Les purgeurs de vapeur mécaniques fonctionnent en tenant compte de la différence de densité entre la vapeur et le condensat. Ils traverseront continuellement de grands volumes de condensats et conviennent à une large gamme d’applications de processus. Les types comprennent des purgeurs à flotteur et à godet inversé.

Purgeurs à vapeur à flotteur à bille (purgeurs à vapeur mécaniques)

Les purgeurs à flotteur fonctionnent en détectant la différence de densité entre la vapeur et le condensat. Dans le cas du piège représenté sur l'image de droite (un piège à flotteur avec vanne d'air), le condensat atteignant le piège fait monter le flotteur, soulevant la vanne de son siège et provoquant un dégonflage.

Les pièges modernes utilisent des évents de régulateur, comme le montre la photo de droite (Pièges à flotteur avec évents de régulateur). Cela permet à l'air initial de passer tandis que le piège gère également les condensats.

L'évent automatique utilise un ensemble de vessie à pression équilibrée semblable 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 pendant le fonctionnement conventionnel 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.

Dans le passé, s’il y avait un coup de bélier dans le système, l’évent du régulateur présentait un certain degré de faiblesse. Si le coup de bélier est important, même la balle peut se briser. Cependant, dans les pièges à flotteur modernes, l'évent peut être une capsule compacte et très solide entièrement en acier inoxydable, et les techniques de soudage modernes utilisées sur la boule rendent l'ensemble du flotteur très solide et fiable dans les situations de coups de bélier.

À certains égards, le purgeur thermostatique à flotteur est ce qui se rapproche le plus d’un purgeur de vapeur parfait. Quelle que soit la façon dont la pression de la vapeur change, elle sera évacuée dès que possible après la production du condensat.

Avantages des purgeurs de vapeur thermostatiques à flotteur

Le purgeur évacue en continu les condensats à température de vapeur. Cela en fait le choix idéal pour les applications où le taux de transfert de chaleur de la surface chauffée fournie est élevé.

Il gère aussi bien les charges de condensats importantes que légères et n'est pas affecté par des fluctuations importantes et inattendues de pression ou de débit.

Tant qu’un évent automatique est installé, le piège est libre d’évacuer l’air.

Pour sa taille, c'est une capacité surdimensionnée.

La version avec vanne de déverrouillage du sas vapeur est le seul purgeur entièrement adapté à tout sas vapeur résistant aux coups de bélier.

Inconvénients des purgeurs thermostatiques à flotteur

Bien qu'ils ne soient pas aussi sensibles que les siphons à godet inversé, les siphons à flotteur peuvent être endommagés par de violents changements de phase, et s'ils doivent être installés dans un endroit exposé, le corps principal doit être calé et/ou être complété par un petit siphon de réglage secondaire.

Comme tous les pièges mécaniques, une structure interne complètement différente est nécessaire pour fonctionner sur une plage de pression variable. Les pièges conçus pour fonctionner à des pressions différentielles plus élevées ont des orifices plus petits pour équilibrer la flottabilité du flotteur. Si le purgeur est soumis à une pression différentielle plus élevée que prévu, il se fermera et ne laissera pas passer le condensat.

Purgeurs de vapeur à godets inversés (purgeurs de vapeur mécaniques)

(i) Le canon s'affaisse, tirant la valve de son siège. Le condensat s'écoule sous le fond du seau, remplit le seau et s'écoule par la sortie.

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

(iii) Le piège reste fermé jusqu'à ce que la vapeur dans le seau se condense ou bouillonne à travers le trou d'aération jusqu'au sommet du corps du piège. Il coule ensuite, arrachant la majeure partie de la valve de son siège. Les condensats accumulés sont évacués et le cycle est continu.

Dans (ii), l'air atteignant le piège au démarrage assurera la flottabilité du seau et fermera la vanne. L'évent du seau est important pour permettre à l'air de s'échapper vers le haut du piège pour une éventuelle évacuation par la plupart des sièges de soupape. Avec de petits trous et de faibles différences de pression, les pièges sont relativement lents à évacuer l'air. En même temps, il doit laisser passer (et donc gaspiller) une certaine quantité de vapeur pour que le purgeur fonctionne une fois l'air purgé. Des évents parallèles installés à l'extérieur du piège réduisent le temps de démarrage.

Avantages dePurgeurs de vapeur à godet inversé

Le purgeur à godet inversé a été créé pour résister aux hautes pressions.

Un peu comme un appât à vapeur thermostatique flottant, il est très tolérant aux conditions de 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 godets inversés

La petite taille de l’ouverture en haut du seau signifie que ce piège n’évacuera l’air que très lentement. L'ouverture ne peut pas être agrandie car la vapeur passerait trop rapidement en fonctionnement normal.

Il doit y avoir suffisamment d’eau dans le corps du piège pour servir de joint autour du bord du seau. Si le purgeur perd son joint hydraulique, la vapeur est gaspillée par la vanne de sortie. Cela peut souvent se produire dans les applications où il y a une chute soudaine de la pression de la vapeur, provoquant le « flash » d'une partie du condensat présent dans le corps du purgeur en vapeur. Le baril perd de sa flottabilité et coule, permettant à la vapeur fraîche de passer à travers les trous d'évacuation. Ce n'est que lorsqu'une quantité suffisante de condensat atteint le purgeur de vapeur que celui-ci peut être à nouveau scellé à l'eau pour éviter le gaspillage de vapeur.

Si un piège à godet inversé est utilisé dans une application où des fluctuations de pression dans l'usine sont attendues, un clapet anti-retour doit être installé dans la conduite d'entrée avant le piège. La vapeur et l'eau peuvent circuler librement dans le sens indiqué, tandis que l'écoulement inverse est impossible car le clapet anti-retour est plaqué contre son siège.

La température élevée de la vapeur surchauffée peut faire perdre à un siphon à seau inversé son joint d’étanchéité. Dans de tels cas, un clapet anti-retour précédant le siphon doit être considéré comme essentiel. Très peu de pièges à godets inversés sont fabriqués avec un « clapet anti-retour » intégré en standard.

Si un piège à godet inversé reste exposé à une température proche de zéro, il peut être endommagé par un changement de phase. Comme pour les différents types de pièges mécaniques, une bonne isolation permettra de remédier à cette lacune si les conditions ne sont pas trop difficiles. Si les conditions environnementales attendues sont bien en dessous de zéro, il existe de nombreux pièges puissants qui doivent être soigneusement étudiés pour faire le travail. Dans le cas d’un drain principal, un siphon thermos dynamique serait le premier choix.

Comme pour le piège à flotteur, l’ouverture du piège à seau inversé est conçue pour s’adapter à la différence de pression maximale. Si le purgeur est soumis à une pression différentielle plus élevée que prévu, il se fermera et ne laissera pas passer le condensat. Disponible dans une gamme de tailles d'orifices pour couvrir une large gamme de pressions.