Brevet FR2569821A1 — publié le 19860307

- 1 - La présente invention concerne les obturateurs à disque pour purgeurs de produits de condensation à effet thermodynamique. La fonction principale d'un tel purgeur est d'évacuer les produits de condensation à partir d'une conduite de vapeur dans laquelle est branché ce purgeur, mais il est également souhaitable d'évacuer l'air et d'autres gaz non condensables qui peuvent se rassembler dans cette conduite de vapeur. C'est ainsi par exemple que, lorsqu'on envoie pour la première fois de la vapeur sur une installation froide, il existe habituel- lement un volume considérable d'air qui devrait être purgé aussi rapidement que possible afin de porter rapidement l'installation jusqu'à la tempéra- ture de fonctionnement. Dans un purgeur de produits de condensation à effet thermo- dynamique, il est prévu un disque flottant qui sert d'obturateur et qui coopère avec des sièges annulaires concentriques situés au-dessous de ce disque afin de contrôler la communication entre une entrée du purgeur et une sortie d'évacuation à partir de celui-ci. Lorsqu'on envoie pour la première fois de la vapeur, ce disque se trouve soulevé par la pression et l'air présent dans la conduite se trouve évacué. Se trouvent également éva- cués des produits de condensation qui suivent et qui sont tout d'abord froids. Au fur et à mesure que la température et la pression des produits de condensation s'élèvent, de la vapeur éclair se forme au-dessous du disque et la vitesse de celle-ci, passant en dessous du disque en direc- tion de la sortie, s'accroit, ce qui abaisse la pression régnant sous le disque, si bien que celui-ci se trouve attiré vers ses sièges annulaires. A la périphérie extrême du disque, la vitesse est plus faible et il se produit une formation de pression dans une chambre située au-dessus de ce disque jusqu'à ce que, à un moment o la température des produits de con- densation s'est approchée de celle de la vapeur, la pression développée de manière éclair dans cette chambre située au-dessus du disque surmonte, en agissant sur la surface totale importante du disque, la pression d'entrée (qui n'agit que sur une plus faible surface de ce disque), ce disque se fermant alors brusquement sur ses sièges annulaires afin d'empêcher tout autre écoulement. Privé de nouvelle vapeur éclair, la pression régnant dans la chambre située au-dessus du disque chute, la pression d'entrée se développe et l'obturateur s'ouvre afin que le cycle se répète. Cependant, si l'on rencontre des quantités considérables d'air, il peut survenir ce 2 - que l'on appelle un "coincement d'air" ou "matelas d'air", ce qui signifie que le purgeur peut se trouver maintenu à l'état fermé sur de longues pé- riodes sous l'effet de l'air emprisonné dans la chambre située au-dessus du disque. Ce phénomène se trouve discuté de manière détaillée dans la descrip- tion du brevet du Royaume-Uni n 1 178 160. Dans le purgeur de produits de condensation à effet thermo- dynamique décrit et revendiqué dans ce brevet n 1 178 160, il est prévu un bilame annulaire qui soit se dilate, soit se contracte lors d'un refroidis- sement, ce bilame coopérant avec une surface inclinée de manière telle que l'anneau se trouve déplacé afin de soulever l'obturateur en forme de disque de sur son agencement de siège, lors du refroidissement de ce bilame annu- laire au-dessous d'une certaine température, l'emportant ainsi sur l'action de l'air emprisonné dans la chambre située au-dessus du disque. On remar- quera qu'il convient de munir ce purgeur d'une surface inclinée et qu'il doit par ailleurs exister un espace suffisant pour loger le bilame annu- laire. De plus, en cours d'utilisation, étant donné que ce bilame annulaire doit glisser vers le haut et vers le bas de la surface inclinée, il existe un danger qu'il adhère dans l'une ou l'autre de ses positions extrêmes. Une autre tentative de résoudre ce problème du coincement d'air ou matelas d'air consiste à rainurer radialement la face d'étanchéité du disque afin de réaliser une fuite d'air à partir de la chambre située au- dessus de ce disque. Il apparait alors comme problème la possibilité que la vapeur de commande s'échappe également par cette fuite, des dispo- sitions complémentaires devant alors être prises pour régler cette question. C'est pourquoi la présente invention a pour objet un obtu- rateur à disque pour purgeur de produits de condensation à effet thermody- namique, obturateur du type comprenant une chambre interne et des parties perforées à travers lesquelles un écoulement de fluide peut avoir lieu d'un côté de l'obturateur à disque à l'autre, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'intérieur de la chambre interne, un élément thermo-sensible qui peut adopter un état dans lequel il coopère avec l'une des parties perforées afin d'empêcher un tel écoulement de fluide. Cet obturateur à disque peut présenter les mêmes dimensions extérieures qu'un obturateur à disque de purgeur thermodynamique classique, si bien qu'il peut être monté à la place d'un tel obturateur classique sans aucune modification du reste du purgeur. Sans avoir recours à une modification quelconque de ce purgeur, on obtient ainsi un agencement dans lequel une fuite d'air est disponible lorsque cela est nécessaire ainsi que discuté plus haut, avec comme avantage supplémen- 3- taire le fait que l'on peut également disposer d'une coupure active de cette fuite, cette coupure s'obtenant lorsque l'élément thermosensible adopte la position dans laquelle il empêche l'écoulement de fluide d'un côté de l'obturateur à l'autre, cet obturateur à disque agissant à ce moment-là comme un élément non perforé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limi- tatif et en regard des dessins annexes sur lesquels: - lafigure 1 est une vue latérale en coupe et schématique d'un purgeur de produits de condensation a effet thermodynamique, - la figure 2 est une vue latérale en coupe et schématique d'une partie de ce purgeur de la figure 1, représenté dans un état diffé- rent de fonctionnement, - la figure 3 est une vue en plan d'un élément constituant de ce purgeur des figures 1 et 2. Le purgeur de produit de condensation à effet thermodyna- mique 1 représenté sur ces figures présente une entree 2 qui communique avec une sortie d'évacuation 3 par l'intermédiaire d'un agencement de sièges annulaires concentriques 4. Un disque flottant 5 sert d'obturateur coopérant avec cet agencement de sièges annulaires 4 dans le but de contrôler la com- munication entre l'entrée 2 et la sortie 3. Ce disque 5 flotte à l'intérieur d'une chambre 6. A l'exception du fait que ce disque 5 n'est pas un simple disque non perforé (comme cela sera décrit par la suite), ce purgeur 1 est d'une structure classique et il fonctionne conformément aux principes dé- crits plus haut. Le disque 5 monté dans le présent purgeur présente une structure stratifiée et comporte trois couches SA, 5B et 5C qui sont soudées ensemble tout autour de la périphérie de ce disque. La couche intermédiaire B est ajourée de manière qu'une chambre interne 7 soit délimitée dans le disque. Des perçages 8 et 9 ménages dans les couches extérieures 5A et 5C constituent des parties perforées du disque a travers lesquelles un écou- lement de fluide peut avoir lieu d'un côté du disque à l'autre par l'inter- médiaire de la chambre interne 7 situee dans ce disque. A l'intérieur de cette chambre interne 7 se trouve situé un élément thermo-sensible qui est un bilame en forme de disque ou disque bimétallique 10 présentant des perforations 11 a proximité de sa périphérie, avec une partie centrale non perforée. Lorsque le purgeur 1 est froid, le disque 10 adopte la posi- -4 - tion représentée sur la figure 1. Ce disque est alors à l'écart de chacun des perçages 8 et 9, si bien qu'un écoulement de fluide peut avoir lieu de la chambre 6, dans laquelle le disque flotte, vers la sortie d'évacua- tion 3. Dans cet état, le purgeur peut fonctionner d'une manière classique, c'est-à-dire comme décrit ci-dessus, mais étant prévu que tout air piégé dans la chambre 6 peut s'échapper par l'intermédiaire du perçage 8, des perforations 11 et du perçage 9, comme représenté par la chaine de flèches de la figure 1. C'est ainsi en particulier que, si le disque est attiré sur son agencement de sièges 4 au cours du démarrage de l'installation, il se soulève immédiatement à nouveau et l'évacuation des produits de condensation et des non-condensables froids se poursuit. Toutefois, lorsqu'on s'approche de la température normale de fonctionnement, le disque bimétallique 10 passe brusquement à la position représentée sur la figure 2, dans laquelle la partie centrale non perforée de ce disque repose sur le perçage 9 ménagé dans la couche de disque 5C afin d'obturer le trajet 8/7/9. Le purgeur continue alors à fonctionner comme si le disque 5 était non perforé. On remarquera que le disque 5 peut présenter les mêmes di- mensions extérieures qu'un disque non perforé classique, et qu'aucune mo- dification du reste du purgeur 1 n'est nécessaire pour recevoir ce disque 5. De la sorte, ce disque 5 peut être monté, en tant que disque obturateur de remplacement, sur un purgeur existant. -5- REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1. Obturateur à disque (5) pour purgeur de produits de condensation à effet thermodynamique, obturateur du type comprenant une chambre interne (7) et des parties perforées (8, 9) à travers lesquelles un écoulement de fluide peut avoir lieu d'un côté de l'obturateur à disque à l'autre, caractérisé en ce qu'il est prévu, à l'intérieur de la chambre interne, un élément thermo-sensible (10) qui peut adopter un état dans lequel il coopère avec l'une des parties perforées (8, 9) afin d'empêcher un tel écoulement de fluide. 2. Obturateur à disque selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente une structure stratifiée (5A-5B-5C), une couche inter- médiaire (5B) étant ajourée de manière à limiter, avec les couches adjacen- tes situées de chaque côté, ladite chambre interne (7). 3. Obturateur à disque selon la revendication 2, caractérisé en ce que les couches (5A-5B-5C) de celui-ci sont soudées ensemble tout autour de la périphérie de cet obturateur. 4. Obturateur à disque selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément thermo-sensible est un disque (10) qui est perforé (11) en dehors d'une partie centrale non perforée, cette dernière coopérant avec l'une desdites parties perforées (8, 9) de l'obturateur lorsque cet élément thermo-sensible (10) adopte ledit état. 5. Obturateur à disque selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément thermo-sensible (10) est un élément bimétallique.