Brevet FR2351376A1 — publié le 19771209

L'invention se rapporte au chauffage de cuves ou réservoirs de liquide au moyen d'un ou plusieurs conducteurs ou éléments chauffants et un ou plusieurs éléments intermédiaires transmetteurs de chaleur résistant à la corrosion et placés entre lesdits conducteurs ou éléments chauffants et le liquide à chauffer. Actuellement, le problème du chauffage des liquides et notamment de l'eau consiste surtout à éviter la corrosion due à la qualité de plus en plus mauvaise des eaux industrielles et le raccourcissement corrélatif de la durée de vie du matériel. Jusqu'à présent, les réservoirs ou accumulateurs d'eau chaude étaient chauffés au moyen de sondes chauffantes, c'est-à-dire essentiellement de résistances électriques enroulées sur un corps isolant et insérées dans une gaine étanche en acier ou au moyen de tubes chauffants dont l'enveloppe est aussi en métal dans les applications pratiques. Dans les deux cas, il risque donc de se produire des corrosions de l'enveloppe métallique et l'on sait que cette corrosion entraine, du fait du transfert calorifique, une attaque bien plus sévère que dans les conditions normales. On est donc contraint d'utiliser des alliages à haute résistance à la corrosion et donc très coûteux. La présente invention, qui vise à éviter cet inconvénient, consiste à utiliser comme élément intermédiaire transmetteur de chaleur entre le conducteur ou autre élément chauffant et le liquide à chauffer, une ou plusieurs pièces en verre, en verre céramique ou autre matière céramique étanches aux liquides et à la vapeur. Le verre et surtout les différents types de verres céramisés résistant aux chocs thermiques, actuellement produits en grande série, sont étanches à la vapeur et présentent une résistance pratiquement sans limite à la corrosion. Cependant, il est difficile de réaliser de façon étanche le montage de tels éléments à traversles parois ou les brides des réservoirs. C'est pourquoi l'invention propose aussi de réaliser par exemple en verre céramisé un couvercle de bride ou une autre partie du réservoir et de l'utiliser comme élément intermédiaire transmetteur de chaleur. On peut éviter ainsi la nécessité de réaliser un montage étanche à travers une paroi ou de prévoir, comme dans le premier cas, une bride spéciale, s'il s'agit de fonctionnement sans pression. Sur la figure 1, on a représenté un premier exemple de réalisation, dans lequel la température des résistances chauffantes est relativement peu élevée (inférieure à 500e c) et où les échanges calorifiques se font presque exclusivement par conduction. Un réservoir plein de liquide comportant une paroi (1) est fermé par une pièce de verre (2) formant couvercle de bride, ltétan- chéité étant assurée par un joint (3) qui peut en même temps servir à l'équilibrage des efforts mécaniques. Une garniture thermo-isolante (4) presse au moyen de la contre-plaque (5) un circuit chauffant en forme de feuille (6) contre la pièce en verre (2). Cet élément chauffant (6), avec ses amenées de courant (7), peut, bien entendu, être fixé par cuisson sur la pièce de verre (2) ou collé ou déposé sur celle-ci par galvanoplastie ou tout autre procédé, par exemple la vaporisation sous vide. Dans le cas des applications sans pression, la contre-plaque (5) peut être supprimée, l'étanchéité et l'assemblage à la paroi du réservoir (1) pouvant être réalisés directement par la pièce de verre. Les verres et les verres céramisés présentent, à partir dten- viron 5000 C, des propriétés semi-conductrices. Les courants dérivés qui prennent ainsi naissance peuvent, en cas de montage du circuit chauffant directement sur le verre, être utilisés pour déconnecter ledit circuit par exemple en cas de marche à vide, quand la température dépasse une certaine limite fixée. Mais on peut aussi empêcher l'apparition des courants dérivés en interposant une couche électriquement isolante entre le circuit chauffant et la pièce de verre (2). Le verre et le verre céramisé résistent, ainsi qu'il est connu, à de très fortes contraintes de compression, mais il faut éviter les contraintes de traction ou les efforts de cisaillement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est aussi proposé de donner à la pièce de verre (2) une forme convexe, notamment hémisphérique, du côté du liquide. Ceci présente l'avantage, d'une part d'augmenter la surface d'échange thermique, c'est-à-dire que la charge superficielle spécifique diminue, mais, en outre, on a constaté que de telles surfaces de verre soumises à des échanges thermiques ne gardent aucun dépôt calcaire car les couches de calcaire qui se forment se brisent et se rassemblent dans la partie numérotée 9 sur le dessin. Pour cette raison, il est préférable de ne pas chauffer la région 8 de la pièce de verre. Pour favoriser ltécaillage du calcaire, ainsi que pour renforcer la pièce (2), on peut prévoir sur la surface du verre des cannelures (qui n'ont pas été représentées sur le dessin). Sur la figure 2, on a représenté un deuxième exemple de réalisation, dans lequel la température des résistances chauffantes est relativement élevée (supérieure à 1.000 C) et où les échanges calorifiques se font à la fois par rayonnement et par conduction. On utilise encore ici un enroulement chauffant (ii) mais celui-ci est réalisé sur un support 10, par exemple en stéatite,pressé éventuellement contre la pièce de verre (2) par une contre-plaque (5) et avec interposition d'une garniture thermo-isolante (4). La contre-plaque et la garniture peuvent cependant être supprimées si le support (10) du conducteur chauffant est conformé de façon appropriée. Des rainures 12 sont ménagées dans le support 10 en stéatite, afin de permettre le rayonnement des résistances il en direction de la cuve et de faciliter le montage de celles-ci. Dans cette forme de réalisation, il est possible de transmettre directement au liquide une partie au moins de la chaleur par rayonnement à travers la pièce de verre (2), pouvant atteindre 20 %, ce qui entraîne une nouvelle réduction de la charge superficielle spécifique de ladite pièce. Dans les deux exemples cités, la face de la pièce de verre (2), au contact du liquide à chauffer, est portée à une température égale ou légèrement supérieure à 100. C. Ltinvention nTest cependant pas limitée aux exemples de réalisation représentés et d'autres modes de chauffage ou d'autres structures sont concevables. REVENDICATIONS 1.- Système de chauffage de cuve ou de réservoir de liquide caractérisé par le fait que, comme éléments intermédiaires de transfert de chaleur entre les conducteurs ou éléments chauffants et le liquide à chauffer, on utilise une ou plusieurs pièces en verre, en verre céramisé ou autre matière céramique. 2.- Système de chauffage de réservoir suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément intermédiaire de transfert de chaleur est réalisé comme un couvercle de bride ou toute autre partie de la paroi du réservoir et assure à la fois le chauffage et la séparation entre le liquide et l'espace extérieur. 3.- Système de chauffage suivant les revendications 1 et/ou 2, caractérisé en ce que le couvercle de bride est convexe et de préférence hémisphérique du côté du liquide. 4.- Système de chauffage suivant ltune quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la zone du couvercle de bride intermédiaire entre sa partie convexe et le plan de bride est une zone non chauffée. 5.- Système de chauffage suivant ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le circuit chauffant pressé, cuit ou collé ou déposé par galvanoplastie ou par tout autre moyen tel que vaporisation sous vide est en contact direct et conducteur de la chaleur avec l'élément intermédiaire de transfert de chaleur en verre, en verre céramisé ou autre matière céramique. 6.- Système de chauffage suivant la revendication 5 caractérisé par le fait que l'apparition de courants dérivés dans le verre est utilisée par exemple en cas de marche à vide pour limiter la -tempé- rature et mettre le conducteur chauffant hors circuit. 7.- Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le circuit chauffant est mis en liaison conductrice de la chaleur avec l'élément intermédiaire de transfert en verre, en verre céramisé ou autre matière céramique avec interposition d'une couche électriquement isolante telle qu'une feuille de matière isolante sur laquelle le circuit chauffant est éventuellement collé ou autrement fixé. 8.- Système de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le chauffage s'effectue à la fois par conduction et par rayonnement.