Brevet FR2587442A1 — publié le 19870320

Dispositif de sparation et d'vacuation de condensats. Dispositif de séparation et d'évacuation de condensats. La présente invention concerne un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats, comprenant un purgeur de vapeur couplé d'une seule pièce à un séparateur et destiné à être utilisé par exemple dans une tuyauterie de vapeur; l'invention concerne plus particulièrement un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats ayant un rendement de séparation amélioré. On sait former de façon indépendante un un séparateur et une valve de réduction et ensuite les raccorder l'un à l'autre une tuyauterie de vapeur. purgeur de vapeur, de pression, etc, et les monter dans Toutefois, un inconvénient de cette technique antérieure est que l'on rencontre des problèmes dans le montage des diverses parties dans une tuyauterie de vapeur. L'ajustage des parties individuelles est également susceptible de soulever des problèmes. Pour remédier à ces inconvénients, on a proposé de coupler les uns aux autres ces parties et ces accessoires pour constituer un ensemble unitaire. Dans un dispositif de séparation et d'évacucation de conden- sats ayant une telle structure monobloc, un élément cylindri- que est monté dans une coquille extérieure pour former un passage d'arrivée de vapeur servant de séparateur entre la surface extérieure de l'élément cylindrique et la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure, de façon que la vapeur amenée par une ouverture d'arrivée soit entraînée vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire le long de la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure, et que la vapeur amenée à travers l'élément cylindrique arrive à une ouverture de sortie. En outre, une section de purge de vapeur, comportant un clapet d'éva- cuation avec un flotteur et un couvercle de flotteur recou- vrant le flotteur, est prévue en dessous de l'élément cylin- drique. Dans le dispositif précité, il est nécessaire de former un petit trou d'aération dans le couvercle de flotteur. Le gaz contenant le condensat heurte la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure lors de son passage à travers le passage d'arrivée de vapeur dans la section de séparateur, et le condensat est séparé de la vapeur. Le condensat tombe alors sous forme de gouttes et est recueil- li dans la portion inférieure de la coquille extérieure. Dans ce cas, s'il n'y a pas ce petit trou, le flotteur ne peut être soulevé par la pression de l'air résiduel dans le couvercle de flotteur lorsque la quantité de conden- sat augmente. Il en résulte qu'on ne peut évacuer le con- densat. Il est donc nécessaire de former un petit trou dans le couvercle du flotteur. Si ce petit trou est prévu dans la partie supérieure du couvercle de flotteur, le condensat dans le couvercle de flotteur est entraîné vers le haut dans un mouvement tourbillonnaire à travers le petit trou par la vapeur qui continue à tourbillonner, même après avoir traversé le passage d'arrivée de vapeur, ce qui réduit le rendement de séparation du condensat de la vapeur. C'est un but de la présente invention de remédier aux pro- blèmes ci-dessus. Dans ce but, selon la présente invention, un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats ayant un couvercle de flotteur comportant au moins un petit trou, est caractérisé en ce que le petit trou est formé à un endroit sur un cercle ayant le même centreque le cou- vercle de flotteur et ayant un rayon obtenu en multipliant le diamètre extérieur du couvercle de flotteur par un coeffi- cient compris entre 0,2 et 0,36. Le dispositif peut être utilisé pour séparer et évacuer le condensat ou d'autres liquides de la vapeur, d'air comprimé ou de tout autre gaz. Selon la présente invention, un gaz contenant un condensat est amené par une ouverture d'arrivée, entraîné vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire dans un passage d'arri- vée- et arrive au voisinage d'un couvercle de flotteur. Le condensat ruisselle d'abord le long de la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure lors du passage du gaz à travers le passage d'arrivée et est recueil- li dans la portion inférieure de la coquille extérieure. D'autre part, le gaz s'élève depuis le voisinage du couvercle de flotteur à travers l'élément cylindrique jusqu'à l'ouverture de sortie. Lorsque le condensat recueilli dans la portion inférieure de la coquille extérieure atteint un niveau prédéterminé, le flotteur est soulevé pour ouvrir le clapet d'évacuation et évacuer le condensat. Si le petit trou est formé dans la partie supérieure du couvercle de flotteur, le condensat dans le couvercle de flotteur est entraîné vers le haut dans un mouvement tourbil- lonnaire du fait que le gaz ayant atteint le voisinage du couvercle de flotteur tourbillonne. Si cependant, selon la présente invention, le petit trou est formé dans la position mentionnée ci-dessus, il n'y a aucun risque que le condensat soit entraîné vers le haut dans ce mouvement tourbillonnaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation d'un dispositif de séparation et d'évacua- tion de condensats comportant un couvercle de flotteur, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un couver- cle de flotteur selon la présente invention; - la figure 2 est une vue de dessous du couvercle de la figure 1; et - la figure 3 est une coupe verticale longitudinale d'un dispositif de séparation et d'évacucation de condensats comportant le couvercle de flotteur représenté sur les figures 1 et 2. En se reportant au dessin, la figure 3 montre un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats pour de la vapeur, comportant une coquille extérieure 2, une section de valve de réduction de pression 4 formée dans la coquille extérieure 2, une section de séparateur 30 formée en dessous de la section de valve de réduction de pression 4 et une section de purge 8 formée en dessous de la section de séparateur 30. Dans la section de valve de réduction de pression 4, une deuxième pression de vapeur prédéterminée est fixée par une vis de réglage 10 coopérant avec un ressort hélicoïdal de réglage 12. Lorsqu'un diaphragme 14 est pressé vers le bas lorsqu'une réduction de la deuxième pression de vapeur agit sur le côté inférieur du diaphragme, un clapet pilote 16 est séparé d'un siège de clapet 18. Il en résulte que de la vapeur à une première pression est amenée depuis une ouverture d'arrivée 20 à travers des passages 22a, 22b, 22c et 22d à un piston 24. En conséquence, le piston 24 coulisse vers le bas, et un clapet principal 26 en butée contre l'extrémité inférieure du piston 24 est séparé d'un siège de clapet 28. La vapeur à la première pression dans l'ouverture d'arrivée 20 peut alors passer à travers la section de séparateur 30 définie entre la coquille extérieure 2 et le séparateur 6 et pénétrer dans celui-ci. Ensuite, la vapeur à la première pression passe à travers le clapet principal ouvert 26 et atteint une ouverture de sortie 32. L'ouverture de sortie 32 communique par des passages 34a et 34b avec une chambre 37 partiellement délimitée par le diaphragme 14. Lorsque la pression de vapeur dans l'ouverture de sortie 32, c'est-à-dire la deuxième pression de vapeur devient supérieure à la valeur fixée déterminée par le ressort hélicoïdal de réglage 12, le diaphragme 14 est pressé vers le haut contre la force de rappel du ressort 12 pour régler le degré d'ouverture du clapet pilote 16 et de ce fait réduire la deuxième pression de vapeur à la valeur fixée. Inversement, lorsque la deuxième pression de vapeur devient inférieure à la valeur fixée, le degré d'ouverture du clapet pilote est augmenté pour augmenter la deuxième pression de vapeur jusqu'à la valeur fixée. En d'autres termes, la section de valve de réduction de pression 4 est conçue pour maintenir la deuxième pression de vapeur à la valeur fixée. La section de séparateur 30 comporte un passage d'arrivée de vapeur défini entre la surface circonférentielle exté- rieure du séparateur pratiquement cylindrique 6 et la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure 2. L'élément cylindrique 6 comporte sur sa surface extérieure des moyens de guidage (non représentés) de telle sorte que la vapeur passant à travers la section de séparateur 30 peut être guidée en spirale vers le bas le long de la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure 2. Tandis que la vapeur tourbillonne de cette manière dans la section de séparateur 30, le condensat se dépose sur la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure 2 et ruis- selle pour être recueilli dans la portion-inférieure de la coquille extérieure 2. Après sa séparation du condensat, la vapeur peut passer à travers l'élément cylindrique 6 jusqu'à la section de valve de réduction de pression 4. L'élément cylindrique 6 est équipé d'une multiplicité de supports 34 disposés à intervalles appropriés sur un bord circonférentiel extérieur, et est fixé sur la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure 2 au moyen des supports 34. La section de purge de vapeur 8 comporte un siège de clapet de vidange 36 communiquant avec l'extérieur au niveau de la portion inférieure de la coquille extérieure 2. Un flotteur 38 est monté de façon à être appliqué sur le siège 36 ou en être séparé. Tant que le condensat recueilli dans la portion inférieure de la coquille extérieure 2 de la manière précitée reste inférieur à une quantité prédéterminée, le flotteur 38 est appliqué sur le siège 36 du clapet de vidange pour empêcher l'évacuation du condensat. Lorsque le condensat recueilli dépasse cette quantité prédéterminée, le flotteur 38 est soulevé et est séparé du siège 36, permet- tant ainsi au condensat d'être évacué à travers le siège 36 du clapet de vidange jusqu'à l'extérieur de la coquille extérieure 2. Un couvercle de flotteur 40 est prévu pour recouvrir prati- quement la moitié supérieure du flotteur 38. Comme le montrent les figures 1 et 2, le couvercle de flotteur 40 a une forme analogue à un dôme avec, vue en plan, une forme pratiquement elliptique. Les repères 42 désignent des pattes pour fixer le couvercle de flotteur 40. Le couvercle de flotteur 40 comporte un petit trou traversant 44 à un endroit un peu en dessous du sommet du couvercle de flotteur 40, c'est-à-dire à un endroit se trouvant à une distance en ligne droite A du centre de l'axe principal du couvercle de flotteur 40, en vue en plan. La distance A est obtenue en multipliant le diamètre extérieur B le long de l'axe secondaire par un coefficient a prédéterminé compris entre 0,2 et 0,36. Le coefficient a a été obtenu expérimentalement. Si le petit trou 44 était formé au sommet du couvercle de flotteur , le rendement de séparation serait fortement affecté du fait du tourbillonnement vers le haut du condensat. Au contraire, si le petit trou 44 est formé dans la portion terminale inférieure du couvercle de flotteur 40, le flotteur 38 ne peut être soulevé. En conséquence, dans le dispositif de la présente invention, le petit trou 44 est formé dans une position intermédiaire entre le sommet et l'extrémité inférieure, à des endroits o aucun tourbillonnement vers le haut du condensat n'est créé. Dans les essais effectués comme mentionné ci-dessus, la distance entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique 6 et ie sommet du cou- vercle de flotteur 40 a été déterminée de façon que le tourbillonnement de la vapeur n'entraîne pas de tourbillonne- ment vers le haut du condensat. Dans ce cas, le rendement maximal de séparation est 95%. On a trouvé que, lorsque la distance entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique et le sommet du couvercle de flotteur 40 a une valeur correcte,compte tenu de la compacité du dispositif dans son ensemble,et que la distance A et le diamètre extérieur B sont dimensionnés pour que le rendement de séparation puisse atteindre 95%, il n'est créé aucun tourbillonnement vers le haut du condensat à travers le petit trou 44, ce qui permet d'obtenir le coeffi- cient a. Le tableau suivant indique la distance A et le diamètre extérieur B donnant les meilleures valeurs du coefficient a pour divers diamètres C de l'ouverture d'arri- vée 20. Tableau Diamètre C Distance A Diamètre extérieur B a = A/B (mm) (mm) (mm) 16 + 3,2 59 0,217-0,325 16 + 3,2 59 i 20 + 4 70 0,229-0,343 32 20 - 4 70 " 20 + 4 70 " 30 - 5 87 0,258-0,361 On notera que chaque valeur des distances A peut varier à l'intérieur d'une certaine plage. Ceci résulte du fait qu'on a pris en considération une certaine tolérance pour former le petit trou 44. Comme il apparaît sur le tableau, lorsqu' est choisi dans la plage de valeurs comprises entre 0,2 et 0,36, il n'y a pas tourbillonnement vers le haut du condensat, ce qui améliore le rendement de séparation du dispositif. Bien que la réalisation précitée du dispositif de séparation et d'évacuation de condensats selon la présente invention comporte une valve de réduction de pression, le rendement de séparation du condensat n'est pas notablement modifié lorsqu'il n'y a pas de section de valve de réduction de pression dans le dispositif de séparation et d'évacucation du condensat. En outre, bien que dans la réalisation précitée le couvercle de flotteur n'a qu'un seul trou, on peut former dans le couvercle deux ou plusieurs petits trous en des emplacements symétriques ou non symétriques par rapport au centre du couvercle de flotteur et espacés d'une distance A du centre, de sorte que l'air en excès dans le couvercle de flotteur peut s'évacuer rapidement. Il suffit que les petits trous soient disposés en des endroits espacés du centre de la distance A, c'est-à-dire sur un cercle ayant le rayon A. En conséquence, il n'est pas néces- saire que les trous soient disposés symétriquement les uns par rapport aux autres. Comme décrit ci-dessus, du fait que le petit trou à travers le couvercle de flotteur est formé à un endroit situé sur un cercle ayant un centre identique à celui du couvercle de flotteur et ayant un rayon obtenu en multipliant le diamètre extérieur du couvercle de flotteur par un coefficient compris entre 0,2 et 0,36, il n'est pas créé de tourbillonne- ment vers le haut du condensat, ce qui améliore le rendement de séparation. En outre, du fait que le dispositif de séparaticn et d'évacucation du condensat de la présente invention comporte un séparateur et un purgeur monobloc, et peut également comporter une valve de réduction de pression, le montage sur une tuyauterie est ainsi simplifié. Revendication. Dispositif de séparation et d'évacuation de condensats comportant un corps ou coquille (2) avec un une ouverture d'arrivée (20), un élément cylindrique (6) monté dans la coquille extérieure de manière à être disposé à une certaine distance de la surface de la paroi intérieure de cette coquille extérieure, un séparateur formé par la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure et par la surface de la paroi extérieure de l'élément cylindrique de façon qu'un gaz contenant un condensat, arrivant de l'ouverture d'arrivée (20), soit entraîné vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire le long de la surface de la paroi intérieure de la coquille extérieure, une ouverture de sortie (32) pour évacuer à l'extérieur de la coquille extérieure le gaz passant à travers l'élément cylindrique, et une section de purge (8) prévue en dessous de l'élément cylindrique dans la coquille extérieure et comportant un clapet d'évacua- tion de condensat avec un flotteur (38), un couvercle de flotteur en forme de dôme (40) pour recouvrir le flotteur et au moins un petit trou (44) formé à travers le couvercle de flotteur, caractérisé en ce que le petit trou est formé à un endroit situé sur un cercle ayant un centre identique à celui du couvercle de flotteur et ayant un rayon obtenu en multipliant le diamètre extérieur du couvercle de flotteur par un coefficient compris entre 0,2 et 0,36.