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À la découverte des purgeurs de vapeur
Histoire des purgeurs de vapeur #1
L'homme a commencé à utiliser la vapeur dans des applications industrielles suite à la Révolution industrielle du 18e siècle. A l'origine, la vapeur était utilisée comme source motrice, pour actionner des pompes, des locomotives, etc.
Après un certain temps, l'utilisation de la vapeur comme source motrice a reculé et la vapeur a commencé à être utilisée davantage comme source de chaleur.
Comme vous le savez, une caractéristique de la vapeur est qu'elle se condense et se transforme en condensât lorsqu'elle utilise sa chaleur. Au début, le condensât était expulsé soit en ouvrant périodiquement une vanne pour purger le condensât, soit en laissant constamment une vanne légèrement ouverte pour évacuer le condensât tout en laissant fuir de la vapeur (nous avons abordé ce point dans la section Théorie de la vapeur: Qu'est-ce qu'un purgeur de vapeur?).
Histoire des purgeurs de vapeur
Evacuer le condensât en actionnant manuellement une vanne est peu pratique. De plus, une quantité non négligeable de vapeur fuit. Avec l'augmentation du nombre d'applications utilisant de la vapeur, une vanne fut conçue pour automatiquement expulser le condensât. C'est ainsi que le purgeur de vapeur vit le jour.
Le premier purgeur de vapeur fut un purgeur à flotteur ouvert, développé dans la première moitié du 19e siècle. Au cours des premières années de fabrication des purgeurs de vapeur, l'on développa également un modèle à expansion métallique (années 1860). Plus tard, dans les années 1930, un modèle à impulsion vit le jour. Enfin, le modèle à disque aujourd'hui familier fut développé dans les années 1940. La technologie la plus récente est celle du purgeur à flotteur fermé libre, qui fut commercialisé pour la première fois en 1966. Un écorché et une brève description de chaque type de purgeur sont donnés ci-dessous.
Les écorchés illustrent les versions actuelles de chaque type de purgeur.
Début des années 1800 - Modèle à flotteur ouvert
Modèle actuel à flotteur ouvert inversé
De par la flottabilité du seau cylindrique, la vanne supérieure s'ouvre et se ferme par intermittence pour évacuer le condensât. Contrairement au purgeur illustré dans l'écorché (modèle à flotteur ouvert inversé), l'ouverture se trouvait en haut du seau dans les premiers modèles (purgeurs à flotteur ouvert).
Années 1860 - Modèle à expansion métallique
Modèle actuel avec bimétal
Au début, une tige métallique droite était utilisée. Celle-ci se dilatait lorsque la température augmentait, fermant ainsi la vanne située en bout de tige. Ce type de purgeur n'est plus utilisé aujourd'hui et a été remplacé par les purgeurs à bimétal.
Deux types de métaux avec des taux de dilatation différents sont combinés en un seul élément bimétallique. Lorsque la température ambiante fluctue, la forme du bimétal change, contrôlant ainsi l'ouverture et la fermeture de la vanne, tout comme l'expulsion de condensât.
Années 1930 - Modèle à impulsion
Modèle à impulsion actuel
De l'extérieur, la vis de réglage est utilisée pour régler la quantité de vapeur qui pénètre par la bride sur le robinet à piston, ainsi que la quantité de vapeur qui sort de l'orifice par le bas et le centre du robinet à piston. Le mouvement du piston vers le haut et le bas ouvre et ferme l'ouverture de vanne, le condensât étant ainsi expulsé par intermittence.
Années 1940 - Modèle à disque
Modèle à disque actuel
Les fluctuations de pression dans la chambre au-dessus de la soupape à disque entraînent l'ouverture et la fermeture de la soupape à disque.
1966 - Modèle à flotteur fermé libre
Modèle à flotteur fermé libre actuel
Le condensât est évacué de façon continue, l'ouverture de vanne étant contrôlée à tout moment par la quantité de force flottante agissant sur le flotteur à étanchéité parfaite. Les premiers flotteurs sur ce type de purgeur étaient attachés à un levier. Aujourd'hui, ces flotteurs sont sphériques, le flotteur agissant lui-même comme une soupape.
Caractéristiques requises pour un purgeur de vapeur
Comme nous l'avons vu, de nombreux modèles de purgeurs ont été développés au fil des ans. Chacun des modèles abordés dans cet article est encore utilisé aujourd'hui.
L'on considère actuellement qu'un purgeur de vapeur, en tant que vanne automatique, doit présenter les 3 caractéristiques essentielles suivantes:
- Expulser immédiatement et complètement le condensât
- Ne pas laisser fuir de vapeur, même pendant une utilisation de longue durée
- Egalement expulser des gaz non condensables comme l'air
En fonction du type de purgeur (principe de fonctionnement, construction), ces caractéristiques présentent des forces et des faiblesses relatives. En outre, les modes de fonctionnement varient parmi les différents types: certains évacuent le condensât de façon continue, d'autres de façon intermittente. La combinaison de ces différents éléments procure à chaque type de purgeur ses spécificités.
Cet article vous a donné un bref aperçu historique du développement des purgeurs de vapeur, de leur première apparition jusqu'à aujourd'hui. Dans Histoire des purgeurs de vapeur #2, nous présenterons plus en détail la construction et les principes de fonctionnement de chaque type de purgeur, ainsi que les évolutions de chaque type au fil des ans.