Brevet FR2295406A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne un procédé pour déterminer la zone de transition entre deux fluides de conductivité électrique différente, et un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé, particulièrement dans le cas d'échangeurs d'ions pour l'adoucissement de l'eau. Le problème de la détermination de la zone de transition entre deux fluides de conductivité différente revet une importance particulière pour ce qui concerne les adoucisseurs d'eau. La plupart des adoucisseurs d'eau fonctionnent suivant le principe de 1 1échange d'ions, les agents durcisseurs de l'eau, les ions de magnésium et de calcium étant remplacés par des ions de sodium. A cet effet, liteau à adoucir passe dans une masse échangeuse consistant en résines poreuses. Cette masse provoque un échange d'ions ; elle s'épuise après un certain temps et doit être régénérée par une solution de sel ordinaire. Dans les adoucisseurs d'eau connus, le processus dé régénération est cl aidé périodiquement par un interrupteur horaire. Le brevet américain nO 2 176 471 décrit un système connu pour déterminer la conductivité d'un fluide au moyen de deux électrodes et maintenir la concentration d'une solution salée ou caustique à un certain niveau par un système électrique contrôlant l'alimentation en solution concentrée. L'inconvénient de ce systè e, surtout lorsqu'il s'agit d'adoucisseurs d'eau, réside dans le fait que la conductivité de l'eau diffère d'un cas à un autre en raison des quantités variables de fer, de chlore, de sulfate de sodium , d'oxygène, de bactéries, etc., et que la zone de transition entre l'eau douce et l'eau dure ne peut pas etre exactement déterminée. L'article intitulé "Autoiatic Control of Water Softening InstallPtions", paru dans la publication HILE, N 12, de Décembre 1973, pages 395 et 396, décrit le principe qui consiste à placer dans les résines un indicateur mécanique de dureté de l'eau. Cet indicateur est cependant susceptible d'encrassement, d'un cout élevé et soui,is à l'usure en cours de service en raison de sa construction compliquée. A l'encontre de cette méthode et de ces dispositifs, l'objet de la présente invention est de leur apporter des perfectionnements, d'éliminer les facteurs qui gênent la mesure électrique, et d'établir nettement la zone de transition entre des fluides de conductivité électrique différente. D'après l'invention, ce résultat est obtenu par la transmission de la résistance électrique présentée par le fluide sur deux trajets de mesure égaux et successifs dans le sens de l'écoulement du fluide à un montage en pont émettant un signal électrique en cas de résistance différentiel le, et transmettant ce signal à un élément d'indication, de commande et de régulation. Un dispositif, inclus dans un échangeur dotions pour adoucisseur d'eau, particulièrement bien adapté pour mettre en oeuvre ce procédé, est caractérisé par le fait qu'il comprend trois électrodes placées l'une après l'autre, dans le sens de l'écoulement de l'eau, au-dessus de l'ouverture d'entrée du tube d'eau douce immergé dans la masse de l'échangeur, une différence de potentiel étant établie entre les électrodes latérales et l'électrode centrale, et que les résistances électriques des espaces interélectrodes sont associées à des résistances extérieures pour constituer un montage en pont dans lequel une tension différentielle est créée en cas de conductivité différente de ces espaces, cette tension étant amplifiée par un amplificateur et convertie en une tension positive ou négative constituant un signal, au moyen de comparateurs. Par le dispositif faisant l'objet de l'invention, dans lequel la conductivité du fluide est mesurée sur deux trajets successifs, et les résultats de ces mesures sont comparés, les substances qui sont généralement dissoutes dans le fluide, par exemple du fer, du chlore, du sulfate de sodium, de I'oxygène, des bactéries, qui affectent la conductivité apparaissent dans le résultat des deux mesures de façon qu'aucune valeur différentielle ne puisse se manifester. Les deux trajets de mesure ne donnent de conductivité différente que lorsqu'une zone de transition se manifeste, par exemple la limite entre l'eau dure et l'eau douce ; la zone de transition peut donc etre déterminée avec un haut degré de précision. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en se reportant à la figure annexée qui représente un exemple de réalisation de l'invention, utilisé dans un adoucisseur d'eau. Des résines 4 sont placées dans un réservoir 1 pour adoucisseur d'eau ayant un tube d'alimentation 2 pour l'entrée de l'eau non traitée et un tube immergé 3 pour la sortie de l'eau douce. Dans l'adoucisseur d'eau, l'eau non traitée arrive par la partie supérieure, par le tube 2, dans le réservoir 1, passe à travers les résines 4, dans le tube immergé 3 jusqu'a sa partie supérieure et ressort adoucie. La ligne 8 représente la zone séparant les résines épuisées et les résines non épuisées, et indique la limite entre l'eau dure et l'eau douce. Trois électrodes 5, 6 et 7 sont superposées dans la paroi du réservoir 1. Les électrodes 5 et 7 ont la forme de barres. L'électrode 6, placée entre les deux autres, a la forme d'un T ; les trajets des charges électriques sont ainsi parallèles entre eux, et perpendiculaires à la direction d'écoulement de l'eau.Les deux trajets électriques 9 et 10 forment, avec les résistances 11, 12 et 13, un circuit en pont dans lequel un courant différentiel est créé lorsque la conductivité des deux trajets électriques est différente ; ce courant différentiel est appliqué à l'entrée de l'amplificateur 14. La tension de sortie de l'amplificateur est comparée avec une tension de référence dans un comparateur 17. La tension de référence est appliquée au comparateur par l'intermédiaire d'une résistance 15 et d'une résistance ajustable 16. La sortie du comparateur transmet une tension positive ou négative à des valeurs supérieures ou inférieures à la tension de référence et cette tension constitue le signal commandant au mécanisme de commutation de commencer le cycle de régénération. Les bornes 18 et 19 (pour le courant continu) et 20, 21 (pour le courant alternatif) alimentent le dispositif de commutation.Le signal de commande sort par la borne 22. Lorsque les résines ont été régénérées par une solution salée, c'est-à-dire rechargées en ions de sodium, seule l'eau douce voisine avec les résines ; ainsi, les tensions différentielles ne peuvent se manifester au circuit en pont. Ce n'est qu'après un temps de service plus long, lorsque la zone 8 est tellement descendue qu'elle atteint la région de la première paire d'électrodes 5 et 6, qu'une tension différentielle se manifeste de nouveau et que le cycle de régénération doit etre recommencé par le mécanisme de commutation. Grâce au dispositif de l'invention, les résines de l'adoucisseur d'eau peuvent être utilisées au maximum. On peut ainsi économiser de grandes quantités de solution de sel ordinaire et d'eau de rinçage, qui accroitraient les frais. D'autre part, en tenant compte de la grande quantité d'adoucisseurs d'eau installée, le dispositif de l'invention réduit d'une façon appréciable le contenu minéral des effluents. Les électrodes latérales 5 et 7 peuvent également être placées à 90 par rapport à l'électrode centrale 6. Par cette disposition, les trajets électriques se succèdent dans la direction d'écoulement de l'eau. On peut également séparer les électrodes des résines, par exemple au moyen d'un filtre, et les placer directement au contact du courant d'eau. il est bien évident que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la zone de transition entre deux fluides de conductivité électrique différente, particulièrement entre une eau dure et une eau douce, caractérisé par le fait que la résistance électrique présentée par le fluide sur deux trajets de mesure adjacents et de meme longueur dans la direction de l'écoulement du fluide est transmise à un circuit électrique en pont qui émet un signal électrique en cas de résistance différentielle et qui transmet ce signal à un dispositif indicateur, de commande et de régulation. 2. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé de la revendication 1 dans un échangeur d'ions pour adoucisseur d'eau, caractérisé par le fait que trois électrodes sont superposées dans la région des résines, au-dessus de l'ouverture d'entrée du tube d'eau douce immergé et selon la direction d'écoulement de l'eau, qu'une différence de potentiel est établie entre les électrodes latérales et l'électrode centrale, que les résistances dues au fluide sur les trajets de mesure entre les électrodes forment avec des résistances extérieures un circuit en pont dans lequel une tension différentielle est créée en cas de conductivité différente dans les trajets de mesure, cette tension étant amplifiée par un amplificateur et convertie en un signal de courant positif ou négatif au moyen d'un comparateur. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait que l'électrode centrale a la forme d'un T dont les extrémités sont placées en face des électrodes rectilignes latérales de façon que les trajets de mesure soient parallèles entre eux et perpendiculaires à la direction d'écoulement de l'eau. 4. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une branche des électrodes latérales est perpendiculaire à l'électrode centrale, et que les trajets de mesure se succèdent dans la direction d'écoulement de l'eau. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les électrodes sont placées directement dans les résines. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que les électrodes ne sont en contact qu'avec le courant d'eau, et qu'elles sont séparées des résines. 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé par le fait que les électrodes sont de préférence fixées dans la paroi du réservoir à résines. 8; Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que le signal du comparateur provoque le cycle de régénération des résines dudit échangeur d'ions.