Brevet FR2471953A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs de traitement anti-tartre et détartreur du type comprenant des moyens pour transmettre des vibrations ou des ébranlements à un milieu liquide en circulation. Le brevet français n0 72/45578 décrit un dispositif de traitement se présentant sous la forme d'une enceinte susceptible d'entre intégrée à un circuit de circulation de liqùi- de et comprenant dans l'enceinte, un moyen générateur de vibrations, pour créer des ébranlements dans le milieu liquide circulant dans l'enceinte et favorisant ainsi, par cavitation, la dispersion et la dissociation des particules solides en suspension dans le liquide ainsi que l'élimination progressive du dépot existant dans la canalisation. Ce dispositif s'est avéré fonctionner de façon satisfaisante dans la pratique. Par ailleurs, d'autres techniques se sont développées, utilisant l'application d'un champ électrique, créé par au moins une électrode plongée dans le liquide, en circulation, pour réaliser également un effet anti-tartre. Des dispositifs de ce genre sont décrits par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 899 410 et dans la demande de brevet français n0 77:12448.Ces dispositifs utilisent au moins une électrode constituée d'une grille s'étendant dans le trajet du liquide à traiter défini dans l'enceinte de traitement et, ils se sont avérés efficaces pour la prévention du dépôt du tartre, ils présentent toutefois tous les mimes inconvénients de corrosion et principalement d'entartrage de l'électrode, ce qui nécessite l'adjonction de moyens mécaniques de nettoyage comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique sus mentionné. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de traitement anti-tartre et détartreur permettant une prévention efficace du dépôt de tartre dans le circuit de liquide tout en conférant au liquide traité des caractéristiques détartrantes propres susceptibles de dissoudre le tartre déjà déposé en aval dans le circuit, et présentant des caractéristiques de fonctionnement stables dans le temps et fiables, permettant ainsi de réduire considérablement, voire de supprimer les risques d'entartrage propres des électrodes, et ce pour une large gamme de résistivités du liquide à traiter. Pour ce faire, et selon une caractéristique de la présente invention, le dispositif de traitement, du type comprenant une enceinte sensiblement cylindrique, pourvue d'une ouverture d'entrée et d'ouverture de sortie et susceptible d'être interposée dans un circuit de liquide, un moyen générateur de vibrations dans l'enceinte agencé au voisinage de la paroi frontale de celle-ci, comporte deux éléments de plaques d'électrodes disposés dans des plans parallèles et s tendant sur une portion longitudinale de l'enceinte, dans celle-ci, entre les ouvertures d'entrée et de sortie, des moyens générateurs d'impulsions étant reliés à ces éléments de plaques d'électrodes pour créer entre eux un champ électrique modulé. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le moyen générateur de vibrations est constitué d'un en semble piézoélectrique ou transducteur générateur de vibrations dans une gamme de fréquences supérieures à 18000 Rz, plus particulièrement supérieures à 20000 Hz. L'agencement des éléments de plaques d'électrodes réalise dans l'enceinte de traitement, un passage d'écoulement d'épaisseur sensiblement constante pour le liquide à traiter en amenant celui-ci à être ainsi uniformément et régulièrement soumis à un champ électrique, ce passage, situé dans l'axe de 1'ensemble piézoélectrique générateur de vi brayions;; permettant en outre de soumettre uniformément la totalité du liquide en transit dans l'enceinte aux vibrations du générateur, la gamme de fréquences adoptée permettant d'obtenir, outre les effets recherchés de détartrage et de prévention du tartre, une action bactéricide importante dans le liquide à traiter D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du dispositif selon la présente invention La figure 2 représente une coupe longitudinale partielle orientée à 900 par rapport à la coupe de la figure 1 La figure 3 représente une demi-coupe transversale de l'enceinte du dispositif de la figure 1, les éléments de. plaques d'électrodes étant supposés retirés La figure 4 est une coupe longitudinale partielle analogue à celle de la figure 1, montrant une variante de réalisation des moyens de support des éléments de plaques d'électrodes La figure 5 représente schématiquement le circuit du générateur d'impulsions du dispositif de la figure 1 La figure 6 représente la forme d'onde préférentielle pouvant être appliquée aux éléments de plaques d'électro- des du dispositif selon la présente invention par le circuit de la figure 5 , et La figure 7 représente un mode de réalisation du dispositif générateur haute fréquence associé à l'ensemble piézoélectrique. Comme représenté sur la figure 1, le dispositif selon la présente invention comprend une enceinte de traitement sensiblement cylindrique 1, réalisée en un matériau isolant, comportant un élément de tubulure d'entrée 2 et un élément de tubulure de sortie 3 susceptibles d'etre reliés à un circuit de circulation de liquide, par exemple par des raccords coudés tels que celui représenté en 4 sur la figure 1. L'enceinte cylindrique est fermée, du cté frontal adjacent à l'élément de tubulure de sortie 3, par une plaque de fond 5 et, du côté adjacent à l'élément de tubulure d'entrée 2, par une plaque de fond 6 à laquelle est associé un ensemble ou transducteur piézoélectrique générateur de vibrations, généralement référencé 7. Dans la cavité interne définie par l'enceinte te 1 sont disposés deux éléments de plaques d'électrodes 8 et 8' comme on le voit mieux sur la figure 2, lesquels sont réliés par des conducteurs 9 et 9' à un dispositif générateur d'impulsions G. comme on le verra plus loin. Comme on le voit sur la figure 2, chaque élément de plaque d'électrode 8, 8' a, en vue de côté, la forme généra le ad'un L dont la première ou grande branche 10, 10' s'étend longitudinalement sur une portionde la longueur de l'enceinte 1 parallèlement à l'axe de symétrie de cette dernière, les grandes branches 10 et 10' des deux éléments de plaques 8 et 8' s'étendant ainsi parallèlement l'une à l'autre en définissant entre elles un passage de section sensiblement rectangulaire d'épaisseur A, centré sur l'axe de symétrie de l'en ceinte 1. Comme représenté sur la figure 2, les secondes ou petites branches 11, Il' du L s'étendent sensiblement dans un plan tranversal radial commun de l'enceinte 1 et prennent appui sur la paroi interne de celle-ci par leurs bords extérieurs en forme d'arc de cercle 12, 12'.Comme on le voit le mieux sur la figure 3, les bords extérieurs courbes 12, 12' des petites branches 11 et 11' sont reçus dans des évidements en forme d'arc de cercle 13 de la paroi de l'enceinte 1 définissant des épaulements 14 contre lesquels les petites branches 11 et ll' viennent buter, celles-ci étant bordées contre les épaulements 14 par des éléments d'entretoise en forme d'arc de cercle 15 reçus dans les évidements 13 et maintenus en place par la plaque de fond 6. Comme on le voit sur la figure 1, au voisinage de l'élément de tubulure de sortie 3 est disposée transversale~ ment dans l'enceinte 1 une plaque perforée ou diffuseur 16, maintenue en place par des éléments d'entretoise 17, analogues aux éléments d'entretoise 15, lesquels sont bloqués par la paroi de fond 5 Avec cet agencement, l'enceinte 1 est ainsi divisée successivement en une chambre d'entrée 18, un passage ou entrefer 19 entre les grandes branches 10, 10' des éléments de plaques d'électrodes 8 et 8', une chambre intermédiaire cylindrique 20, séparée d'une chambre de sortie ou de tranquillisation 21 par la plaque perforée 16 formant diffuseur. L'ensemble piézoélectrique générateur de vibrations 7 comprend un talon ou pavillon 22 en acier inoxydable, soudé au fond 6, un empilement de deux cylindres en céramique frittée 23, 23', réalisés avantageusement en titane-zirconate- de plomb, séparés par une rondelle 24, et une masse d'extrémité 25, cet assemblage étant solidarisé au pavillon 22 par une vis 26. Une bague isolante 27 est prévue entre les cylindres en céramique 23 et la vis. Cet ensemble est relié à un dis positif générateur de vibrations G ainsi qu'on le verra v plus loin. On a représenté sur les figures 3 et 4 un mode de réalisation préférentiel de support des éléments de plaques d'électrodes 8 et 8'. A cet effet, au niveau de la zone intermédiaire de l'enceinte 1 sont prévues des protubérances 28 faisant saillie radialement vers l'intérieur par rapport à la paroi cylindrique de l'enceinte 1 et dans lesquelles sont formées des fentes longitudinales parallèles 29 et 29' pour recevoir l'extrémité libre des grandes branches 10 et 10' des éléments de plaques d'électrodes 8 et 8', dont le bord opposé aux premières branches formant élément de cloisonnement 11 et 11' est représenté schématiquement en 30 sur la figure 4.Comme on voit sur la figure 3, les fentes 29 et 29' sont écartées d'une distance A, permettant de maintenir ainsi la parfaite paralléléité encre les premières branches 10 et 10' entre lesquelles sera appliqué le champ électrique alternatif comme on le verra plus avant. On reconnatt, sur la figure 4, les pattes de fixation 31, représentées en pointillés, solidaires du corps de l'enceinte 1 et permettant son montage sur une embase support d'un bottier. Dans le dispositif de traitement selon la présente invention, l'enceinte 1 est réalisée en matière plastique isolante, par exemple en une polyamide telle que le Makrolon, et les éléments de plaques d'électrodes 8 et 8' en titane par exemple en titane T-40, dont la résistivité est inférieure à celle de l'acier inoxydable et qui ne présente pas, comme ce dernier, des problèmes de corrosion en milieu liquide avec application d'un champ électrique La distance entre le bord extrême 30 des éléments de plaques d'électrodes et le diffuseur métallique 16 est déterminée suffisamment grande pour qu'il ne risque pas de se produire d'interaction entre ces composants, lorsque des impulsions électriques sont appliquées aux électrodes. On a représenté schématiquement sur la figure 5, les circuits de contrale et de commande des moyens générateurs de vibrations et des moyens générateurs d'impulsions. L'ensemble piézoélectrique générateur de vibrations 7 est piloté par un générateur haute fréquence G et les électrodes 8 et 8' sont v reliées, comme mentionné plus haut, à un générateur d'impulsions Gi. Celui-ci comprend un transformateur d'entrée 33 dont le secondaire a une borne reliée à la masse et à un des éléments de plaques d'électrode 8', l'autre borne du secondaire étant reliée à l'élément de plaque 8 par l'intermédiaire d'un triac 34 dont la gacliette est connectée, par l'intermédiaire d'un diac , d'une résistance fixe 36 et d'un jeu de condensateurs en parallèle C2 à C5, à cette autre borne de secondaire. Un jeu de résistances variables 36 et 36' en série avec une résistance fixe 37 permet de régler de façon appropriée le signal de sortie suivant une forme d'onde analogue à celle représentée sur la figure 6. Un ampèremètre de contrôle 38 est également prévu entre le triac 34 et l'élément de plaque d'électrode 8. Optionnellement, un dispositif d'anti-parasitage, comprenant un condensateur Cl et une résistance R1, peut également être prévu dans le générateur Gi. Le dispositif selon la présente invention, conçu essentiellement pour le traitement des eaux d'alimentation domestiques ou industrielles, présente les caractéristiques suivantes. On estime, en général, que la résistivité des eaux en France 2 est comprise entre environ 5000 et 750 olims.cm /cm. De fait, plus l'eau est dure, c'est-à-dire essentiellement calcaire, plus elle est conductrice, et le dispositif doit être prévu en fonction de ces variations de résistivité. Pour une enceinte 1 d'un diamètre interne de 95 mm, et une surface active d'électro de, définie par les grandes ailes du L des éléments de plaques d'électrodes d'environ 62 cm , la distance interélectrodes 22 est déterminée égale à 5 mm.De cette façon, le potentiel entre électrodes, qui est limité par les normes à 48 volts maximum, pourra varier entre umaxi = 45 volts et umini = 6,29 maxl mlnl volts, pour une résistivité#minimale du liquide voisine de 700 2 obms.cm /cm, en conservant une intensité constante de 1,2 am- père. Le circuit générateur G. est déterminé pour couvrir cette plage de réglage pour fournir un signal de sortie à une fré quence de 50 Hz avec une tension crete-à-crête v pour le signal c de la figure 6 compris entre 410 volts et 92 volts, pour la gamme de résistivités du liquide sus-mentionnée.Pour éviter que, en cas d'utilisation avec des eaux peu résistives et avec une chute de tension au secteur V18 V2 de moins de 10 volts, le triac 34 ne se désenclenche et n'alimente plus les éléments de plaques d'électrodes, la valeur des condensateurs C2 à C5 est respectivement,dans une pairesse 0,47 et de 0,068yF, la résistance 37 étant portée à une valeur de 15 k Q . Pour que les éléments de plaques d'électrodes et le passage 19 défini entre eux soient balayés uniformément par le faisceau d'ultra-sons en provenance du transducteur 7, la profondeur de la chambre d'entrée 18 est déterminée au voisinage de 33 mm. L'élément de transducteur piézoélectrique 7 est ali menté par un générateur haute fréquence G représenté en détail v sur la figure 7, et est d'un type analogue à celui commercialisé sous l'appellation G181A par la société Delta-Sonic. Ce circu#it comprend un filtre d'entrée 39 attaquant deux étages antisymétriques 40 et 41 dont le point milieu est relié au primaire d'un transformateur 42 en série avec un circuit incorporant une inductance variable L1 et un condensateur en parallèle C7, le secondaire du transformateur 42 pilotant directement les élé ments piézoélectriques 23, 23'. On notera, sur la figure 5, qu'entre le réseau U1, U2 et le générateur d'impulsions G. et le générateur haute fréquence G est prévu un contacteur 43 commandé par un mano v stat différentiel figuré schématiquemznt en 44 sur la figure 1. Les entrées de fluide du manostat 44 sont reliées respectivement, par une canalisation 45 à la chambre d'entrée 18 de l'enceinte 1, et, par une canalisation 46 à la chambre de sortie ou de tranquillisation31 de l'enceinte 1. De cette façon, en fonction de la variation de pression A p entre les chambres 18 et 21,correspondant à une condition d'écoulement, les générateurs G. et G sont mis en oeuvre lorsqu'une circu i v lation de fluide s'effectue au travers de l'enceinte 1. L'enceinte 1, le transformateur 33 et les circuits imprimés comportant les circuits des générateurs G. et G i v sont avantageusement logés dans un boîtier, figuré en 47 sur la figure 1, dont seuls émergent les éléments de tubulure d'entrée et de sortie 2 et 3, et qui est susceptible d'être fixé par des pattes, esquissées en 48 sur la figure 1, sur un élément de cloison portant le circuit de liquide. Les plaques de fond 5 et 6 sont avantageusement maintenues en position pressée sur les extrémité frontales de l'enceinte 1 par des tirants longitudinaux parallèles à l'axe de cette enceinte. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de traitement détartreur et antitartre, comprenant : une enceinte sensiblement cylindrique présentant une ouverture d'entrée et une ouverture de sortie susceptibles d'être interposées dans un circuit de circulation de liquide ; et un moyen générateur de vibrations dans l'enceinte, agencé au voisinage d'une paroi frontale de celleci ; caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments de plaques d'électrodes disposés dans des plans parallèles et s'étendant sur une portion longitudinale de l'enceinte, entre les ouvertures d'entrée et de sortie, des moyens générateurs d'impulsions alternatives étant reliés aux éléments de plaques d'électrodes pour créer entre ceux-ci un champ électrique 2 - Dispositif de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de plaque d'électrode présente une configuration générale en forme de L, la grande branche du L s'étendant longitudinalement suivant l'un desdits plans parallèles dans l'enceinte, la petite branche du L prenant appui sur la paroi interne de l'enceinte en constituant un élément de cloison transversale dans l'enceinte, les éléments de plaques d'électrodesdéfinissant entre eux un passage pour le liquide de section sensiblement rectangulaire entre les ouvertures d'entrée et de sortie. 3 - Dispositif de traitement selon la revendication 1, ou la revendication 2, caractérisé en ce que les petites branches du L des éléments de plaques d'électrodes sont disposées sensiblement dans un plan transversal radial commun de l'enceinte, en aval de l'ouverture d'entrée et au voisinage de celle-ci 4 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque ,des revendications I à 3, caractérisé en ce que le moyen générateur de vibrations est constitué d'un ensemble piézoélectrique générateur de vibrations dans une gamme de fréquences supérieures à 18000 Hz. 5 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi perforée s'étendant transversalement dans l'.encein- te entre l'ouverture de sortie et les éléments de plaques d'e- lectrodes, à distance de ceux-ci. 6 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les éléments de plaques d'électrodes sont réalisés en titane. 7 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites impul- sions alternatives sont constituées de fragments de sinusoïde. 8 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'impulsions permettent d'appliquer entre les élément de plaques d'électrodes un champ électrique déterminé en fonction de la résistivité moyenne du liquide à traiter. 9 - Dispositif de traitement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens générateurs d'impulsions comprennent un transformateur-abaisseur, et un triac, dont la gâchette est reliée à un diac, une sécurité intrinsèque étant prévue pour éviter le désactionnement du triac en fonction d'une réduction de la résistivité du liquide au-dessous d'un seuil déterminé. 10 - Dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen générateur de vibrations et les moyens générateurs d'impulsions sont susceptibles d'être reliés à une source de puissance du réseau, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un commutateur général sélectivement actionnable par un manostat différentiel dant les entrées de fluide sont reliées aux zones de l'enceinte voisines de l'ouverture d'entrée,de l'ouverture de sortie, respectivement.