Brevet FR2464310A1 — publié le 19810306

L'invention concerne un détecteur d'appauvrisse- ment d'anode destiné notamment à des cuves de chauffe-eau. Les chauffe-eau classiques du type à gaz ou du type électrique ne comportent pas de mécanismes convenables pour le contrôle des dispositifs de protection anodique de la cuve d'acier revêtue de verre, c'est-à-dire du corps principal du chauffe-eau qui est généralement constitué d'un récipient d'acier dont la surface intérieure présente un revêtement protecteur en verre. Bien que le revêtement de verre recouvre presque totalement la surface intérieure de la cuve, il subsiste généralement de petites zones non revêtues. Ces zones exigent une protection contre la corrosion due à l'hydrolyse. On sait qu'une anode sacrifiée, montée dans une telle cuve, protège suffisamment le corps en acier grâce à la réaction galvanique de cette anode. Des métaux convenant pour la réalisation de l'anode comprennent l'aluminium, le magnésium, le zinc et des alliages de zinc. Tous ces métaux atteignent des degrés plus élevés de l'échelle d'ionisation que l'acier. Lorsqu'une matière anodique est présente à l'intérieur du récipient d'un chauffe-eau, le métal forme un pôle positif ou anode. La cuve d'acier constitue un pôle négatif ou cathode. Le passage constant d'un courant électrique du métal de l'anode vers l'acier du corps assure le maintien de ce dernier dans un état chimiquement inactif. Dans un tel système, le potentiel de courant continu proche de la surface d'un corps d'acier doit être au moins égal à 0,78 volt ou plus. En pratique, lorsqu'on utilise, pour l'anode, les matières indiquées précédemment, le potentiel est maintenu dans une plage comprise entre 1 et 1,5 volt, de sorte que la protection de la cuve est largement suffisante. Bien que le récipient d'acier soit protégé, la matière constituant l'anode se consomme par voie électro- lytique et est transformée en oxydes et hydroxydes qui se déposent sur le fond de la cuve en formant de la calamine, ou qui sont évacués avec l'eau chaude. La matière de l'anode finit par être totalement épuisée. A ce moment, la cuve du chauffe-eau n'est plus protégée et une corrosion par la rouille commence. La cuve peut devenir inutilisable peu de temps après le début de cette corrosion. Rien n'indique à l'avance qu'une cuve est sur le point d'être rendue inutilisable, mais la cuve se détériore d'une manière catastrophique en provoquant souvent une perte totale de l'eau chaude d'alimentation et des dégâts par l'eau. Pour éviter cet accident, un contrôle de l'état du chauffe-eau est souhaitable. En particulier, il est souhaitable de contrôler l'état de la matière de l'anode. Ce contrôle peut être réalisé par démontage de l'anode, qui est souvent constituée d'une barre, de la cuve contenant l'eau et par examen visuel. En variante, il est possible d'établir une planification prévoyant un remplacement régulier de l'anode. Cependant, ces procédés ne sont pas aisés. Une clé à douille spéciale de grande dimension est normalement nécessaire pour dévisser l'anode d'une cuve. L'anode n'est en général pas aisément accessible. Par exemple, l'espace libre, en hauteur, n'est souvent pas suffisant pour permettre le démontage de l'anode. Tous ces facteurs rendent difficiles le contrôle de l'état d'une anode. Ce sont les raisons pour lesquelles ce contrôle n'est normalement pas effectué. On a donc recherché depuis longtemps une façon de contrôler le bon état d'une anode à l'intérieur d'une cuve de chauffe-eau de manière commode, simple et peu coûteuse. L'invention concerne un dispositif répondant à cet objectif. L'invention concerne un dispositif comportant une sonde porteuse d'un courant et faisant saillie dans un réservoir de fluide, en général une cuve de chauffe-eau. Le dispositif comporte également un élément d'emmagasinage d'énergie électrique, ainsi qu'un élément d'indication qui réagit à une décharge de l'énergie électrique. Un commutateur permet de connecter alternativement la sonde à l'élément d'emmagasinage d'énergie électrique et cet élément d'emmagasinage à l'élément d'indication. De cette manière, l'élément d'emmagasinage accumule de l'énergie électrique lorsqu'il est connecté à la sonde. Cette énergie électrique est déchargée à travers l'élément d'indication afin de fournir une indication du niveau de protection par le courant anodique à l'intérieur du réservoir. Si le niveau est suffi- sant, il n'est pas nécessaire de remplacer l'anode. Le dispositif permet de détecter à la fois un état déficient et un état satisfaisant de l'anode. L'invention concerne donc un détecteur perfectionné d'appauvrissement d'anode destiné à un réservoir de fluide. Ce détecteur mesure le courant anodique et fournit une indication visuelle de ce courant au moyen d'un élément d'indication. Le détecteur selon l'invention est de conception simple, de fabrication peu coûteuse et facile et d'une installation et d'un entretien aisés. Il peut être incorporé à la cuve ou réservoir en occupant un minimum d'espace à l'intérieur de ce dernier. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 est un schéma du circuit électrique du détecteur selon l'invention, ainsi qu'une coupe longitu- dinale d'un chauffe-eau ave lequel ce détecteur est utilisé; - la figure lA est un schéma, avec coupe partielle d'un chauffe-eau, d'une variante du circuit électrique du détecteur représenté sur la figure 1; - la figure 2 est un schéma, associé à une coupe longitudinale d'un chauffe- eau, d'une variante du détecteur selon l'invention; - la figure 2A est un schéma, associé à une coupe longitudinale d'un chauffe-eau, d'une variante du circuit électrique du détecteur représenté sur la figure 2; - la figure 3 est une coupe longitudinale à échelle agrandie d'une partie d'une cuve de chauffe-eau comportant le détecteur perfectionné selon l'invention; et la figure 4 est une coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, montrant le mécanisme à sonde associé au détecteur anodique selon l'invention. Comme représenté sur la figure 1, une cuve classique 10 de chauffe-eau comprend un conduit 12 d'arrivée d'eau froide qui fait saillie à travers un couvercle 14 vers le fond de la cuve 10. Une anode en magnésium ou en matière analogue connue, se présentant sous la forme d'un barreau 16, est également montée dans le couvercle 14 et pénètre à l'intérieur de la cuve 10. Cette dernière est en général réalisée en acier; elle est revêtue de verre et remplie d'eau arrivant par le conduit 12. L'eau s'écoule de la cuve par une sortie d'eau chaude. Une sonde 20 comprend un raccord 50 qui coopère avec un raccord 52 de sortie d'eau chaude. Le raccord 50 est vissé dans le raccord 52. Une garniture 54 en matière plasti- que est emboîtée à l'intérieur du raccord 50 dont elle recou- vre la surface intérieure. Cette garniture 54 pénètre dans la cuve 10 et entoure une tige métallique 56 de sonde. Cette tige métallique conductrice 56 est supportée de manière à faire saillie, par une ouverture 58 ménagée dans le raccord , à l'intérieur de la cuve 10. L'isolation électrique et l'étanchéité mécanique de la tige 56 dans l'ouverture 58 sont assurées par un joint 60 en caoutchouc et par une rondelle 62 en matière plastique. Un connecteur électrique 64 relie électriquement la tige- 56 à un fil conducteur 66 qui est relié, lui-même, à un commutateur du détecteur et à un circuit disposé à l'intérieur d'un bottier 70 faisant partie du détecteur. La cuve 10 est mise à la terre par une connexion ou un câble 18 de terre. La coopération entre l'anode 16 et la terre 18 assure une protection galvanique de la cuve 10. Le détecteur d'appauvrissement d'anode comprend la sonde 20 qui est reliée au raccord 52 de sortie de l'eau chaude et qui fait saillie, à travers le couvercle 14, dans l'eau ou le fluide contenu dans la cuve 10. Un câble 66 de connexion, qui part de la sonde 20, est relié à un élément d'emmagasinage d'énergie, et plus particulièrement à des con- densateurs 22 et 24 qui sont montés en parallèle et connectés à la terre. Un élément d'indication, par exemple une diode électroluminescente 26, est associé à des contacts normale- ment ouverts 28 et 30 d'un commutateur bipolaire à deux -24664310 directions 32 qui est de préférence un commutateur à contact momentané ou à rappel par ressort. Les condensateurs 22 et 24 montés en parallèle sont normalement chargés en même temps au moyen de la connexion réalisée avec la sonde 20. Chacun de ces condensa- teurs 22 et 24 est normalement chargé à une tension comprise entre 1,0 et 1,5 volt qui est la tension anodique telle que détectée par la sonde 20 pénétrant dans la cuve 10. Une fois que les condensateurs 22 et 24 sont chargés, le courant cesse de circuler et plus aucun courant ne part de l'anode 16. Pour essayer le dispositif montré sur la figure 1 et vérifier que l'anode 16 fonctionne de la manière prévue et convenable, on appuie sur le commutateur momentané 32. Des contacts normalement fermés 34 et 36 s'ouvrent alors et un circuit se forme par l'intermédiaire des contacts normalement ouverts 28 et 30,. Les condensateurs 22 et 24, qui étaient initialement connectés en parallèle, se trouvent à présent montés en série et l'énergie ou la charge électrique de ces condensateurs 22 et 24 s'écoule vers la terre en passant par la diode électroluminescente 26. Cette dernière produit une émission momentanée et brillante de lumière qui est visible et suffisante pour indiquer la présence d'une tension conve- nable de protection à l'intérieur de la cuve 10. Lorsque le commutateur 32 est relâché, il reprend la position de contact normalement fermé montrée sur la figure 1. Ceci permet aux condensateurs 22 et 24 de se recharger. Il est évident que dans le cas d'un épuisement total de l'anode 16, il n'existe plus de potentiel de protection anodique, et les condensateurs 22 et 24 ne sont plus chargés; la diode électroluminescente 26 ne s'allume donc plus sous l'effet de la manoeuvre du commutateur 32. La figure lA représente une variante du circuit électrique et du détecteur selon l'invention, analogue à la forme de réalisation montrée sur la figure 1, mais dans laquelle la diode électroluminescente 26 est associée aux deux condensateurs 22 et 24, à une résistance 25 et à un commutateur unipolaire 31 à deux directions. Le circuit de la figure lA fonctionne avec une résistance d'environ 000 ohms. Par conséquent, étant donné que la diode électroluminescente 26 exige une tension de polarisation dans le sens direct supérieure à 1,5 volt, elle peut rester en circuit sans perte du courant et du potentiel de charge des condensateurs 22 et 24. Cette diode électroluminescente 26 reste bloquée pendant le cycle de charge des condensateurs, comme montré sur la figure lA. Etant donné que le courant de charge est de l'ordre de 100 microampères ou moins, la résis- tance 25 constitue, dans le circuit, une résistance de très faible valeur. Ceci permet au condensateur 22 d'être chargé lorsque le circuit est dans la position de commutation montrée sur la figure lA. En basculant le commutateur norma- lement fermé 31 vers la position d'ouverture, les condensa- teurs 22 et 24 se déchargent ensemble à travers la diode 26 qui s'allume donc. La résistance 25 se comporte comme un cir- cuit à résistance élevée, s'opposant aux fuites de courant et déviant donc la totalité de la charge à travers la diode 26. La figure 2 représente une forme de réalisation du circuit et du détecteur sensiblement analogue à celle de la figure 1, sauf que le détecteur comporte une diode 38 à cristaux liquides. Etant donné que le potentiel nécessaire à la commande d'une diode à cristaux liquides est normalement supérieur à celui demandé pour une diode électroluminescente, il faut utiliser un condensateur supplémentaire. Par consé- quent, trois condensateurs 40, 42 et 44 sont montés en parallèle lorsqu'ils sont connectés directement à la sonde 20 et ils sont reliés à un commutateur 46 de manière à être montés en série lorsqu'ils sont connectés à la diode 38 à cristaux liquides. Le commutateur, en fait, multiplie la tension de commande de la diode 38 à cristaux liquides. La figure 2A représente une variante du circuit et du détecteur montrés sur la figure 2. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 2A, un commutateur bipolaire 39 à deux directions est utilisé à la place du commutateur quadripolaire à deux directions 46 montré sur la figure 2. Des première et seconde résistances 41 et 43 sont ajoutées au circuit, d'une manière analogue au montage de la résistance 25 dans le circuit montré sur la figure 1A. De -7 cette manière et de même que précédemment, la valeur de ces résistances 41 et 43 assure la charge des condensateurs 40 et 42 lorsque le commutateur est positionné comme montré sur la figure 2A. Une manoeuvre du commutateur 39 provoque ensuite le maintien d'une tension suffisante pour commander la diode 38 à cristaux liquides. Il est évident que d'autres variantes de circuit peuvent être conçues pour commander de manière analogue la diode 26 ou 38. Les figures 3 et 4 représentent plus en détail la structure du détecteur selon l'invention. La cuve 10 présente une ouverture 72 ménagée dans le couvercle 14 et destinée à recevoir une soupape de décharge sensible à la pression et à la température. Une chemise 74, destinée à la cuve, est représentée en traits mixtes sur la figure 3. La diode électroluminescente 26 ou la diode 38 à cristaux liquides constitue un élément 69 d'indication monté dans un boîtier 70 du détecteur. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au détecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'élément d'indication décrit précédemment peut être constitué par divers instruments de mesure tels qu'un voltmètre ou un milliampèremètre. Les condensateurs peuvent être remplacés par des batteries rechargeables afin d'assumer la fonction d'un élément d'emmagasinage d'énergie. D'autres structures équivalentes sont également évidentes à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Détecteur d'appauvrissement d'anode destiné à un réservoir de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte une sonde (20) de transport de courant faisant saillie dans le réservoir (10), des éléments d'emmagasinage d'énergie électrique (22, 24; 40, 42, 44), un élément d'indication (26; 38) qui réagit à une décharge d'énergie électrique, et un élément de commutation (32, 31, 39, 46) destiné à connecter alternativement la sonde aux éléments d'emmagasi- nage et ces éléments d'emmagasinage à l'élément d'indication de manière que les éléments d'emmagasinage accumulent de l'énergie électrique lorsqu'ils sont connectés à la sonde et déchargent cette énergie électrique à travers l'élément d'indication afin de fournir une indication de la protection anodique possible pour le réservoir. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'emmagasinage sont des éléments d'emmagasinage d'une charge. 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'emmagasinage sont des éléments à capacité. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'indication est une diode (38) à cristaux liquides. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'indication est une diode électroluminescente (26). 6. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est associé à une cuve de chauffe-eau comportant une anode sacrifiée (16). 7. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des organes (60, 62) destinés à isoler la sonde du réservoir. 8. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments d'emmagasinage comprennent plusieurs condensateurs (22, - 24; 40, 42, 44) montés en parallèle lorsqu'ils sont connectés à la sonde et en série lorsqu'ils sont connectés à l'élément d'indication. 246-4310 9. Détecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un commutateur bipolaire à deux directions (32, 39) destiné à connecter les condensa- teurs à la sonde et à l'élément d'indication.