Brevet FR2592704A1 — publié le 19870710

"Purgeur de condensats de vapeur d'eau" La présente invention concerne un purgeur de condensats de vapeur d'eau, composé d'un corps comportant une entrée pour être reliée à la conduite à purger et une sortie de condensats, un filtre et un organe de contrôle s'ouvrant et se fermant automatiquement en présence et/ou sous l'effet du passage du fluide pour évacuer les condensats et retenir le fluide non condensé. On connait déjà de multiples types de purgeurs de condensats. I1 existe notamment les purgeurs à tension de vapeur et les purgeurs à disque. Chacun de ces types de purgeur présente des avantages et des inconvénients spécifiques à chacun d'eux, contraignant l'utilisateur à un choix. Or, ce choix a pour conséquence l'obligation de négliger un certain nombre de critères, ce qui se répercute sur les coûts, soit d'achat, d'entretien ou d'exploitation ou encore, le fonctionnement de l'installation. De façon plus précise, les purgeurs à tension de vapeur d'eau comportent un organe de contrôle constitués par un élément déformable dont les mouvements de contraction ou de dilatation sont commandés par les déséquilibres créés entre la pression du condensat dans le purgeur et la tension de vapeur d'un liquide volatil contenu dans l'élément déformable. De ce fait, le fonctionnement de ces purgeurs est piloté par la température du condensat. Ce purgeur permet d'éliminer des condensats à une température inférieure à la température de saturation pour la pression considérée. Le refroidissement des condensats retenus en amont du purgeur permet de restituer au système réchauffé une partie de la chaleur sensible de l'eau et, ainsi, de récupérer l'énergie qui aurait été éliminée en aval du purgeur si celui-ci fonctionnait à la température de saturation. L'inconvénient de tels purgeurs est leur fragilité et leur sensibilité aux coups de bélier ainsi qu'à la surchauffe. Leur fonctionnement présente une certaine inertie puisqu'ils utilisent des transferts de chaleur. Les forces de fermeture de l'organe d'obturation sont relativement faibles, de sorte que l'étanchéité est précaire. Les purgeurs à disque sont composés d'un clapet d'obturation en forme de disque, qui alternativement isole ou met en relation l'entrée et la sortie et une chambre de pression. Les différentes pressions successives entre l'amont, l'aval et la chambre de pression, provoquent les mouvements d'ouverture et de fermeture du clapet obturateur. Dans ces purgeurs, les condensats sont évacués à la température de saturation, ce qui se traduit par une perte de chaleur. L'avantage de ces purgeurs est leur insensibilité aux coups de bélier et à la surchauffe. Leur fonctionnement présente des ouvertures et des fermetures franches et instantanées. Par contre, le disque qui fonctionne dans un mélange de condensats et de vapeur subit une usure non négligeable. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des purgeurs connus et se propose de créer un purgeur de condensats de vapeur d'eau qui soit d'une construction simple, d'un fonctionnement robuste, permettant le remplacement facile des pièces d'usure, qui permet récupérer une partie de l'énergie des condensats, qui soit insensible aux coups de bélier et à la surchauffe, et présente un fonctionnement à l'ouverture et à la fermeture, qui soit rapide et net. A cet effet, l'invention concerne un purgeur de condensats de vapeur d'eau, caractérisé en ce que l'organe de contrôle réglant le passage de fluide entre l'amont et l'aval du purgeur, se compose d'un élément formant siège coopérant avec un clapet, l'élément ayant un conduit relié à l'arrivée de fluide et susceptible d'être fermé par le clapet, ainsi qu'un élément thermostatique destiné à repousser le clapet en position de fermeture à la température de consigne de l'élément thermostatique. Ce purgeur présente une construction particulièrement simple et robuste. Les efforts de fermeture et l'usure sont subits par l'élément le plus résistant du purgeur, à savoir le clapet d'obturation et l'élément formant le siège. Par contre, l'élément thermostatique qui est sensible, est protégé contre les coups de bélier et la surchauffe par le clapet. Comme dans ce purgeur l'obturation et l'ouverture ést faite par le clapet, on a un fonctionnement franc et net. D'ailleurs, même si par accident l'élément thermosensible devait être endommagé, le purgeur continuerait de fonctionner comme un purgeur à disque. L'élément thermosensible qui agit sur le clapet, permet de commander celui-ci en fonction d'une température de consigne et cela sans même nécessiter de changement de phase. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément formant siège pour le clapet est muni d'une gorge périphérique communiquant avec la sortie de condensats. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément comporte un bord et le couvercle une virole pour être appliquée sur le rebord et assurer l'étanchéité avec le joint. Cette réalisation de l'élément formant le siège est particulièrement intéressante, à la fois pour le fonctionnement du dispositif, sa coopération avec le clapet et pour le montage des pièces puisque l'étanchéité est assurée par l'intermédiaire de cet élément et du joint. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément thermostatique se compose d'une capsule rigide délimitant avec une lamelle déformable une chambre contenant du fluide thermostatique, la lamelle portant un plot destiné à venir en saillie hors de la capsule pour repousser le clapet vers la position de fermeture, la capsule formant surface d'appui pour le clapet en position d'ouverture complète. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps comporte une cavité recevant l'élément formant siège et l'élément thermostatique, cette cavité étant fermée par un couvercle portant l'élément thermostatique dans une cavité. De cette manière, on simplifie également les interventions en cas d'incident, puisqu'il suffit d'enlever le couvercle pour en détacher l'élément thermosensible et le remplacer. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le corps comporte une gorge périphérique au fond de la cavité, cette gorge débouchant dans la sortie de condensats, et la gorge périphérique de l'élément comporte un passage reliant les gorges. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement sur les dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe d'un purgeur en position d'ouverture complète, - La figure 2 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 1 montrant le purgeur en position d'ouverture intermédiaire, - La figure 3 est une vue en coupe analogue aux vues précédentes montrant le purgeur en position de fermeture. Selon la figure 1, le purgeur se compose d'un corps I ayant une entrée 2 destinée à être reliée à la conduite à purger et une sortie 3 pour l'évacuation du condensat. Entre l'entrée 2 et la sortie 3, dans le passage du fluide, se trouve un logement 4 dans lequel est placé un filtre 5 de forme cylindrique maintenu en place par un bouchon visse 6 qui ferme l'ouverture du logement 4. Le fluide de l'entrée 2 arrive d'abord à l'intérieur du filtre 4 pour sortir à travers la paroi du filtre et arriver dans le volume annulaire 7 qui débouche dans un conduit 8 qui arrive au niveau de l'organe de contrôle. Cet organe de contrôle, décrit de façon plus détaillée ci-après, est destiné à ouvrir le purgeur en présence de condensat et à fermer celui-ci lorsque le condensat est évacué et qu'il n'y a plus que de la vapeur, de façon à éviter les pertes de vapeur. L'organe de contrôle est logé dans la partie centrale du corps 1 dans une cavité 9 fermée par un couvercle 10 fixé au corps par des vis 11. L'organe de contrôle se compose d'un élément 12 formant siège, muni d'un perçage central 13 situé dans le prolongement du conduit 8. Cet élément 12 comporte dans sa face supérieure une gorge périphérique 14 avec un ou plusieurs canaux de communication 15 reliant cette gorge périphérique 14 à l'autre face de l'élément 12. Ces canaux 15 débouchent dans une gorge périphérique 16 réalisée dans le fond de la cavité 9, cette gorge périphérique 16 débouchant par l'ouverture 17 dans la sortie 3 du purgeur. Le fluide à évacuer peut ainsi traverser le purgeur en suivant la flèche A représentée aux dessins. Entre l'élément 12 et le fond de la cavité 9, il y a un joint d'étanchéité 17 percé pour éviter des problèmes d'orientation et permettre le passage du fluide. La gorge périphérique 16 du fond de la cavité 9 ainsi que la gorge périphérique 14 sont circulaires de façon à éviter les problèmes d'orientation, lors de la mise en place du joint 17 et de l'élément 12 dans la cavité 9 ou pour éviter que les éventuels pivotements sous l'effet des vibrations ne puissent fermer le passage. Au-dessus de l'élément 12 formant siège est logé un disque 18, mobile, formant un clapet d'obturation. Au-dessus du disque et porté par le couvercle, il y a un élément thermostatique 19 formé d'une capsule 20 délimitant avec une membrane 21 une cavité dans laquelle se trouve un liquide dont la température d'évaporation est choisie en fonction de la température à laquelle doit se mettre en oeuvre l'élément thermostatique. La membrane déformable 21 porte en son milieu un plot 22 destiné à sortir à travers l'ouverture de la face 23 de la capsule 20 de façon à pouvoir repousser le disque obturateur 18. La face avant 23 de la capsule 20 forme une surface d'appui pour le disque 18. De façon avantageuse, l'élément thermostatique 19 est logé dans une cavité 24 du couvercle 10. Le disque 18 ou/et l'élément 12 formant siège comportent une rainure radiale calibrée ou une rugosité pour mettre en relation la partie en amont de l'élément formant clat et celle en aval. L'élément 12 comporte un bord 30 et le couvercle 10 une virole 31 venant se loger dans la cavité 9 pour appuyer sur le bord 30 de l'élément 12 et assurer l'étanchéité avec le joint 17. Fonctionnement L'ouverture du purgeur est obtenue par une fuite éventuellement contrôlée, comme indiqué ci-dessus, par une rainure radiale calibrée réalisée dans le disque 18 ou la surface correspondante de l'élément 12 formant siège. Cette fuite met en relation la partie du purgeur constituant la chambre de pression située en amont du disque 18 et la partie aval du purgeur. La chute de pression qui en résulte dépend également du transfert thermique avec l'extérieur. Ce transfert thermique peut, le cas échéant, être contrôlé par l'adjonction d'un moyen augmentant l'échange de chaleur avec l'extérieur, par exemple un élément conducteur de chaleur tel qu'un caloduc. La fermeture du purgeur, c'est-à-dire l'application du disque formant clapet 18 contre la surface correspondante de l'élément 12 formant siège, résulte de l'écoulement du fluide sous le disque 18. Les paramètres de cet écoulement dépendent des orifices d'entrée et de sortie et de la proximité du disque 18 par rapport à la surface de l'élément 12, ainsi que de la nature du fluide. L'élément thermostatique 19 fait dépendre la fermeture du purgeur directement de la température, sans nécessiter de changement de phase à l'intérieur de cet élément thermostatique 19. Lorsque le purgeur est ouvert, c'est-à dire que le disque 18 est décollé de l'élément 12, il s'opère un transfert de chaleur entre le fluide traversant le purgeur et l'élément thermostatique 19. Si la température des condensats traversant le purgeur augmente, la membrane 21 se déforme et repousse par effet mécanique le disque 18 de l'élément formant siège 12 et provoque la fermeture du purgeur. Cela permet d'imposer au purgeur une température de consigne d'évacuation des condensats tout en conservant les avantages de l'obturation par le disque 18. L'élément thermostatique 19 est protégé dans la chambre de pression contre l'attaque du fluide même si cet élément thermostatique 19 devait être détérioré, le purgeur fonctionnerait comme un purgeur à disque. REVENDICATIONS 1) Purgeur de condensats de vapeur d'eau, composé d'un corps comportant une entrée pour être reliée à la conduite à purger et une sortie de condensats, un filtre et un organe de controle s'ouvrant et se fermant automatiquement en présence et/ou sous l'effet du passage du fluide pour évacuer les condensats et retenir le fluide non condensé, purgeur caractérisé en ce que l'organe de contrôle réglant le passage de fluide entre l'amont et l'aval du purgeur, se compose d'un élément (12) formant siège coopérant avec un clapet (18), l'élément (12) ayant un conduit (13) relié à l'arrivée de fluide et susceptible d'être fermé par le clapet (18), ainsi qu'un élément thermostatique (19) destiné à repousser le clapet en position de fermeture à la température de consigne de l'élément thermostatique (19). 2) Purgeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (12) comporte un bord (30) et le couvercle (10) une virole (31) pour être appliquée sur le rebord (30) et assurer l'étanchéité avec le joint (17). 3) Purgeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément thermostatique (19) se compose d'une capsule rigide (20) délimitant avec une lamelle déformable (22) une chambre contenant du fluide thermostatique, la lamelle portant un plot (22) destiné à venir en saillie hors de la capsule (20) pour repousser le clapet (18) vers la position de fermeture, la capsule formant surface d'appui (23) pour le clapet (18) en position d'ouverture complète. 4) Purgeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps comporte une cavité (9) recevant l'élément (12) formant siège et l'élément thermostatique (19), cette cavité étant fermée par un couvercle (10) portant l'élément thermostatique (19) dans une cavité (24). 5) Purgeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corps (1) comporte une gorge périphérique (16) au fond de la cavité (9), cette gorge (16) débouchant (17) dans la sortie de condensats (3), et la gorge périphérique (14) de l'élément (12) comporte un passage (15) réliant les gorges (14 et 16).