Brevet FR2525732A1 — publié le 19831028

1.- "Purgeur de condensat commandé par un flotteur" L'invention concerne un purgeur de condensat comportant un bottier dans lequel sont disposés, du côté pression, un siège de soupape, un organe de fermeture coopé- rant avec ce siège, un flotteur fermé, ainsi qu'un mécanis- me de transmission reliant ce dernier à l'organe de ferme- ture, dont le rapport de transmission se modifie avec la course du flotteur. les purgeurs de condensat à commande par un flotteur tirent parti de la différence-de densité entre le condensat et la vapeur La force de poussée produite sur le flotteur par le condensat est transmise à un organe de fermeture par un mécanisme à leviers Cet organe est, de ce fait, ouvert ou fermé par les forces de poussée qui agissent sur lui Comme la force ascensionnelle est relati- vement petite, on construit les purgeurs commandés par un flotteur relativement grands si on compare à d'autres sys- tèmes de purgeurs de condensat On connaît toute une série de modes de réalisation dans lesquelles on tente, par des dispositions prises sur l'organe de fermeture, de réduire l'importance des forces qui doivent s'exercer sur lui après amorçage de l'opération d'ouverture afin que l'on puisse maintenir faible, la force ascensionnelle nécessaire et, par suite, le volume de la construction Tous ces modes de réalisation, en particulier dans les purgeurs de condensat dont le débit est faible ou moyen, ont échoué car les 2.- mesures à prendre sur l'organe de fermeture exigent une fente qu'il est difficile de ma triser Cet organe s'obtu- re en outre, en marche courante, déjà avec un faible dép 8 t de salissure. Comme d'une part, la force de poussée agis- sant sur l'organe de fermeture varie fortement avec la chu- te de pression, et, d'autre part, la force ascensionnelle reste presque constante, à peu près, tous les purgeurs de condensais commandés par un flotteur connus à ce jour, uti- lisent de nombreuses dimensions de l'organe de fermeture, afin de mieux pouvoir tirer parti, pour un rendement modéré# du carter du purgeur dans une plus large plage de pression. Dans un mode de réalisation connu, cet inconvénient est un peu compensé par le fait que l'on peut faire varier le rap- port de transmission du mécanisme de transfert au moyen de la course du flotteur Une importante transmission de force au début de l'ouverture assure que l'organe de fermeture continue à s'ouvrir même avec une chute de pression impor- tante, et ce, avec une faible course, Une transmission qui devient plus petite pendant la course d'ouverture, entraine, si la différence de pression est faible, une continuation de ' ouverture de l'organe de fermeture Par ce moyen, on doit obtenir un débit presque constant pour une plage de pression On ne peut toutefois obtenir de cette façon une diminution des dimensions de construction du purgeur de condensat. L'invention a pour objet de réaliser un pur- geur de condensat suivant les règles de l'art, qui permette une diminution du volume de la construction et qui évite les inconvénients mentionnés ci-dessus. On obtient ce résultat suivant l'invention en donnant à l'instrument les caractéristiques suivantes Le bottier présente une chambre de passage séparée par le flotteur qui y est logé et/ou par un corps ou collet d'étranglement relié avec ce flotteur, à une 3.- partie inférieure et une partie supérieure, et un orifice d'étranglement relié aux deux parties de cette chambre, orifice disposé à la périphérie, entre le flotteur ou le corps d'étranglement éventuellement prévu, et la paroi cir- culaire de la chambre de passage, purgeur caractérisé en ce que la chambre de passage présente en bas et en amont de l'orifice d'étranglement, l'arrivée du condensat à éva- cuer et enfin que le siège de soupape et l'organe de ferme- ture se trouvent dans la chambre de passage en aval de l'orifice d'étranglement. Le parcours du condensat à évacuer conduit par le point d'étranglement, dans la chambre de passage du purgeur à condensat suivant l'invention Aussitôt que le flotteur se soulève un peu du siège de soupape sous l'effet de l'importance de la transmission initiale, et qu'il s'éta- blit un flux de condensat, il se produit dans la partie de la chambre qui est au-dessus du flotteur, une chute de pres- sion vis-à-vis de la partie inférieure de cette chambre Il en résulte une augmentation de la force d'ouverture du flotteur qui se trouve disponible Pour agrandir l'ouver- ture de l'organe de fermeture, on peut, en conséquence, ramener en arrière la transmission et réduire sensiblement la course du flotteur En prévoyant une course du flotteur plus petite et/ou un flotteur plus petit, on peut réaliser une construction dont le volume est particulièrement petit. De plus, il se produit, de façon continue, une large ouver- ture ainsi qu'une fermeture correspondante du purgeur de condensat. Des perfectionnements avantageux de ce qui fait l'objet de l'invention, ressortiront de la description qui suit. Une configuration recommandée du boitier du purgeur prévoit que les canaux d'arrivée et de sortie peu- vent se trouver sur le même axe, On prévoit aussi l'évacuation de gaz inertes, 4.- d'air par exemple D'une première chambre, les gaz arri- vent par l'orifice d'aération dans la partie supérieure de la chambre de passage pour en être évacuée Cette opéra- tion peut se faire par une position d'arrêt commandée par le flotteur, ou d'une façon connue, au moyen d'un aérateur supplémentaire, par exemple à commande thermique L'orifice d'aération a en général, une dimension -par rapport à l'ori- fice d'étranglement telle qu'il n'a sensiblement pas d'ef- fet sur l'abaissement de la pression dans la partie supé- rieure de la chambre de passage Dans un autre mode de réa- lisation, l'orifice d'aération est fermé au cours de l'éva- cuation du condensat Un plus grand diamètre d'orifice ne perturbe alors pas la diminution de la pression. Suivant une autre caractéristique, la section de l'orifice d'étranglement de la chambre de passage tend vers zéro dans la position de fermeture'de l'organe de fer- meture, et s'élargit avec la course d'ouverture du flotteur. Le déroulement des opérations d'ouverture ou de fermeture peut, de cette façons 4 tre influencé de façon positive. Suivant une autre caractéristique, il est prévu sur le flotteur, un poids qui, en raison de sa densi- té tout-à-fait ou au moins approximativement égale à celle du condensat à évacuer, reste sans effet notable sur l'ef- ficacité de la force du flotteur, s'il est englobé dans le condensat au cours de l'opération d'ouverture Si toutefois des bulles de vapeur arrivent, quand le niveau de condensat est descendu, dans la chambre de passage, le poids s'ajoute, en raison de la différence de densité, à la force de ferme- ture du flotteur Il en résulte une accélération du mouve- ment de fermeture et le purgeur se ferme dans un temps particulièrement avantageux. Suivant une autre caractéristique, le poids est constitué par un godet, rempli de condensat, et qui pré- sente à son extrémité supérieure au moins un orifice ouvert sur la chambre de passage, et peut être placé en haut sur 5.- le flotteur. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-après et des dessins annexés, repré- sentant des exemples de réalisation de l'invention, des- sins dans lesquels: la figure 1 représente un premier purgeur de condensat commandé par un flotteur, la figure 2 montre une modification par- tielle du purgeur de la figure 1, la figure 3 montre en coupe, un second pur- geur de condensat la figure 4 montre également en coupe un troisième purgeur. Dans la figure 1, le purgeur de condensat comprend un coffret d'évacuation qui est constitué d'une partie supérieure 1 de raccordement, et d'une cuve infé- rieure 2 La partie 1 de raccordement possède un canal d'arrivée 3 ainsi qu'un canal de sortie 4 Du c 8 té de la pression, la partie de raccordement 1 porte un siège de soupape 5 avec une perforation d'écoulement 6 vers le ca- nal de sortie 4 Avec le siège de soupape 5 coopère un or- gane de fermeture 7 mobile, qui est actionné par un flot- teur fermé 8 par l'intermédiaire d'un mécanisme de trans- mission 9. Le mécanisme de transmission comprend un le- vier d'entratnement 9 monté mobile en rotation, à l'une des extrémités duquel agit le flotteur 8 Par son autre extrémité, le levier d'entratnement 9 agit directement sur l'organe de fermeture 7 Ce levier d'entraînement 9 possède une courbe développée 10 qui se déroule sur une surface d'appui 11 fixe, de sorte que le rapport de transmission effectif entre le flotteur 8 et l'organe de fermeture 7 se modifie pendant la montée Quand l'organe de fermeture 7 se trouve en position de fermeture, il existe un rapport de transmission important avec une force d'ouverture élevée 6.- et une faible vitesse d'élévation, qui passe, en allant vers la position d'ouverture à une faible force d'ouvertu- re et une vitesse d'élévation importante. L'intérieur du bottier est divisé, du côté de la pression, au moyen d'un tube vertical 12, en deux chambres concentriques 13 et 14, 15 La chambre extérieure forme une première chambre 13, qui va du canal d'arrivée 3 jusqu'aux orifices d'écoulement 16 Ces derniers sont prévus en bas du tube 12 et débouchent dans la chambre de passage centrale 14, 15 Cette dernière est séparée par le flotteur 8 qui s'y trouve, en une partie inférieure 14 et une partie supérieure 15 A cet effet, le flotteur 8 porte sur sa périphérie un collet d'étranglement 17 Entre celui- ci et le tube cylindrique qui l'entoure 12, il subsiste un orifice d'étranglement annulaire 18, qui relie entre elles les deux parties 149 15 de la chambre Dans la partie supé- rieure 15 se trouve le siège de soupape 5, l'organe de fer- meture 7, ainsi que le mécanisme de transmission 9, 11. Le parcours d'écoulement du condensat qui doit être évacué conduit du canal d'entrée 3 dans la pre- mière chambre 13, descend vers les orifices de passage 16 et passe dans la partie inférieure Ce la chambre 14 Le condensat arrive ensuite, en passant par l'orifice d'étran- glement,18 ilans la partie supérieure 15 de la chambre De là il s'écoule finalement par le trou d'évacuation 6, dans le canal de sortie 4. Quand il arrive du condensat, la première chambre 13 et les parties 14, 15 de la chambre se remplis- sent dans la même mesure Quand le niveau 19 est atteint, le flotteur 8 devient capable de soulever, au moyen de la transmission, dont la force est alors devenue assez élevée, le mécanisme 9, 11, l'organe de fermeture 7 du siège de soupape 5 Dès la première ouverture du trou d'évacuation 6# il se produit, dans la partie 15 de la chambre, sur le flotteur 8, une chute de pression qui, même si elle est 7.- réduite au minimum, fait descendre le niveau du condensat dans la première chambre 13 et le fait monter dans la par- tie 15 de la chambre Le flotteur 8 est soulevé de ce fait, et, par suite, ouvre plus largement l'organe de fermeture 7. Le condensat qui est alors évacué produit à l'orifice d'é- tranglement 18 une différence de pression à laquelle sont exposées les surfaces transversales du flotteur 8 et de son collet d'étranglement 17 La force qui se produit ainsi supplémentairement sur le flotteur 8 s'ajoute à la force - ascensionnelle, de sorte que le flotteur 8 continue à ou- vrir largement l'organe de fermeture 79 malgré la diminu- tion dynamométrique du rapport de transmission, Il est d'a- près cela possible de provoquer, avec un flotteur 8 parti- culièrement petit et une course du flotteur relativement petite, une course de fermeture importante. Quand le condensat a été évacué de la premiè- re chambre 13 au point que le niveau de condensat descende jusqu'aux orifices d'arrivée 16, il arrive de la vapeur de cette chambre dans le volume de la partie 14 La force as- censionnelle du flotteur 8 s'en trouve diminuée Le flot- teur 8 permet à l'organe de fermeture 7 d'effectuer un fai- ble mouvement de fermeture, de sorte que la pression dans la-partie 15 de la chambre augmente sur le flotteur 8 et que par suite, la différence de pression à l'orifice d'é- tranglement 18 diminue Par suite, la force supplémentaire décrite plus haut diminue sur le flotteur 8 Il en résulte que ce dernier se déplace un peu plus dans le sens de la fermeture pendant que la force supplémentaire continue à se dissiper L'opération de fermeture continue par suite jusqu'à ce que l'organe de fermeture 7 soit fermé Les per- tes de vapeur sont par suite ramenées à une proportion ad- missible. Dans la modification de la figure 2, le tube 12 possède, en dessous du niveau 19, une perforation d'éva- cuation d'air 20 qui relie la première chambre 13 à la 8.- partie supérieure 15 de celle-ci Une bille flottante 22, disposée dans la première chambre 13 dans une cage 21 de guidage, commande l'orifice d'évacuation d'air 20. Quand le niveau du condensat est bas, la bille flottante 22 repose librement en bas de la cage de guidage 21 et laisse libre l'orifice 20 d'évacuation d'air Il peut alors arriver des gaz non condensables pénétrant dans la chambre 13, de l'air par exemple, dans une large mesure sans obstacle, dans la partie supérieure 15 de la chambre. De là, ils s'échapperont ensuite, soit au commencement de l'ouverture par le trou d'évacuation 6, soit, comme il est bien connu, par un aérateur commandé par exemple par un thermostat. Quand le niveau du condensat monte dans les parties 13 et 14, 15 de la chambre, la bille flottante 22 s'élève et ferme l'orifice d'évacuation d'air 20 L'opéra- tion d'ouverture de l'organe de fermeture 7 s'opère ensuite comme il est décrit à propos de la figure 1 Si le niveau du condensat descend dans la première chambre 13, en-dessous du niveau 19, la bille flottante 22 tombe de l'orifice d'éva- cuation d'air vers le bas La pression monte alors dans la partie 15 de la chambri, au-dessus du flotteur La diffé- rence de pression à l'orifice d'étranglement 18 disparaît, et la force supplémentaire du flotteur 8 rétrograde L'opé- ration de fermeture décrite à propos de la figure 1, se produit, seulement alors avec un niveau de condensat dans l'ensemble plus élevé. Dans le mode de réalisation suivant la figu- re 3, le cylindre tubulaire 12 présente une zone conique qui se rétrécit vers le bas Sa section inférieure forme un siège de soupape sur lequel le collet d'étranglement 17 du flotteur 8 vient s'appliquer hermétiquement dans la position de fermeture de l'organe de fermeture 7 Dans ce cas, l'orifice d'étranglement 18 est ainsi arrivé à zéro. Quand le flotteur 8 monte, il se forme à nouveau un orifice 9._ d'étranglement 18, dont la section augmente continuellement avec l'élévation du flotteur dans la zone conique 23, de sorte que, d'une part, au moment de l'ouverture, il s'éta- blit déjà une force supplémentaire d'ouverture très impor- tante, et que, d'autre part, cette force ne prend pas, quand l'organe de fermeture 7 est en position de fermeture, une importance telle qu'elle compromette l'amorçage de l'opération de fermeture. En dessous du flotteur 8 est suspendu un go- det 24 à paroi mince, dont le poids propre est faible Ce godet 24 possède à son extrémité supérieure des orifices latéraux 25 par o passe le condensat de la partie 14 de la chambre pour remplir l'intérieur 26 du godet. Au cours de l'opération d'ouverture, quand le godet 24 est entouré de condensat, le poids du flotteur 8 est accru seulement dt poids propre du godet 24 En raison de l'égalité de la densité du condensat à l'intérieur et à l'extérieur du godet 24, le remplissage de ce dernier n'a aucun effet sur l'opération d'ouverture Elle se dérou- le comme il est décrit à propos de la figure 1. Si un flot de bulles de vapeur pénètre dans la chambre de passage 14, 15, par les orifices d'arrivée 16, en raison de l'abaissement du niveau du condensat dans la chambre préliminaire 13, le poids du condensat qui remplit le godet 24 s'ajoute à la force de fermeture du flotteur 8 Le mouvement de fermeture du flotteur 8 et de l'organe de fermeture 7 est par suite fortement accéléré, et pré- vient très tôt la sortie de vapeur. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le godet 24 est placé en haut sur le flotteur 8 Le godet 24 formé par le relèvement du bord du flotteur 8 et ouvert vers le haut, reste rempli de condensat après la première opération d'évacuation de celui-ci S'il se trouve de la vapeur dans les parties 14 et 15 de la chambre, les poids du godet et du flotteur s'additionnent Quand il arrive du 10.- condensat, le niveau doit en conséquence monter jusqu'à ce que le poids du godet soit compensé L'opération d'ouvertu- re ne se met en route qu'au moment o le niveau 19, plus élevé, est atteint. Au lieu du godet 24, on peut se servir d'un corps plein qui ait la même densité que le condensat. Au lieu du collet d'étranglement périphéri- que 17 du flotteur 8, on peut aussi prévoir un piston formé par un disque dont la circonférence définit, avec la paroi 12 de la chambre de passage 14, 15, l'orifice de passage 18. De même, on peut, dans le cadre de l'invention, renoncer toutefois à un corps d'étranglement spécial La circonrfé- rence du flotteur 8 forme alors elle-même la surface de li- mitation intérieure de l'orifice d'étranglement 18. 11.- R E V E N D I C A TIONS 1. Purgeur de condensat comportant un bottier dans lequel sont disposés, du côté pression, un siège de soupape, un organe de fermeture coopérant avec ce siège, un flotteur fermé, ainsi qu'un mécanisme de transmission reliant ce dernier à l'organe de fermeture, dont le rapport de transmission se modifie avec la course du flotteur, pur- geur caractérisé en ce que le bottier ( 1, 2) présente une chambre de passage ( 14, 15) séparée par le flotteur ( 8) qui y est logé, et/ou par un corps ou collet d'étranglement ( 17) relié avec ce flotteur, à une partie inférieure ( 14) et une partie supérieure ( 15)et un orifice d'étranglement ( 18) re- lié aux deux parties ( 14, 15) de cette chambre, orifice disposé à la périphérie, entre le flotteur ( 8) ou le corps d'étranglement ( 17) éventuellement prévu, et la paroi cir- culaire ( 12) de la chambre de passage, purgeur caractérisé en ce que la chambre de passage ( 14, 15) présente en bas et en amont de l'orifice d'étranglement ( 18), l'arrivée ( 16) du condensat à évacuer, et enfin que le siège de sou- pape ( 5) et l'organe de fermeture ( 7) se trouvent dans la chambre de passage ( 14, 15) en aval de l'orifice d'étrangle- ment ( 18). 2. Purgeur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que la chambre de passage ( 14, 15) se trouve en-dessous des canaux ( 3, 4) d'arrivée et de sortie du bol- tier de purgeur ( 1, 2), et en ce que ce dernier présente une première chambre ( 13) se développant, à côté de la chambre de passage ( 14, 15), du canal d'arrivée ( 3) placée en haut, jusqu'à l'entrée ( 16) placée au point le plus bas, de la chambre de passage ( 14, 15). 3. Purgeur suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la première chambre ( 13) com- porte un évent d'évacuation d'air ( 20) qui la relie avec la partie supérieure ( 15) de la chambre de passage. 4 Purgeur suivant la revendication 3, carac- 12.- térisé en ce que l'orifice d'évacuation d'air ( 20) comporte une soupape de commande ( 22) actionnée par un flotteur, placée en-dessous du niveau de condensat, grâce à quoi le flotteur ( 8) commence à ouvrir l'organe de fermeture ( 7). 5 Purgeur suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paroi ( 12) de la chambre de passage ( 14, 15) est pourvue d'un siège ( 23) qui s'élargit coniquement vers le haut sur lequel s'exer- ce la poussée du flotteur ( 8) ou du corps d'étranglement ( 17), quand l'organe de fermeture ( 7) est fermé. 6. Purgeur suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que le flotteur ( 8) porte un poids ( 24) dont la densité correspond essentielle- ment à celle du condensat à évacuer. 7 Purgeur suivant la revendication 6, carac- térisé en ce que le poids est constitué par un godet ( 24), rempli de condensat, et qui présente à son extrémité supé- rieure au moins un orifice ( 25) ouvert sur la chambre de passage ( 14, 15). 8 Purgeur suivant l'une quelconque des re- vendications 1 à 7, caractérisé en ce que le poids ( 24) est placé en haut, sur le flotteur ( 8).