Brevet FR2727741A1 — publié le 19960607

La présente invention concerne un purgeur de circuit de vapeur et plus particulièrement un purgeur de circuit de vapeur du type comportant une chambre de détente à au moins un étranglement, une entrée connectable au circuit à purger et une sortie d'évacuation des condensats. Les circuits de vapeur sont généralenent sources de condensats. Ces condensats sont parfois souhaités, comme dans le cas des échangeurs, ou parfois indésirables, comme dans le cas de tuyauteries de transport de vapeur. Dans de nombreux cas, il est souhaitable de pouvoir évacuer ces condensats constitués de produits liquéfiés par condensation, afin que ceux-ci ne gênent pas la circulation de la vapeur dans le circuit ou afin de procéder à des analyses sur ces condensats. Lors d'une purge d'un circuit de vapeur, on souhaite éliminer les produits liquéfiés par condensation avec une perte minimum de vapeur. En effet, la vapeur possède une valeur énergétique importante par rapport aux produits liquéfiés. On connaît actuellement dans l'état de la technique des purgeurs que l'on peut classer en trois grandes catégories. La première catégorie est constituée des purgeurs à flotteur ou mécaniques. Ces purgeurs sont constitués d'une chambre de condensation reliée dans sa partie supérieure au circuit de vapeur et presentant dans sa partie inférieure une sortie d'évacuation des condensats. La sortie d'évacuation est obture par un clapet solidaire d'un flotteur. Ce flotteur porté à la surface des condensats provoque l'ouverture de la sortie d'évacuation par déplacement du clapet lorsque le niveau des condensats atteint une valeur prédéterminée. Les dispositifs classiques de ce type présentent l'inconvénient de comporter des pièces mécaniques mobiles susceptibles de s'user avec le temps. La deuxième catégorie de purgeurs est constituée de purgeurs thermostatiques. Le mode de fonctionnement de ce type de purgeurs repose sur l'utilisation de la température du fluide dans le purgeur. L'ouverture de la sortie d'évacuation de tels purgeurs est assurée par la dilatation d'un liquide ou d'un solide. La troisième catégorie de purgeurs est constituée de purgeurs thermodynamiques. De tels purgeurs utilisent les proprietés dynamiques des fluides et en particulier la différence d'éner- gie entre la vapeur et les condensats. Pour ce faire, un tel purgeur comporte une chambre de détente Manie de chicanes, de tuyères ou d'étranglements. Lors de l'utilisation normale du circuit de vapeur, la chambre de detente d'un tel purgeur est connectée à l'une de ses entrées au circuit de vapeur à purger et présente une sortie ouverte en permanence d'évacuation des condensats. En fonctionnement normal, cette sortie de la chambre de détente est libre et est susceptible de laisser échapper en permanence de la vapeur ou des condensats. En pratique, les étranglements de cette chambre présentent des diamètres suffisamment petits pour que le flux de vapeur s'échappant soit négligeable par rapport au flux de vapeur dans le circuit, mais suffisamment grands toutefois pour que les condensats puissent passer. Ces purgeurs étant reliés de manière permanante au circuit de vapeur, les éléments de la chambre de détente sont très exposés aux impuretés présentes dans la vapeur ou les condensats qui obstruent fréquemment les étranglements. Ainsi, il est sowent nécessaire de placer un filtre séparé en amont du purgeur afin d'éviter qu'il ne se bouche. Le filtre devant être choisi suffisa ent fin, son nettoyage fréquent est nécessaire afin d'éviter qu'il ne se colmate et rende impossible l'utilisation du purgeur. Aussi, afin d'assurer un nettoyage facile de ce filtre, il est nécessaire d' aménager des moyens de dérivation du flux de vapeur et des condensats du circuit de vapeur afin de permettre le démontage du filtre pour son nettoyage sans interrompre la circulation de la vapeur dans le circuit, ce qui représente souvent une installation complexe, coûteuse et volumineuse. De plus, on a constaté que de tels purgeurs thermodynamiques sont très sensibles aux conditions d' ai- fiance et en particulier aux variations de teppérature L'invention a donc pour but de proposer un purgeur de circuit de vapeur apportant une solution aux problèmes précédemment mentionnés. A cet effet, l'invention a pour objet un purgeur de circuit de vapeur du type précité, caractérisé en oe qu'il comporte une ligne comprenant en série un filtre et la chambre de détente, et en ce qu'il comporte en outre des moyens d'inversion du sens du flux provenant de 1 'en trée du purgeur dans la ligne entre un sens correspondant à un mode de fonctionnement principal en purge et un sens opposé correspondant à un mode de fonctionnement auxiliaire de nettoyage du filtre. Le purgeur de circuit de vapeur peut également présenter l'une des caractéristiques avantageuses suivantes - le filtre comporte une paroi formant tamis de forme générale conique, dont la pointe est dirigée vers 1 'amont, lors du mode de fonctionnement principal en purge; - la chambre de détente présente sur sa face en regard du filtre un nez axial dirigé vers le filtre - un refroidisseur est monté en série sur la ligne entre la chambre de détente et la sortie d'évacuation des condensats; - le refroidisseur comporte un tube enroule en spirale, constituant un serpentin, s'étendant autour de la chambre de détente et/ou du filtre et formant ainsi un écran thermique; - la chambre de détente comporte plusieurs modules de détente à étranglements montés en série ;; - les étranglements sont constitués par des trous calibrés ménagés dans des parois des modules de détente transversales par rapport à la direction de déplacement du flux - le filtre et la chambre de détente sont disposés de manière démontable dans un alésage d'un corps du purgeur et sont maintenus dans cet alésage par une bride amovible tenue par un ensemble vis-écrou - les moyens d'inversion du sens du flux compor- tent un agencement de conduits et de vannes portés dans un même bloc formant une tête de purgeur - l'entrée et la sortie du purgeur comportent des éléments de connexion à vis sur un circuit de vapeur; ; - la tête de purgeur comporte des moyens incorporés de dérivation de la ligne du purgeur entre l'entrée et la sortie - la tête de purgeur comporte des moyens incorporés d'isolement de la ligne du purgeur et de la sortie. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, présentée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins sur lesquels - Les figures 1, 2 et 3 sont des vues en coupe partiellement schématisées d'un purgeur selon l'invention utilisé dans des modes de fonctionnement différents. rname on peut le voir sur chacune des figures, le purgeur comporte une tête de purgeur 1 portant des vannes, partie schématisée sur les dessins, et d'une ligne de purge 2 portée par celle-ci. La tête de purgeur 1 comporte une entrée 10 connectable à un circuit de vapeur (non représenté) et une sortie 12 destinée à l'évacuation des condensats. L'entrée 10 et la sortie 12 comportent des éléments de connexion à vis permettant leur raccordement facile à des tuyauteries munies d'éléments complémentaires de connexion. La tête de purgeur 1 est constituée d'un corps formé dans un bloc métallique, en acier par exemple, dans lequel un agencement d'alésages communiquants, constituant des conduits portant des vannes permet dans certaines conditions, de relier l'entrée 10 et la sortie 12 à une entre E et une sortie S de la ligne de purge 2. La ligne de purge 2 comporte un corps allongé 14 de forme générale cylindrique présentant un alésage axial 16. L'une des extrémités du corps 14 est fixée sur la tête 1 de telle sorte que l'extrémité de l'alésage 16 col-uni- que d'une manière étanche avec l'un des conduits de la tête 1 et constitue l'entrée E de la ligne de purge 2. Dans l'alésage 16, sont placés successivement depuis l'entrée E un filtre 18 puis trois modules de détente 20, 22, 24, constituant une chambre de détente 26. Tous ces éléments sont de révolution et présentent un diamètre extérieur égal à celui de l'alésage 16. Le filtre 18 est placé au voisinage de l'entrée E de la ligne de purge 2. Il est constitué d'un tamis fin et présente une forme conique dont la pointe est dirigée vers l'entrée E. Ce filtre est monté dans une entretoise cylindrique 28 emmanchée coaxialement dans l'alésage cylindrique 16. Le bord latéral du filtre 18 est muni d'un joint d'étanchéité 30. Les trois modules de détente 20,22,24 sont empilés coaxialement dans 1'alésage cylindrique 16 à la suite du filtre 18. Chaque module de détente 20,22,24 comporte respectivement un élément cylindrique 20a, 22a, 24a formant une paroi transversale portant un conduit axial étagé constituant un tranglement, associé à une entretoise cylindrique 20b, 22b, 24b. Un joint d'étanchéité 20c, 22c, 24c est disposé entre les parois transversales et les entretoises de chacun des modules de détente 20,22,24. La surface en regard du filtre 18 de la paroi transversale 20a du module de détente 20 présente un nez axial 20d traversé par un trou calibré 20e axial. Le nez axial 20d s'étend vers le filtre 18 au travers de l'entretoise 20b, disposée entre le filtre 18 et la paroi transversale 20a. Le trou calibré 20e dont une extrémité débouche à la surface du nez axial 20d, se prolonge par un conduit axial étagé 20f de diamètre croissant, dont la portion de plus gros diamètre debouche dans un conduit central de l'entretoise 22b. Les modules de détente 22 et 24 sont identiques et sont disposés successivement dans l'alésage 16 de telle sorte que depuis le module de détente 20, chacun d'eus, présente respectivement l'entretoise 22b, 24b suivie respectivement de la paroi transversale 22a, 24a. Un conduit étagé axial respectivement 22f, 24f des parois transversales 22a, 24a s'échelonne de nanlêre décroissante depuis une portion de conduit d'un diamètre égal à celui d'un conduit interne de l'entretoise 22b, 24b, jusqu'à un trou calibré 22e, 24e de plus faible diamètre. Au voisinage de son extrémité libre, le corps 14 présente un passage radial 34 débouchant d 'un côté à la périphérie du corps 14 et de l'autre côté, dans l'alésage axial 16. Une entretoise 36, disposée dans l'alésage axial 16 du corps 14, assure la communication entre la sortie du module de détente 24 et le passage radial 34. Une bride 38 obture l'alésage 36 à son extrémité opposée à la tête 1. Cette bride 38 présente sur l'une de ses faces une excroissance cylindrique 40 coopérant avec un épaulement 42 ménagé à l'extrémité de l'alésage axial 16. Un joint 44 est disposé entre les faces en regard de l'excroissance 40 et de l'épaulement 42 pour assurer 1 'étanchéité. Un élément de compensation 46 constitué d'une rondelle élastique et compressible est disposé entre l'entretoise 36 et l'excroissance 40 de la bride 38 afin de garantir une pression suffisante entre les différents modules 20, 22, 24 et le filtre 18 assurant ainsi par l'intermédiaire des joints, une étanchéité suffisante entre eux et la paroi interne de l'alésage 16. La bride 38 est maintenue à l'extrémité de l'alésage axial 16, par l'intermédiaire de tiges filetées 46 et d'écrous 48. Ces tiges filetées dont 1 'une des extrémités est solidaire de la tête 1 s'étendent le long du corps 14 de la ligne de purge 2, et assurent une pression de la bride 38 sur les éléments emmanchés dans l'alésage axial 16 du corps 2 par l'intermédiaire des écrous de serrage 48. Un tube 50 enroulé en spirale constituant un serpentin entoure le corps 14 de la ligne de purge 2. Une extrémité de ce tube 50 est connectée de manière étanche par soudage à la périphérie du corps 14 au passage radial 34. Ainsi, le tube 50 communique avec la chambre de détente 26 par l'intermédiaire de ce passage radial 34. L'autre extrémité de ce tube 50 est soudée à la périphérie du corps 14, à l'extrémité d'un conduit 52, constitué de deux alésages orthogonaux communiquants, ménagé au voisinage de la tête 1 dans le corps 14 de la ligne de purge 2. L'autre extrémité de ce conduit 52 constitue la sortie S de la ligne de purge 2 et est reliée à l'entrée d'un conduit de la tête de purgeur 1. Le tube 50 constitué d'un serpentin dont les spires sont relativement serrées forme un refroidisseur placé en aval de la chambre de détente pour les condensats avant leur évacuation vers la sortie 12. De plus, ce serpentin formé du tube 50 constitue un écran thermique pour la ligne de purge 2 permettant aux éléments contenus dans le corps 14 de la ligne de purge 2 d 'être maintenus à une température à peu près constante. La tête 1, comme cela est schématisé sur les figures 1 à 3, comporte un agencement incorporé dans un bloc métallique de conduits et de vannes repérées par les lettres A,B,C,D,F constituant des moyens d'inversion du sens du flux dans la ligne de purge 2 et permettent de connecter sélectivement l'entrée 10 et la sortie 12 de la tete à l'entrée E et à la sortie S de la ligne de purge 2. Ainsi, l'entrée 10 est connectée par l'interné- du aire de deux conduits portant respectivement les vannes A et C à l'entrée E et à la sortie S de la ligne de purge 2 respectivement. Deux autres conduits portant respectivement les vannes D et B relient l'entrée E et la sortie S de la ligne de purge 2 à la sortie 12 de la tête de purgeur 1. Un dernier conduit portant la vanne F relie directement l'entrée 10 de la tête de purgeur à la sortie 12. La réalisation précise d'un tel agencement de vannes et conduits étant à la portée de 1 'ho-ie de métier, elle ne sera pas décrite plus en détail ici. Seules seront exposées au regard des schémas représentés sur les figures 1 à 3, les liaisons rendues possibles par le dispositif et les modes de fonctionne ent associés du purgeur. Sur les figures 1 à 3, les vannes en position fermée sont schématisées en noir, celles ouvertes étant représentées en blanc. Ainsi, sur la figure 1, on a schimatis en trait fort le cheminement du flux de vapeur et de condensats à travers la tête 1 jusqu'à la ligne de purge 2, le sens de déplacement de ceux-ci étant représenté par des flèches. Dans ce cas les vannes A et B sont ouvertes alors que les vannes C, D et F sont fermées. Les condensats et éventuellement la vapeur entrant dans le purgeur par l'entrée 10 sont dirigés vers le filtre 18 puis la chambre de détente 26 et enfin le serpentin de refroidissement 50, avant de ressortir du purgeur par la sortie 12. Ce mode de fonctionnement correspond à un fonctionnement en purge, mode de fonctionnement principal du dispositif. Ainsi, les vapeurs sont d'abord filtrées par le filtre 18, puis détendues dans les modules de détente 20, 22 et 24, avant d'être refroidies dans le serpentin de refroidissement 50. Les trous 20e, 22e, 24e des modules de détente 20, 22 et 24 sont calibrés de telle sorte qu'ils définissent le débit du purgeur et sont suffisamment petits pour rendre négligeables les quantités de vapeur s'écoulant au travers ceux-ci par rapport à la quantité de condensats évacuée et à la quantité de vapeur contenue dans le circuit à purger. Sur la figure 2, on a représenté le purgeur dans son mode de fonctionnement auxiliaire correspondant au nettoyage du filtre. Comme cela est schématisé, seules les vannes C et D sont ouvertes alors que les vannes A, B et F sont fermées. Le sens de circulation du flux dans la ligne de purge 2 est alors inversé par rapport au sens de circulation correspondant au fonctionnement en mode purge. Les condensats et la vapeur provenant de l'en- trée 10 de la tête 1 sont dirigés vers la sortie S du tube 50 de refroidissement en forme de serpentin, puis s'écou- lent successivement à travers les modules de détente 24, 22, 20 et enfin traversent le filtre 18 avant de ressortir par la sortie 12 de la tête de purgeur 1. Le flux traversant le filtre 18 dans un sens opposé au fonctionnement normal du purgeur, les éventuelles particules et impuretés accumulées sur le tamis du filtre sont décollées et évacuées par le flux liquide ou gazeux vers la sortie des condensats 12 de la tête 1. Sur la figure 3, on a schématisé un autre mode de fonctionnement du purgeur, la ligne de purge 2 ayant été déconnectée par fermeture des vannes A, B, C et D, et une liaision directe ayant été réalisée entre l'entrée 10 et la sortie 12 de la tête 1 par ouverture de la vanne F. L'isolement de la ligne de purge 2 du purgeur permet l'éventuel démontage des éléments constituant cette ligne de purge et en particulier le retrait des écrous 48 qui maintiennent la bride 38 pour accéder aux modules de détente 20, 22, 24 et au filtre 18 pour éventuellement procéder à leur changement ou à leur inspection. Par ailleurs, si l'on souhaite modifier le débit du purgeur, il suffit de remplacer les modules de détente par d'autres modules ayant des étranglements de diamètres différents. La conception avantageuse du purgeur permet de telles modifications sans interrompre la circulation des vapeurs dans le circuit de vapeur. Il est bien entendu que la fermeture de la vanne F provoque l'isolement complet du purgeur. REVENDICATIONS 1.- Purgeur de circuit de vapeur du type compor- tant une chambre de détente (26) à au moins un étranglement, une entre (10) connectable au circuit à purger et une sortie (12) d'évacuation des condensats, caractérisé en ce qu'il comporte une ligne (2) comprenant en série un filtre (18) et la chambre de détente (26), et en ce qu'il comporte en outre des moyens d'inversion (1) du sens du flux provenant de l'entrée (10) du purgeur dans la ligne, entre un sens correspondant à un mode de fonctionnement principal en purge et un sens opposé correspondant à un mode de fonctionnement auxiliaire de nettoyage du filtre (18). 2.- Purgeur de circuit de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (18) comporte une paroi formant tamis de forme générale conique, dont la pointe est dirigée vers l'amont lors du mode de fonctionnement principal en purge. 3.- Purgeur de circuit de vapeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la chambre de détente (26) présente sur sa face en regard du filtre (18) un nez axial (20d) dirigé vers le filtre (18). 4.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un refroidisseur (50) est monté en série sur la ligne entre la chambre de détente (26) et la sortie d'évacuation des condensats (12). 5.- Purgeur de circuit de vapeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le refroidisseur com- porte un tube (50) enroule en spirale, constituant un serpentin, s'étendant autour de la chambre de détente (26) et/ou du filtre (18) et formant ainsi un écran thermique. 6.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de détente (26) comporte plusieurs modules (20,22,24) de détente à étranglements montés en série. 7.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les étranglements sont constitués par des trous calibrés ménagés dans des parois des modules (20,22,24) de détente transversales par rapport à la direction de déplacement du flux. 8.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre (18) et la chambre de détente (26) sont disposés de manière démontable dans un alésage (16) d'un corps (14) du purgeur et sont maintenus dans cet alésage (16) par une bride (38) amovible tenue par un ensemble vis-écrou (46,48). 9.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'inversion du sens du flux comportent un agencement de conduits et de vannes (A,B,C,D,F) portés dans un même bloc formant une tête (1) de purgeur. 10.- Purgeur de circuit de vapeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée (10) et la sortie (12) du purgeur compor- tent des éléments de connexion à vis sur un circuit de vapeur. 11.- Purgeur de circuit de vapeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tête de purgeur comporte des moyens (F) incorporés de dérivation de la ligne (2) du purgeur entre l'entrée (10) et la sortie (12). 12.- Purgeur de circuit de vapeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la tête de purgeur comporte des moyens incorporés d'isolement (F) de la ligne (2) et de la sortie (12).