Brevet FR2587443A1 — publié le 19870320

Dispositif de séparation et d'évacuation de condensats. La présente invention concerne un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats, comportant un purgeur de vapeur couplé d'une seule pièce à un séparateur, le disposi- tif étant prévu pour être employé, par exemple, dans une tuyauterie de vapeur; l'invention concerne plus particuliè- rement un dispositif de séparation et d'évacuation de conden- sats ayant un rendement de séparation de vidange amélioré. Dans la technique antérieure, le purgeur de vapeur, le séparateur et la valve de réduction de pression, etc, sont formés indépendamment l'un de l'autre et sont raccordés l'un à l'autre, lors de leur montage dans la tuyauterie de vapeur. L'assemblage de la tuyauterie avec ses accessoi- res séparés, tels qu'une valve de réduction de pression, un séparateur et un purgeur de vapeur, à assembler sur le site, constitue une opération longue et exigeant beaucoup de main d'oeuvre, notamment si l'on considère qu'il est nécessaire d'ajuster chacun des composants. Pour résoudre ce problème, on a proposé que ces accessoires soient couplés l'un à l'autre lors de la fabrication pour constituer un ensemble unitaire. Dans un dispositif de séparation et d'évacuation de conden- sats ayant cette structure monobloc, un élément cylindrique est prévu dans un corps pour former un passage d'arrivée de vapeur constituant un séparateur entre la surface extérieure de l'élément cylindrique et la surface de paroi intérieure du corps, de façon que la vapeur arrivant de l'ouverture d'arrivée soit entraînée vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire le long de la surface de paroi intérieure du corps, ce qui permet à la vapeur arrivant à travers l'élément cylindrique d'être évacuée par une ouverture de sortie. En outre, une section de purge de vapeur, comportant un clapet d'évacuation avec un flotteur et un couvercle de flotteur recouvrant le flotteur, est prévue en dessous de l'élément cylindrique. En général,la vapeur s'écoule dans une tuyauterie à des vitesses élevées, par exemple environ 40 m/sec au maximum, et de ce fait, à ces vitesses élevées, la vapeur amenée à la section de purge de vapeur à travers le passage d'arri- vée de vapeur est entraînée dans un mouvement tourbillonnai- re violent. En conséquence, si la distance entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique constituant une arrivée de vapeur conduisant à l'ouverture de sortie, et le sommet du couvercle du flotteur est petite, les gouttes d'eau déposées sur le couvercle du flotteur et le condensat se rassemblant dans la portion inférieure du purgeur de vapeur sont entraînés vers le haut à la manière d'un tourbillon par la vapeur tourbillonnante, et sont évacuées à travers l'ouverture de sortie. Ce problème peut être résolu en augmen- tant considérablement la distance entre l'extrémité inférieu- re de l'élément cylindrique et le sommet du couvercle de flotteur, mais ceci augmente considérablement la dimension du dispositif de séparation et d'évacuation de condensats, ce qui est un inconvénient. C'est un but de la présente invention de procurer un disposi- tif de séparation et d'évacuation de condensats servant à la fois de séparateur et de purgeur de vapeur, avec un rendement de séparation amélioré pour séparer le condensat de la vapeur et sans que le dispositif soit inutilement encombrant. Selon la présente invention, il est procuré un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats comportant une ouverture d'arrivée, un corps, un élément cylindrique monté dans ce corps de manière à se trouver à une certaine distance de la surface de la paroi intérieure de ce corps, un séparateur formé par la surface de la paroi intérieure de ce corps et l'élément cylindrique de façon à permettre au gaz contenant le condensat amené de l'ouverture d'arrivée d'être entraîné vers le bas dans un mouvement tourbillon- naire le long de la surface de la paroi intérieure du corps, une ouverture de sortie pour amener à l'extérieur du corps le gaz passant à travers l'élément cylindrique, et une section de purge procurée en dessous de l'élément cylindrique dans ce corps, cette section de purge comportant un clapet d'évacuation de condensat ayant un flotteur, et un couver- cle de flotteur pour recouvrir ce flotteur, caractérisé en ce que la distance A entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique et le sommet du couvercle de flotteur, et le diamètre intérieur B de ce corps au niveau de la section de purge soient fixés de telle manière que A/B soit supérieure à 0,4. Le dispositif peut servir à la sépa- ration et à l'évacuation de l'humidité ou du condensat de la vapeur, de l'air comprimé ou de tout autre gaz. Le dispositif selon la présente invention fonctionne comme suit: La vapeur ou tout autre gaz contenant un condensat, amené de l'ouverture d'arrivée, estentraînée vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire dans le passage d'arrivée, et est amenée à la section de purge. A ce moment, le conden- sat est séparé de la vapeur. Le condensat tombe d'abord le long de la surface de la paroi intérieure du corps et de la section de purge et se rassemble dans la portion inférieure de la section de purge. D'autre part, la vapeur monte à travers l'élément cylindrique et est évacuée à travers l'ouverture de sortie. Lorsque le condensat recueilli dans la portion inférieure de la section de purge atteint un niveau prédéterminé, un flotteur est soulevé pour ouvrir un clapet d'évacuation et évacuer le condensat. Dans le dispositif de séparation et d'évacuation du condensat selon la présente invention, la distance A entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique et le sommet du couver- cle de flotteur, et le diamètre intérieur B de la section de purge sont fixés de telle manière que A/B soit supérieur à 0,4, c'est-à-dire que la distance A est supérieure à 40% du diamètre intérieur B. En conséquence, les gouttes d'eau déposées sur le sommet du couvercle de flotteur et le condensat recueilli dans la portion inférieure de la section de purge ne sont pas entraînés vers le haut dans un mouvement tourbillonnaire par le gaz, tandis que le gaz peut passer à travers l'élément cylindrique et est amené à l'extérieur par l'ouverture de sortie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure unique est une vue en coupe verticale d'un dispositif selon l'invention. Dans la réalisation préférée, le dispositif de séparation et d'évacuation de condensats comporte une valve de réduc- tion de pression. En se reportant au dessin, les repères 1 et 2 désignent respectivement une section de valve de réduction de pression et une section de purge de vapeur couplée à l'extrémité inférieure de la section de valve de réduction de pression. La section de valve de réduction de pression 1 comporte une ouverture d'arrivée 4 pour amener la vapeur à une première pression, ménagêe sur un côté d'un corps 3, et une ouverture de sortie 5 pour évacuer de la vapeur à une deuxième pression plus faible, disposée sur le côté opposé à l'ouverture d'arrivée 4. Un siège de clapet principal 6 est ménagé dans le corps 3, et un clapet principal 7 est appliqué contre le siège 6 par un ressort hélicoïdal 8. La tige de piston 10 d'un piston 9 vient buter contre une extrémité supérieure du clapet principal 7. Le repère 11 désigne une vis de réglage de la deuxième pression de vapeur. Lorsque la vis de réglage 11 est serrée, un diaphragme 14 est pressé vers le bas par un ressort hélicoïdal 12, et un poussoir 13 est prévu à l'extrémité inférieure du ressort hélicoïdal 12. Il en résulte qu'une tige de clapet pilote 15 est pressée vers le bas pour ouvrir un clapet pilote 16 contre la force de rappel du ressort hélicoïdal 17. Un premier passage 18 est prévu pour introduire la vapeur à la première pression dans un espace situé sous le clapet pilote 16. Un deuxième passage 19 est prévu pour introduire la vapeur à la première pression, qui est passée à travers le clapet pilote 16, dans un espace audessus du piston 9. Un troisième passage est prévu pour introduire la vapeur à la deuxième pression depuis l'ouverture de sortie 5 dans un espace situé en dessous du diaphragme 14. Un tamis 32 et une crépine 33 sont prévus si nécessaire. Un élément cylindrique 21 ayant la forme d'une trompette divergeant légèrement dans sa portion terminale inférieure est monté sur une partie du siège de clapet principal 6 dans la portion centrale du corps 3. L'élément cylindrique 21 est fixé sur l'intérieur du corps 3 par des éléments de guidage et de support 22 disposés en plusieurs positions, par exemple quatre positions sur la surface extérieure de l'élément 21. Un passage d'arrivée de vapeur 34 servant de séparateur est formé entre l'élément cylindrique 21 et la circonférence intérieure du corps 3. La vapeur passant à travers le passage d'arrivée de vapeur 34 est entraînée dans un mouvement tourbillonnaire. Un cylindre 24 supportant la tige 23 du carter principal 7 est monté dans l'élément cylindrique 21 et est fixé sur la paroi intérieure de l'élément cylindrique, par exemple par quatre supports 25. Un clapet d'évacuation de condensats comportant un siège de clapet de purge 26 et un flotteur 27 est prévu au niveau de-la portion inférieure de la section de purge de vapeur 2. Le flotteur 27 est recouvert par un couvercle de flotteur en forme de dôme 29 ayant un petit trou d'aération 28 dans sa partie supérieure. Le couvercle de flotteur 29 est fixé sur la portion inférieure de la section de purge de vapeur 2 par une collerette 30 et des vis 31, comme le représentent les lignes en tirets, en deux endroits par exemple. Selon la présente invention, la distance A entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique 21 et le sommet du couvercle de flotteur 29 est dans un certain rapport avec le diamètre intérieur B de la section de purge de vapeur 2, de telle sorte que A/B est supérieur à 0,4, quel que soit le diamètre C de l'ouverture d'arrivée 4, de façon à pouvoir améliorer le rendement de séparation du dispositif. Le tableau suivant montre chaque valeur de A, B et A/B procurant un rendement de séparation de condensats égal ou supérieur à 95% pour divers diamètres C dans le dispositif de séparation et d'évacuation de condensats. Tableau Diamètre C Distance A Diamètre intérieur B A/B (mm) (mm) (mm) 37,2 70 0,531 37,2 70 0,531 40,9 79,4 0,515 32 48,8 103,3 0,472 48,8 103,3 0,472 57,9 131,4 0,441 Dans la réalisation précitée, une deuxième pression de vapeur prédéterminée est d'abord réglée par la vis de réglage 11 de la deuxième pression de vapeur. Une partie de la vapeur à haute pression (première pression de vapeur) amenée par l'ouverture d'arrivée 4 est introduite à travers le premier passage 18 dans l'espace situé en dessous du clapet pilote 16. Ensuite, la vapeur passe à travers le clapet pilote 16 ayant un degré d'ouverture prédéterminé réglé par la vis 11 et à travers le deuxième passage 19 jusqu'à l'espace situé au-dessus du piston 9. Il en résulte que le piston 9 est abaissé contre la force de rappel du ressort hélicoical 8 pour ouvrir le clapet principal 7. Une grande partie de la vapeur amenée de l'ouverture d'arrivée 4 peut ainsi passer à travers le passage d'arrivée de vapeur 34, formé entre la surface circonférentielle extérieure de l'élément cylindrique 21 et la paroi intérieure du corps 3, et est entraînée vers le bas dans un violent mouvement tourbillonnaire jusqu'à la section de purge de vapeur 2. Le condensat tombe le long de la paroi intérieure de la section de purge de vapeur 2 ou vient heurter le couver- cle de flotteur 29 dont il tombe dans la portion inférieure de la section de purge de vapeur 2, tandis que la vapeur seule peut monter dans l'élément cylindrique 21 à travers le clapet principal 7 et est évacuée à travers l'ouverture de sortie 5 sous forme de vapeur à la deuxième pression. Une partie de la vapeur à la deuxième pression est amenée à travers le troisième passage 20 dans l'espace situé en dessous du diaphragme 14. Lorsque la deuxième pression de vapeur augmente, le diaphragme 14 est pressé vers le haut contre la force de rappel du ressort hélicoïdal 12 pour réduire le degré d'ouverture du clapet pilote 16, c'est-à-dire le degré d'ouverture du clapet principal 7 et réduire ainsi la deuxième pression de vapeur. Au contraire, lorsque la deuxième pression de vapeur diminue jusqu'à une valeur égale ou inférieure à une valeur fixée, le degré d'ouverture du clapet principal 7 est augmenté par une opération inverse de l'opération ci-dessus pour ramener la deuxième pression de vapeur à la valeur fixée. Ainsi, la vapeur séparée du condensat a sa pression réduite à la deuxième pression de vapeur prédéterminée et est ensuite évacuée à travers l'ouverture de sortie 5. Bien que la réalisation décrite ci-dessus ait un dispositif de séparation et d'évacuation de condensats comportant une valve de réduction de pression, le rendement de sépara- tion 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'évacuation du condensat. Comme le dispositif de séparation et d'évacuation du condensat selon la présente invention sert de séparateur pour séparer le condensat du gaz et également de purgeur pour évacuer le condensat séparé, le montage d'une tuyauterie de vapeur peut être considérablement simplifié. En outre, comme on peut installer la valve de réduction de pression dans le dispositif de séparation et d'évacuation du condensat, ce dernier est plus efficace dans le cas o une telle valve de réduction de pression est installée. En outre, la relation dimensionnelle entre la distance A entre l'extrémité inférieu- re de l'élément cylindrique et le sommet du couvercle de flotteur, et le diamètre intérieur B de la section de purge est fixée de façon à procurer un rendement de sépara- tion de condensats élevé sans augmenter la dimension de la section de purge. En conséquence, le dispositif de séparation et d'évacuation de condensats peut être plus compact que les dispositifs antérieurs, dans lesquels on raccordait l'un à l'autre un séparateur et un purgeur indé- pendants. Même lorsque la valve de réduction de pression est comprise dans le dispositif, les dimensions globales de ce dernier ne sont pas augmentées de façon importante par comparaison avec un clapet de réduction de pression séparé conventionnel, et on peut obtenir dans la section de séparateur un rendement de séparation du condensat égal ou supérieur à 95%. Revendication. Dispositif de séparation et d'évacuation de condensats, comportant une ouverture d'arrivée (4), un corps (3), un élément cylindrique (21) monté dans ce corps de manière à être disposé à une certaine distance de la surface de la paroi intérieure de ce corps, un séparateur formé par la surface de la paroi intérieure du corps et l'élément cylin- drique de façon à permettre au gaz contenant le condensat amené par l'ouverture d'arrivée (4) d'être entraîné vers le bas dans un mouvement tourbillonnaire le long de la surface de la paroi intérieure de ce corps, une ouverture de sortie (5) pour amener le gaz passant à travers l'élément cylindrique (21) à l'extérieur du corps (3), et une section de purge (2) comportant un clapet d'évacuation du condensat ayant un flotteur (27) et un couvercle de flotteur (29) pour recouvrir ce flotteur, caractérisé en ce que la distance (A) entre l'extrémité inférieure de l'élément cylindrique et le sommet du couvercle de flotteur, et le diamètre intérieur (B)de ce corps (3) au niveau de la section de purgeur sont fixés de telle manière que A/B n'est pas inférieur à.0,4.