Brevet FR2133930A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne un évaporateur d'eau pour humidification de l'air muni d'un récipient à eau dans lequel est disposé au moins un élément enatlf,nnU électrique et qui est relié à un orifice de sortie de ~~peur. Tous les humidificateurs d'air à évaporation présentent le problème bien connu du tartre qui se dépose à l'intérieur du récipient d'évaporation et,en particulier, sur les surfaces chauffées de celui-ci. Outre la détérioration manifeste de lteffica- cité de l'appareil du fait de l'accumulation des dépôts ainsi que de la surchauffe réduisant tout au plus la durée de vie des éléments chauffants, ces inconvénients interviennent également sur le nettoyage, c'est-à-dire sur itélimination du récipient des départs de tartre, qui devient souvent difficile et est en tous cas longue et fatigante. La présente invention a pour but de créer un évaporateur d'eau capable de se libérer largement et automatiquement du tartre déposé. L'invention a pour origine le fait que la possibilité connue de transformation du tartre en hydroxyde de calcium est applicable également à des récipients de cette sorte, malgré la température relativement élevée qu'elle exige, si eeux-ci peuvent astre facilement vidés et rapidement séchés. En conséquence, l'évaporateur d'eau selon l'invention est remarquable par ce fait que le récipient présente une conduite de vidange dépendant d'un clapet à servo-commande, et qu'une conduite d'alimentation en eau débouchant dans le récipient est associée à un organe de répartition permettant le rinçage du récipient vide par cette eau lors de ltouverture du clapet. I1 est avantageux de prévoir une commande séquentielle du clapet qui permet d'automatiser le fonctionnement de l'évapo- rateur d'eau et, en particulier, son nettoyage; ltappareil ne nécessite de ce fait pratiquement aucune surveillance. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, de deux formes d'exécution données à titre d'exemples non limitatifs permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une coupe verticale de l'appa- reil selon une première forme d'exécution. La figure 2 représente une coupe verticale de l'appareil selon une deuxième forme d'exécution. L'évaporateur d'eau pour humidification de l'air représenté sur la figure 1 comporte un récipient à eau 2 de forme à peu près cylindrique dont le fond 4, en forme d'entonnoir, possède une tubulure de sortie centrale 6. Un dispositif de clapet, dont l'ensemble est désigné par la référence 10, est relié par une pièce 8 à la tubulure de sortie 6 et son extrémité 12 tournée vers 11 extérieur se trouve raccordée à un tuyau de vidange non représenté. Un couvercle 14 placé sur le récipient 22 comporte une tubulure de sortie de vapeur 16 dirigée vers le haut et supporte les éléments chauffants 18 et 20 qui pénètrent dans le récipient. De plus, un contact de prgseytion thermique 22 est placé sur la pièce 14, dont le rAcle d interrompre la liaison (non représentée) des éléments chauffants à une source de coursant en cas de dépassement d'une température limite déterminée. On désigne par la référence 24 un tube faisant office de trop-plein, dont l'une des extrémités pénètre à travers la pièce 14 dans le récipient 2, tandis que son autre extrémité se trouve reliée (d'une manière non représentée) avec l'extrémité de sortie 12 du dispositif de clapet 10. Un autre tube 26, traversant le couvercle 14, est relié par un dispositif de vannes 28 au réseau d'alimentation en eau.Ce dispositif comporte deux vannes (non représentées) dont l'une commande la conduite 26 tandis que l'autre met sous pression ou isole une dérivation 30. Le tube de dérivation 30 est relié au dispositif de clapet 10 et plus précisément à un volume annulaire 32 situé à l'intérieur de celui-ci. La surface intérieure du volume annulaire 32 est formée par un manchon 34 d'une matière appropriée et son diamètre, au repos, correspond à peu près au diamètre de la pièce 12. Si, au contraire, le volume annulaire 32 est mis sous pression, étant alors relié par le tube de dérivation 30 et la vanne correspondante 28 à la conduite d'alimentation 26, les faces internes du manchon 34 se referment d'une manière étanche, interdisant ainsi la sortie de l'eau du récipient 2. La partie du dispositif de vannes 28 commandant la conduite 26 est gouvernée par une électrode de niveau 36 fixée au couvercle 14 et plongeant dans le récipient 2, afin d'établir l'arrivée de l'eau d'alimentation ou interrompre celle-ci selon le niveau d'eau dans ce récipient. Une autre électrode 38, de mtme fixée au couvercle 14 et plongeant dans le récipient 2 parallèlement à l'électrode de niveau 36 et plus profondément que celle-ci, est associée à un circuit électrique de chauffage. Les électrodes 36 et 38, comme les extrémités des conduits 24 et 26 débouchant dáns le récipient 2, sont situées dans un volume annulaire 40 qui se trouve constitué entre la paroi du récipient et une garniture d'écran 42, en forme de chemise annulaire, fixée au récipient.La garniture 42, qui entoure les éléments chauffants 18 et 20, forme simultanément, grâce à un rebord de trop-plein 44 en forme de couronne, sur son pourtour extérieur cylindrique 46, un dispositif de répartition de l'eau d'alimentation introduite par la conduite 26 lors de l'ouverture de la vanne. Un hygrostat (non représenté) est associé à l'évaporateur d'eau comme élément de commande principale assurant son fonctionnement et actionne la mise en circuit et la coupure des éléments chauffants 18 et 20 en régime d'évaporation. Pour mettre en marche l'évaporateur, il suffit d'enclencher l'interrupteur principal habituel, après quoi la vanne 28 ouvre la conduite d'alimentation en eau 26 dès que l'électrode de niveau 36 indique un manque d'eau. Le tube de dérivation 30 est normalement sous pression, de sorte que le clapet 10 ferme l'ori- fice 6 du récipient 2. Quand le récipient 2 s'est rempli d'eau jusqu'à l'extrémité inférieure de l'électrode 38, celle-ci ferme l'interrupteur complémentaire placé dans le circuit électrique des éléments chauffants. Si l'interrupteur de l'hygrostat est également fermé, les éléments chauffants 18 et 20 sont mis sous tension et commencent à échauffer l'eau à l'intérieur de la garniture d'écran 42.Simultanément, le récipient 2 continue de se remplir, jusqu'à ce que le niveau atteigne l'électrode 36, laquelle interromp alors l'arrivée d'eau par la vanne 28. En régime normal d'évaporation, l'électrode 38 interrompt le circuit de chauffage lorsque le niveau d'eau dans le récipient 2 a baissé au point de dégager cette électrode, par exemple à la suite d'un manque d'eau dans le réseau d'alimentation. Le contact de protection thermique 22 agit dans un sens analogue, c'est-à-dire il représente une sécurité pour le cas où, par exemple, l'électrode 38 ne fonctionnerait pas. Un circuit de temporisation (non représenté) intervient sur le régime d'évaporation normal pour déclencher, par exemple après un nombre déterminé d'heures effectives de fonctionnement des éléments chauffants, une phase dite de rinçage. Alors, d'une part, le volume annulaire 32 est ramené au repos par le dispositif de vannes 28, de sorte que la vidange du récipient 2 est ouverte par le manchon 34. D'autre part, l'un par exemple des éléments chauffants 18, 20 est mis hors circuit tandis que l'autre est mis sous tension ou reste en fonctionnement. Quoique de l'eau d'alimentation arrive toujours par la conduite 26, le récipient 2 se vide pratiquement complètement. Les éléments chauffants en service s'échauffent à l'état sec jusqu a environ 8000C.Après une courte période de séchage, le clapet 34 est refermé, de sorte que le récipient 2 se remplit à nouveau d'eau. Par le chauffage à sec del'élément'chauffant suivi d'une plongée de celui-ci dans l'eau, le tartre formé sur celui-ci pendant les phases d'évaporation se désagrège. Cette désagrégation est imputable en partie à une transformation chimique du tartre en hydroxyde de calcium et en partie à un effrittement dû au refroidissement brusque produit par l'arrivée de l'eau. Les surfaces des éléments chauffants se trouvent en tous cas de ce fait grandement débarrassées des dépôts qui nuisent à leur efficacité. Les résidus de tartre désagrégé, qui se sont déposés au fond du récipient 2, sont évacués au cycle de rinçage suivant.Pour éviter tout engorgement au moment de la vidange de ces particules, le diamètre du tube de sortie, aussi bien du côté du récipient que du côté du dispositif de clapet 10, est choisi particulièrement grand. I1 est préférable, pour éviter une surchauffe pendant'les phases de rinçage, de ne pas mettre simultanément sous tension la totalité des éléments chauffants. Cependant, chaque groupe d'éléments chauffants peut être nettoyé alternativement pendant les phases successives de rinçage. L'écran de protection 42 > en particulier l'organe de répartition disposé sur celui-ci, qui a la forme d'un rebord de trop-plein 44, a une importance particulière pour l'évaporateur. L'organe de répartition assure une arrivée d'eau simultanée sur tout le pourtour, d'où résulte la possibilité d'un refroidissement uniforme aussi bien de l'écran que de la paroi du récipient pendant le rinçage. Comme le rebord de trop-plein 44 est tourné vers un volume annulaire 40 où s'effectue l'arrivée d'eau, on évite que l'eau froide s'introduise immédiatement dans le volume intérieur chauffé dont la température est voisine de l'ébullition. Au contraire, l'eau d'alimentation s'échauffe d'abord dans la garniture d'écran 42, puis dans le volume 40, avant d'atteindre le volume intérieur chauffé par suite d'une différence de pression. On évite ainsi une perturbation de l'équilibre de température et de pression nuisant à l'uniformité de l'évaporation, qui résulterait d'une arrivée directe de l'eau froide dans ce volume intérieur. Au reste, la garniture d'écran 42 et le volume annulaire 40 contribuent à réduire les pertes de chaleur, tandis que l'accès à la paroi du récipient 2 de la vapeur aussi bien que de l'eau se trouvant à la température d'évaporation se trouve interdit.Enfin, la garniture d'écran 42 a aussi la fonction de créer un volume dans lequel les électrodes peuvent travailler sans risque de dépôts importants de calcaire ou de tartre et où la surface de l'eau est relativement calme. En régime de rinçage, la chaleur rayonnée est transmise par la garniture d'écran 42 du volume intérieur à l'eau de rinçage et évacuée avec celle-ci. On évite ainsi une surchauffe du récipient 2 ainsi que des parties extérieures de l'enceinte. Tandis que, dans l'exemple d'exécution représenté sur la figure 1, l'eau froide est introduite dans la garniture d'écran 42/iouble paroi et que la régulation de niveau a lieu dans le volume annulaire 40 situé entre la garniture.d'écran et la paroi extérieure du récipient, dans l'exemple d'exécution selon la figure 2, où on a utilisé pour les mêmes pièces les mêmes références que dans la figure 1, la garniture d'écran se présente comme un simple cylindre et s'étend'du fond 4 du récipient avec lequel elle est elle-même reliée d'une manière étanche, jusqu'à la face inférieure du couvercle 14, partageant de ce fait le récipient 2 en un volume intérieur 52 et un volume extérieur annulaire 54. Ce dernier communique avec le volume intérieur 52 par des ouvertures 56 pratiquées dans la garniture 50. ta régulation de niveau a lieu à l'intérieur d'un vase d'entrée 58 cylindrique, fixé à la paroi extérieure du récipient 2 et équipé d'électrodes de niveau 36 et 38. Une conduite d'amenée d'eau 60 débouche vers le haut dans le vase d'entrée 58 qui, d'autre part, est mis en communication avec le volume annulaire 54 par une conduite 62. L'électrode 38 empêche que le niveau d'eau dans le vase d'entrée 58, ainsi que dans le volume annulaire 54 communiquant avec celui-ci, puisse s'abaisser au-dessous des ouvertures 56 quand l'appareil fonctionne en évaporateur normal. A la place du dispositif de clapet 10 prévu dans l'exem- ple d'exécution selon la figure 1, lequel fonctionne avec un élément membraneux, on utilise dans l'exemple d'exécution selon la figure 2 un dispositif de clapet 64 qui consiste en une vanne à mouvement de levage. Le corps de vanne 66 est relié par une tige 68 à un piston 70, lequel peut se déplacer dans un cylindre 72. Les deux côtés du piston peuvent être soumis à la pression d'un fluide par un dispositif de vannes 28 et de conduites 74 et 76. Si, au début de la phase de rinçage, la tubulure de sortie 6 est ouverte par l'élément de vanne 26, l'eau contenue dans le volume intérieur s'écoule par l'extrémité 12 de la tubulure. Pendant le chauffage des barres 18 et 20, l'eau s'échappe du volume annulaire 54 par les ouvertures 56 de la garniture 50 > refroidissant la paroi intérieure de la garniture 50 le long de laquelle elle s'écoule. Le chauffage des barres à une température de 8000C environ entratne dans la pellicule de tartre précipitée sur celles-ci la réaction Après un temps suffisant pour le chauffage et la réaction,soit environ 5 mn, on interrompt le courant des barres de chauffage qui peuvent alors se refroidir; puis le dispositif de clapet 64 est de nouveau fermé de sorte que le volume intérieur 52 se remplit de nouveau d'eau dans laquelle plongent les barres de chauffage.De cette immersion résulte l'apparition sur ces barres d'hydroxyde de calcium d'après la formule Cet hydroxyde de calcium se détache des barres de chauffage et tombe sur le fond 4 du récipient. Les matières détachées sont évacuées par la vidange du volume intérieur du récipient à la phase de rinçage suivante. Ce mode de fonctionnement procure un allongement de la durée de vie des barres de chauffage, qui peuvent présenter une moins grande résistance aux chocs thermiques, du fait que l'on évite ici un brusque refroidissement de celles-ci. La disposition des électrodes de niveau à l'extérieur du récipient 2 dans un vase d'entrée, ainsi que la configuration de la conduite 62 servant de tube de communication, présentent l'avantage d'une réduction de la transmission de chaleur vers le vase contenant les électrodes. De ce fait et du fait que les électrodes de niveau sont rincées avec de l'eau froide, le danger d'entartrage luimême est encore réduit. Le vase d'entrée 48 peut être fait d'une matière transparente, de sorte qu'on puisse aussi contrôler visellement le niveau d'eau dans le réservoir. Entre le vase d'entrée 58 et le volume annulaire est prévue une ouverture de communication juste au-dessus du niveau de l'eau, qui sert à égaliser la pression entre les deux volumes et qui est désignée schématiquement sur la figure 2 par la référence 78. En évitant une différence de pression entre ces deux volumes, on égalise les niveaux dans ceux-ci. - REVENDICATIONS 1.- Evaporateur d'eau pour humidification de l'air comportant un récipient à eau dans lequel est disposé au moins un élément de chauffage électrique immergé et qui est relié à une tubulure dS sortie de vapeur, caractérisé par le fait que le récipient présente une tubulure de vidange (6, 12) gouvernée par un dispositif de clapet (34) à servo-commande et qu'une conduite d'alimentation en eau (26) débouchant dans le récipient (2) est associée à un organe de répartition (44)qui répartit l'eau d'alimentation en tant que fluide de rinçage dans le récipient (2), le dispositif de clapet (34) étant ouvert. 2.- Evaporateur d'eau selon la revendication 1, caractérisé par un écran (42, 50) entourant l'élément de chauffage immergé (18, 20) à l'intérieur du récipient (2) et partagent ce dernier en un volume intérieur d'évaporation (52) et un volume annulaire (40, 58) entourant celui-ci. 3.- Evaporateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'écran (42) supporte l'organe de répartition (44). 4.- Evaporateur d'eau selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'cran (42) délimite, avec l'organe de répartition (44), une chemise d'eau froide ouverte vers le haut. 5.- Evaporateur d'eau selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la tranche supérieure de la chemse d'eau froide est située au-dessus du niveau d'eau normal du récipient. 6.- Evaporateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'au moins une électrode de commande (36) sensible au niveau de l'eau est disposée dans le volume annulaire extérieur (40). 7.- Evaporateur d'eau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la plus petite section d'ouverture de la vidange (6, 12) est un multiple de la section d'ouverture de la conduite d'alimentation e eu 26). 8.- Evaporateur/seion la revendication 1, caractérisé par une commande temporisée pour le passage périodique d'évaporas tion à rinçage. 9.- Evaporateur d'eau selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 comportant plusieurs éléments de chauffage immergés, caractérisé par un moyen de commande pour la mise en route alternée de ces éléments de chauffage (18, 20) lors des phases successives de rinçage.