Mechanische stoomafscheiders werken door rekening te houden met het dichtheidsverschil tussen stoom en condensaat. Ze kunnen continu grote hoeveelheden condensaat verwerken en zijn geschikt voor een breed scala aan procesapplicaties. Voorbeelden van typen zijn vlotter- en omgekeerde emmerstoomafscheiders.

Kogelvlotter-stoomafscheiders (mechanische stoomafscheiders)

Vlottercondensors werken door het dichtheidsverschil tussen stoom en condensaat te meten. In het geval van de condensor op de afbeelding rechts (een vlottercondensor met een ontluchtingsventiel) zorgt het condensaat dat de condensor bereikt ervoor dat de vlotter omhoog komt, waardoor het ventiel van zijn zitting wordt getild en er lucht uit de condensor ontsnapt.

Moderne condenspotten maken gebruik van regelventielen, zoals te zien is op de foto rechts (Vlottercondenspotten met regelventielen). Hierdoor kan er in eerste instantie lucht doorheen, terwijl de condenspot tegelijkertijd het condenswater afvoert.

De automatische ontluchter maakt gebruik van een drukregelklep met membraan, vergelijkbaar met een stoomafscheider met regelaar, die zich in het stoomgedeelte boven het condensaatniveau bevindt.

Wanneer de initiële luchttoevoer wordt vrijgelaten, blijft deze gesloten totdat er tijdens normaal gebruik lucht of andere niet-condenseerbare gassen ophopen en deze worden geopend door de temperatuur van het lucht/stoommengsel te verlagen.

De ontluchtingsklep van de regelaar biedt als bijkomend voordeel dat de condensatiecapaciteit bij koude starts aanzienlijk wordt verbeterd.

Vroeger, als er waterslag in het systeem optrad, vertoonde de ontluchtingsklep van de regelaar een zekere mate van zwakte. Bij ernstige waterslag kon zelfs de vlotterkogel breken. Bij moderne vlotterafsluiters kan de ontluchtingsklep echter een compacte, zeer sterke capsule van roestvrij staal zijn, en dankzij moderne lastechnieken is de vlotter in zijn geheel zeer sterk en betrouwbaar, zelfs bij waterslag.

In sommige opzichten komt de vlotterthermostaat het dichtst in de buurt van een perfecte stoomafscheider. Ongeacht hoe de stoomdruk verandert, wordt deze zo snel mogelijk afgevoerd nadat het condensaat is gevormd.

Voordelen van thermostatische stoomafscheiders met vlotter

De condensafscheider voert continu condens af op stoomtemperatuur. Dit maakt hem de ideale keuze voor toepassingen waarbij een hoge warmteoverdrachtssnelheid van het verwarmde oppervlak vereist is.

Het apparaat kan zowel grote als kleine condenswaterhoeveelheden even goed verwerken en wordt niet beïnvloed door grote en onverwachte schommelingen in druk of debiet.

Zolang er een automatische ontluchter is geïnstalleerd, kan de sifon lucht afvoeren.

Voor zijn formaat is dat een buitengewone capaciteit.

De versie met een stoomafsluiter is de enige sifon die volledig geschikt is voor elke stoomafsluiter die bestand is tegen waterslag.

Nadelen van thermostatische stoomafscheiders met vlotter

Hoewel vlotters zijn niet zo gevoelig voor schade als omgekeerde emmersifons, kunnen ze wel beschadigd raken door abrupte faseveranderingen. Bij installatie op een onbeschutte plek moet het hoofdgedeelte geïsoleerd worden en/of aangevuld worden met een kleine, secundaire aftapkraan.

Net als alle mechanische condenspotten is een volledig andere interne structuur nodig om te functioneren bij een variabel drukbereik. Condenspotten die ontworpen zijn om te werken bij hogere drukverschillen hebben kleinere openingen om het drijfvermogen van de vlotter te compenseren. Als de condenspot wordt blootgesteld aan een hoger drukverschil dan verwacht, sluit deze en laat geen condens meer door.

Omgekeerde emmerstoomafscheiders (mechanische stoomafscheiders)

(i) Het vat zakt door, waardoor de klep van zijn zitting wordt getrokken. Condensaat stroomt onder de bodem van de emmer, vult de emmer en loopt weg via de uitlaat.

(ii) Door de aanvoer van stoom drijft het vat omhoog, waardoor de uitlaat sluit.

(iii) De sifon blijft gesloten totdat de stoom in de emmer condenseert of door het ontluchtingsgat naar de bovenkant van de sifon stroomt. Vervolgens zakt de sifon naar beneden, waardoor het grootste deel van de klep van zijn zitting wordt getrokken. Het opgehoopte condensaat wordt afgevoerd en de cyclus herhaalt zich.

In (ii) zorgt de lucht die bij het opstarten de condenspot bereikt voor drijfvermogen in de emmer en sluit de klep. De ontluchting van de emmer is belangrijk om lucht naar de bovenkant van de condenspot te laten ontsnappen, zodat deze uiteindelijk via de meeste klepzittingen kan worden afgevoerd. Door de kleine openingen en kleine drukverschillen is het ontluchten van condenspotten relatief traag. Tegelijkertijd moet er een bepaalde hoeveelheid stoom doorheen gaan (en dus verloren gaan) voordat de condenspot kan werken nadat de lucht is verwijderd. Parallelle ontluchtingsopeningen aan de buitenkant van de condenspot verkorten de opstarttijd.

Voordelen vanOmgekeerde emmer stoomafscheiders

De omgekeerde emmer-stoomafscheider is ontworpen om hoge druk te weerstaan.

Het is vergelijkbaar met een drijvend, thermostatisch stoomaas en is zeer bestand tegen waterslag.

Het kan worden gebruikt op de leiding voor oververhitte stoom, door een terugslagklep in de groef te plaatsen.

De storingsmodus is soms open, waardoor deze veiliger is voor toepassingen die deze functionaliteit vereisen, zoals het aftappen van turbines.

Nadelen van omgekeerde emmerstoomafscheiders

Door de kleine opening aan de bovenkant van de emmer kan de lucht via deze condensafvoer slechts zeer langzaam ontsnappen. De opening kan niet worden vergroot, omdat de stoom er dan tijdens normaal gebruik te snel doorheen zou stromen.

Er moet voldoende water in de condenspot aanwezig zijn om als afdichting rond de rand van de opvangbak te fungeren. Als de condenspot zijn waterafdichting verliest, gaat er stoom verloren via de uitlaatklep. Dit kan vaak voorkomen bij toepassingen waarbij de stoomdruk plotseling daalt, waardoor een deel van het condensaat in de condenspot direct in stoom verandert. De opvangbak verliest zijn drijfvermogen en zinkt, waardoor verse stoom door de ontluchtingsgaatjes kan ontsnappen. Pas wanneer er voldoende condensaat in de condenspot is gekomen, kan deze weer waterdicht worden afgesloten om stoomverlies te voorkomen.

Als een omgekeerde emmercondensor wordt gebruikt in een toepassing waar drukschommelingen in de installatie worden verwacht, moet er een terugslagklep in de inlaatleiding vóór de condensor worden geïnstalleerd. Stoom en water kunnen vrij stromen in de aangegeven richting, terwijl terugstroming onmogelijk is omdat de terugslagklep tegen zijn zitting drukt.

De hoge temperatuur van oververhitte stoom kan ervoor zorgen dat een omgekeerde emmercondensor zijn watersluiting verliest. In dergelijke gevallen is een terugslagklep vóór de condensor essentieel. Slechts zeer weinig omgekeerde emmercondensors worden standaard met een geïntegreerde terugslagklep geproduceerd.

Als een omgekeerde emmersifon blootgesteld wordt aan temperaturen dicht bij het vriespunt, kan deze beschadigd raken door een faseovergang. Net als bij de verschillende soorten mechanische sifons kan dit probleem worden verholpen door goede isolatie, mits de omstandigheden niet te extreem zijn. Als de verwachte omgevingstemperaturen ver onder nul liggen, zijn er diverse krachtige sifons die zorgvuldig overwogen moeten worden. In het geval van een hoofdriolering is een thermodynamische sifon de beste keuze.

Net als bij de vlottercondensaatpot is de opening van de omgekeerde emmercondensaatpot ontworpen om het maximale drukverschil op te vangen. Als de condensaatpot aan een hoger drukverschil wordt blootgesteld dan verwacht, sluit deze en laat geen condensaat door. Verkrijgbaar in verschillende openingen voor een breed scala aan drukken.