Les purgeurs de vapeur mécaniques fonctionnent en exploitant la différence de densité entre la vapeur et le condensat. Ils permettent le passage continu de grands volumes de condensat et conviennent à une vaste gamme d'applications industrielles. Parmi les types disponibles, on trouve les purgeurs à flotteur et à augets inversés.

Purgeurs de vapeur à flotteur (Purgeurs de vapeur mécaniques)

Les purgeurs à flotteur fonctionnent en détectant la différence de densité entre la vapeur et le condensat. Dans le cas du purgeur illustré à droite (un purgeur à flotteur avec soupape d'air), le condensat qui atteint le purgeur provoque la montée du flotteur, soulevant la soupape de son siège et entraînant la décompression.

Les siphons modernes utilisent des évents régulateurs, comme illustré sur la photo de droite (Stoppers à flotteur avec évents régulateurs). Ceci permet le passage initial de l'air tout en assurant l'évacuation des condensats.

L'évent automatique utilise un ensemble de vessie à pression équilibrée similaire à un purgeur de vapeur régulateur, situé dans la zone de vapeur au-dessus du niveau de condensat.

Lorsque l'air initial est libéré, il reste fermé jusqu'à ce que de l'air ou d'autres gaz non condensables s'accumulent en fonctionnement normal et soient ouverts en abaissant la température du mélange air/vapeur.

L'évent du régulateur offre l'avantage supplémentaire d'améliorer considérablement la capacité de condensation lors des démarrages à froid.

Auparavant, en cas de coup de bélier, l'évent du régulateur présentait une certaine fragilité. Si le coup de bélier était violent, la bille pouvait même se briser. Cependant, sur les purgeurs à flotteur modernes, l'évent est constitué d'une capsule compacte et très robuste entièrement en acier inoxydable, et les techniques de soudage modernes utilisées sur la bille rendent l'ensemble du flotteur extrêmement résistant et fiable en cas de coup de bélier.

À certains égards, le purgeur thermostatique à flotteur est ce qui se rapproche le plus d'un purgeur de vapeur idéal. Quelles que soient les variations de pression de la vapeur, celle-ci sera évacuée dès que possible après la formation du condensat.

Avantages des purgeurs de vapeur thermostatiques à flotteur

Le purgeur évacue en continu les condensats à la température de la vapeur. Il est donc particulièrement adapté aux applications où le coefficient de transfert thermique de la surface chauffée est élevé.

Il gère aussi bien les charges de condensat importantes que les faibles et n'est pas affecté par les fluctuations importantes et inattendues de la pression ou du débit.

Dès lors qu'un évent automatique est installé, le siphon peut évacuer l'air librement.

Pour sa taille, c'est une capacité hors norme.

La version équipée d'une soupape de décompression est le seul siphon parfaitement adapté à tout siphon résistant aux coups de bélier.

Inconvénients des purgeurs de vapeur thermostatiques à flotteur

Bien que moins sensibles que les pièges à flotteur inversés, les pièges à flotteur peuvent être endommagés par des changements de phase violents, et s'ils doivent être installés dans un endroit exposé, le corps principal doit être en retrait et/ou complété par un petit piège à vidange secondaire.

Comme tous les purgeurs mécaniques, celui-ci nécessite une structure interne entièrement différente pour fonctionner sur une plage de pressions variables. Les purgeurs conçus pour fonctionner à des pressions différentielles plus élevées possèdent des orifices plus petits afin de compenser la poussée du flotteur. Si le purgeur est soumis à une pression différentielle supérieure à la normale, il se fermera et empêchera l'écoulement du condensat.

Purgeurs de vapeur à godet inversé (Purgeurs de vapeur mécaniques)

(i) Le fût s'affaisse, arrachant la soupape de son siège. Le condensat s'écoule sous le fond du seau, le remplit et s'évacue par l'orifice de sortie.

(ii) L'arrivée de la vapeur fait flotter le baril, qui remonte alors et ferme la sortie.

(iii) Le purgeur reste fermé jusqu'à ce que la vapeur contenue dans le seau se condense ou remonte par l'orifice de ventilation jusqu'au sommet du corps du purgeur. Il redescend alors, soulevant la majeure partie du clapet de son siège. Le condensat accumulé est évacué et le cycle se poursuit.

Dans (ii), l'air atteignant le purgeur au démarrage assure la flottabilité du flotteur et ferme la soupape. L'évent du flotteur est essentiel pour permettre à l'air de s'échapper vers le haut du purgeur et d'être ensuite évacué par la plupart des sièges de soupape. Avec des orifices de petite taille et de faibles différentiels de pression, les purgeurs sont relativement lents à purger l'air. Parallèlement, une certaine quantité de vapeur doit traverser le purgeur (et donc être gaspillée) pour que celui-ci fonctionne une fois l'air purgé. Des évents parallèles installés à l'extérieur du purgeur réduisent le temps de démarrage.

Avantages dePurgeurs de vapeur à godet inversé

Le purgeur de vapeur à seau inversé a été conçu pour résister aux hautes pressions.

Un peu comme un appât flottant thermostatique à vapeur, il est très tolérant aux coups de bélier.

Il peut être utilisé sur la conduite de vapeur surchauffée, en ajoutant un clapet anti-retour sur la rainure.

Le mode de défaillance est parfois ouvert, ce qui le rend plus sûr pour les applications nécessitant cette fonctionnalité, comme le drainage des turbines.

Inconvénients des purgeurs de vapeur à seau inversé

La petite taille de l'ouverture en haut du seau fait que ce purgeur ne permettra qu'une évacuation d'air très lente. Il est impossible d'agrandir cette ouverture, car la vapeur s'y écoulerait alors trop rapidement en fonctionnement normal.

Le corps du purgeur doit contenir suffisamment d'eau pour assurer l'étanchéité autour du rebord du seau. Si l'étanchéité n'est plus assurée, de la vapeur s'échappe par la soupape de sortie. Ce phénomène se produit souvent lors de chutes brutales de pression de vapeur, provoquant la vaporisation instantanée d'une partie du condensat contenu dans le corps du purgeur. Le seau perd alors sa flottabilité et coule, laissant passer de la vapeur fraîche par les orifices de purge. Le purgeur ne peut être de nouveau étanche que lorsque suffisamment de condensat atteint le fond, empêchant ainsi toute perte de vapeur.

Si un purgeur à godet inversé est utilisé dans une application où des fluctuations de pression sont prévues, un clapet anti-retour doit être installé sur la conduite d'arrivée en amont du purgeur. La vapeur et l'eau peuvent circuler librement dans le sens indiqué, tandis que le reflux est impossible car le clapet anti-retour est plaqué contre son siège.

La température élevée de la vapeur surchauffée peut entraîner la rupture de l'étanchéité d'un purgeur à flotteur inversé. Dans ce cas, la présence d'un clapet anti-retour en amont du purgeur est indispensable. Rares sont les purgeurs à flotteur inversé équipés de série d'un clapet anti-retour intégré.

Si un siphon à godet inversé est laissé exposé à des températures proches de zéro, il peut être endommagé par un changement de phase. Comme pour les différents types de siphons mécaniques, une isolation adéquate pallie ce problème si les conditions ne sont pas trop extrêmes. Si les conditions environnementales prévues sont nettement inférieures à zéro, il existe de nombreux siphons performants qu'il convient d'envisager sérieusement. Dans le cas d'une canalisation principale, un siphon thermodynamique serait le choix privilégié.

À l'instar du purgeur à flotteur, l'ouverture du purgeur à seau inversé est conçue pour supporter la différence de pression maximale. Si le purgeur est soumis à une différence de pression supérieure à la normale, il se ferme et empêche l'écoulement du condensat. Disponible avec différents diamètres d'orifice pour couvrir une large plage de pressions.