Fonctionnement des purgeurs mécaniques : aperçu de leur mécanisme et de leurs mérites

Les purgeurs mécaniques tirent parti de la différence de densité entre les liquides et les gaz (dans le cas présent, du condensât et de la vapeur). Les autres types de purgeurs réagissent en fonction des changements de température ou de vitesse/phase. Dans les purgeurs mécaniques, un flotteur va monter ou descendre selon l'afflux de condensât et ainsi ouvrir ou fermer le clapet.

Les purgeurs mécaniques réagissent instantanément aux variations de débit de condensât. Contrairement aux purgeurs thermostatiques et thermodynamiques, ils ne sont pas affectés par des facteurs externes tels que la pluie, le vent ou même l'isolation thermique.

Flotteur fermé et flotteur inversé ouvert

On distingue 2 principaux types de purgeurs mécaniques : les purgeurs à flotteur fermé et les purgeurs à flotteur inversé. Les purgeurs à flotteur fermé utilisent un flotteur sphérique, tandis que les purgeurs à flotteur inversé utilisent un seau inversé.

Ces purgeurs utilisent tous les deux la poussée d'Archimède, mais leurs structures et leurs fonctionnements sont sensiblement différents.

Flotteur fermé

Dans le cas des purgeurs à flotteur fermé, le niveau de condensât entrant agit directement sur la position du flotteur. Le flotteur va ainsi ouvrir plus ou moins le clapet en fonction du débit de condensât.

Il existe deux catégories de purgeurs à flotteur fermé : le flotteur à levier et le flotteur libre.

Dans les modèles à flotteur fermé classiques, un flotteur est fixé à un levier qui commande l'ouverture du clapet. Lorsque le condensât arrive dans le purgeur, il soulève le flotteur qui déplace le levier, ce qui provoque l'ouverture de la vanne. Cependant, en raison de l'amplitude limitée du bras de levier, le clapet reste souvent sur le trajet du flux de condensât, ce qui peut entraîner une aspiration vers le siège et fermer le purgeur en cas de débit élevé.

Dans les purgeurs à flotteur fermé libre de TLV, le flotteur n'est pas fixé à un levier et il fait office de clapet. Le liquide soulève la sphère qui va dégager l'orifice. De plus, la rotation naturelle flotteur libre offre un nombre presque infini de points de contact contre l'orifice, ce qui réduit considérablement l'usure.

Purgeur à flotteur fermé libre

Flotteur inversé ouvert

Dans les purgeurs à flotteur inversé, le levier fixé au flotteur commande l'ouverture du clapet en fonction du mouvement de celui-ci. Lorsque de la vapeur ou de l'air s'écoule dans la partie inférieure du flotteur et que du condensât l'entoure, la vapeur fait monter le flotteur. Dans cette position, le flotteur provoque la fermeture du clapet. L'orifice de dégazage en haut du seau permet à une petite quantité de vapeur d'être libérée dans le haut du purgeur. Lorsque la vapeur passe par l'orifice de dégazage, le condensât commence à remplir l'intérieur du seau, ce qui le fait couler et permet au levier d'ouvrir le clapet et d'évacuer le condensât (en même temps que toute vapeur contenue dans le purgeur).

La purge continue : un avantage significatif des purgeurs à flotteur fermé

L'une des principales différences entre les purgeurs à flotteur fermé et des purgeurs à flotteur inversé réside dans le rythme de purge. Les purgeurs à flotteur fermé assurent une purge continue, tandis que les purgeurs à flotteur inversé assurent une purge cyclique.

Dans le cas du flotteur fermé, le flotteur monte et descend en fonction du débit de condensât entrant dans le purgeur, ce qui permet au clapet de s'ouvrir proportionnellement. Lorsque le condensât arrive, le clapet s'ouvre juste assez pour évacuer le condensât, puis se ferme une fois que le flux de condensât cesse. Cela permet au purgeur de réagir rapidement aux fluctuations de débit de condensât.

D'autre part, dans les purgeurs à fonctionnement cyclique, pour que le condensât soit évacué, il faut que la vapeur contenue dans le seau se libère pour que celui-ci plonge et enclenche l'ouverture du clapet. En attendant ce moment le purgeur reste fermé en aval.

Le flux de condensât provenant de l'équipement et des conduites de vapeur est par principe continu. Dans les purgeurs à purge cyclique, tant que le purgeur est dans le moment fermé du cycle, le condensât s'accumule.

Le type de purgeur installé peut affecter le fonctionnement des installations à faible condensation

Les purgeurs vapeur de condensât sont nécessaires dans toute enceinte où se forme du condensât. Et ce, même dans le cas de la vapeur surchauffée avec très peu de condensation. Il est important de comprendre comment les purgeurs fonctionnent dans ce type de condition particulière.

Dans les systèmes surchauffés, il y a souvent peu de condensât. Si durant le fonctionnement, il n'y a pas suffisamment d'eau dans le purgeur à flotteur inversé, le seau ne peut pas flotter. En conséquence, il reste au fond du purgeur, et laisse échapper de grandes quantités de vapeur surchauffée. Ceci est non seulement coûteux, mais peut aussi augmenter la contre-pression.

Les purgeurs à flotteur fermé sont également affectés lors de l'utilisation avec de la vapeur surchauffée. La tête du clapet est très proche du siège. En cas de faible débit, le condensât traverse la vanne à des vitesses extrêmement élevées, provoquant l'érosion des pièces interne. Ce phénomène est appelé « laminage ». Le flotteur libre, par contre, pivote sur le siège en cas de faible débit. Comme il n'y a pas de clapet directement dans le trajet d'écoulement, il ne se produit pas de laminage.

Le numéro d'orifice indique la pression de fonctionnement maximale

Les purgeurs mécaniques ont la particularité d'offrir différentes tailles d'orifices en fonction de la pression différentielle. La taille de l'orifice est conçue pour correspondre à la pression de fonctionnement maximale (PMO) du purgeur.

Veuillez bien noter que si un purgeur est utilisé au-dessus de sa PMO, il risque de rester bloqué. Dans cette situation, le condensât va s'accumuler.

Pour en savoir plus sur les purgeurs mécaniques et les numéros d'orifice, veuillez lire :

• Purgeurs et orifices - Partie 1
• Purgeurs et orifices - Partie 2

Histoire des purgeurs de vapeur #2

Comment fonctionnent les purgeurs à disque : aperçu de leur mécanisme et de leurs mérites