée sur ladite conduite d'extraction(32)à proximité de l'extré- mité supérieure de celle-ci et comprenant un côté inférieur concave qui s'ouvre vers le bas et qui est disposé en regard de l'extrémité supérieure ouverte de ladite conduite d'admission(31; le bord inférieur et radialement extérieur dudit côté concave étant disposé radialement vers l'extérieur par rapport au bord supérieur de la enduite d'admission. 2. Contrôleur de condensat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de séparation délimitant une chambre fermée(37)reliée à ladite enveloppe (Il)et située au-dessous de la paroi inférieure(12)de celle-ci, un raccord d'admission (38 )pour introduire de la vapeur et du condensat dans l'extrémité supérieure de ladite chambre, la chambre formant un espace de vapeur permettant d'absorber des augmentations brutales de la pression de la vapeur et du condensat introduits dans ladite chambre, la conduite d' dmission(31)stétendant vers le bas à travers ladite chambre jusqu'à une position située au voisinage de l'extrémité inférieure de ladite chambre, mais espacée vers le haut par rapport à celle-ci, l'extrémité inférieure de la conduite d'admission comportant une ouverture(39) assurant la seule communication entre ladite chambre et l'intérieur de la conduite d'admission, cette ouverture comprise à l'extrémité inférieure de la conduite d'admission étant située au-dessous du raccord d'admission pour que la vapeur et le condensat entrant par ledit raccord d'admission passent vers le bas en direction de l'extrémité inférieure de ladite chambre et que la vapeur passe ensuite vers le haut à travers ladite ouverture dans ladite conduite d'admission en entraînant des portions du condensat pour maintenir le niveau de condensat dans ladite chambre près de l'extrémité inférieure de la conduite d'admission, ladite conduite d'extraction (32 )traversant l'extrémité inférieure de ladite chambre pour évacuer vers l'extérieur de la chambre la vapeur qui passe dans la conduite d'extraction. 3. Contrôleur de condensat selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque(41X sur laquelle un courant vient frapper, est constituée par une plaque concavo-convexe montée sur l'extrémité supérieure de la conduite d'extraction de sorte que le bord inférieur et radialement extérieur de son c8té concave soit disposé radialement vers l'extérieur du bord intérieur de la conduite d'admission, et seulement à une faible distance au-dessus de ce bord intérieur.