Brevet FR2478786A1 — publié le 19810925

247ûï=k786 La présente invention concerne une chaudière à plusieurs électrodes destinée en particulier à être utilisée comme humidificateur, comprenant des moyens d'entrée et/ou de sortie par lesquels de l'eau peut pé- nétrer dans la chaudière et/ou sortir de celle-ci, un dispositif détecteur de courant électrique propre à dé- tecter le courant électrique qui passe par une -ou plu- sieurs des électrodes de la chaudière ou un courant qui y correspond, et un dispositif de réglage réagissant au dispositif détecteur de courant électrique pour régler l'entrée de l'eau dans la chaudière et/ou sa sortie de celle-ci de manière à maintenir le courant électrique, dans la ou les électrodes surveillées, dans un intervalle prédéterminé. Dans une telle chaudière à électrodes qui a déjà été décrite (brevet anglais n0 1.381.113), les élec- trodes sont longues et sont disposées verticalement dans la chaudière et le taux de production de vapeur d'eau estmo- difié par variation du niveau de l'eau dans la chaudière. Ceci modifie la longueur des électrodes couverte par l'eau et ainsi la quantité de courant électrique traver- sant l'eau. Un inconvénient de ce procédé de réglage ou de régulation de la production de vapeur réside dans la perte d'eau chaude par écoulement lorsque le-taux de production est diminué, ce qui entraîne un gaspillage d'énergie. Cette perte doit être compensée lorsque le taux de pro- duction de vapeur est accru par l'amenée d'une grande quantité d'eau fraîche au point d'ébullition, et la quan- tité de vapeur d'eau produite pendant ce délai est faible. L'invention a pour but d'éviter cet inconvé- nient ou au moins de procurer une chaudière qui soit moins sujette à cet inconvénient. Cela étant, l'invention a trait à une chaudiè- re à plusieurs électrodes construite conformément au premier paragraphe du présent mémoire, dans laquelle un circuit de commutation soit prévu pour mettre en circuit l et hors circuit des électrodes de la chaudière afin de modifier le taux d'ébullition. Un exemple d'une chaudière à plusieurs élec- trodes conforme à l'invention est illustré aux des- sins annexés, dans lesquels: la Fig. 1 est un schéma illustrant la chaudiè- re à plusieurs électrodes en élévation ainsi que son appareil de réglage; la Fig. 2 est eun schéma synoptique d'un cir- cuit pouvant être utilisé pour le réglage du fonctionne- ment des électrodes; la Fig. 3 est une vue en coupe verticale axia- le d'une construction de chaudière particulière, et la Fig. L est une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3. La chaudière à plusieurs électrodes représen- tée sur la Fig. 1 comprend un récipient moulé 11 qui peut avantageusement être fabriqué en polypropylène ou en une autre matière plastique synthétique, la structu- re générale de la chaudière étant peu onéreuse, de sorte que, lorsqu'elle est entièrement contaminée par des ma- tières solides, elle peut être jetée plutôt que démon- tée et détartrée. Le récipient moulé comprend des douil- les 13 qui supportent six longues électrodes verticales et parallèles les unes aux autres la à f (représentées en traits pointillés). Sur la Fig. 1, pour plus de simpli- cité, les électrodes l+c et l4d sont représentées par une seule électrode, et il en est de même pour les électrodes l+b et ikcet pour Isélectrodes lia et l4_f. Les électrodes lia à l1f sont supportées à l'intérieur de la chaudière et comportent des connexions électriques 15a à 15f res- pectives, à leurs extrémités supérieures. Les électro- des peuvent être des cylindres ou des rouleaux de treil- lis métallique ou encore des objets présentant d'autres formes s'adaptant à des caractéristiques de chaudières particulièress. La disposition réelle des électrodes dans la chaudière est représentée plus clairement sur 7 % T-' 8 6 les Fig. 3 et 4. Les six électrodes peuvent être connectées par l'intermédiaire d'un circuit de commutation 33 aux en- trées correspondantes 31a à f en fonction de l'humidité détectée par le détecteur d'humidité 41 du circuit. Lorsque toutes les électrodes sont en circuit, les élec- trodes lia à f sont connectées respectivement aux entrées 31a à f. Les entrées 31a et 31d reçoivent une phase d'une alimentation triphasée pendant le fonctionnement de la chaudière. Les entrées 31b et 31e reçoivent la deuxième phase et les entrées 31c et 31f la troisième. A la partie supérieure du récipient se trouve un tube moulé d'une pièce, 16, par lequel de la vapeur est débitée en substance à la pression atmosphérique en vue d'être utilisée dans un système de conditionnement d'air. Cependant, si la chaudière débite dans un tuyau flexible de vapeur ou dans un conduit dans lequel de l'air est refoulé par un ventilateur, la vapeur débitée peut être à une pression légèrement supérieure à la pres- sion atmosphérique. De l'eau est amenée dans la chaudière par une conduite d'admission 17 aboutissant à un filtre 18 à par- tir duquel l'eau s'écoule à travers un régulateur de dé- bit 19. A la sortie du régulateur de débit 19,1'eau passe à une électrovalve d'alimentation 20 actionnéepar un solénoïde 21. L'eau passe ensuite par une conduite 22 à une branche d'un raccord 23 en T fixé à l'extrémité inférieure du récipient 11. L'autre branche du raccord 23 en T forme une sortie qui est raccordée à une deuxiè- me électrovalve 24 actionnée par un solénoïde 25. L'eau qui traverse la valve 24 pénètre dans une conduite d'évacuation 26. Une électrode détectrice de niveau 27 est pré- vue dans le récipient 11 afin de maintenir l'eau dans la chaudière en substance au niveau indiqué par la ligne pointillée 28. L'électrode détectrice 27 est connectée au circuit de commande de valve 29 qui action- ne à son tour le solénoïde 21 par l'intermédiaire d'une ligne 30. Le circuit de commande de valve 29 comprend un dispositif à retard de telle sorte que, pendant une orémtin d'appoint, le remplissage par la valve d'alimentation se poursuive pendant un intervalle de temps prédéterminé après que l'eau soit entrée en contact avec l'électrode détectrice de niveau 27. Lorsque l'eau se vaporise, son niveau doit descendre largement en dessous de l'extrémité inférieu- re de l'électrode détectrice 27 en raison des bulles pré- sentes à sa surface,avant qu'un signal d'appoint soit fourni par le dispositif détecteur de niveau 29. Comme de l'eau est continuellement vaporisée dans la chaudière, la quantité de matières de contamination pré- sente dans l' eau aiTgente en oeison de l'alimEntatn continue dbau de ville fraîche. A mesure que le degré de contamination augmente, la résistance électrique de l'eau diminue et le courant des électrodes s'accroît. Lorsque le courant a atteint le niveau requis pour donner la production de vapeur d'eau souhaitée, un dispositif détecteur de cou- rant 32, placé de manière à détecter ou à surveiller le courant électrique qui traverse une électrode détectée ou surveillée lIf, actionne le solénoïde 25 par l'inter- médiaire du circuit de commande 29 et d'une ligne 31I pour ouvrir la valve d'évacuation 2+, à la suite de quoi une fraction de l'eau provenant de la chaudière peut s'échapper de celle-ci. La valve reste ouverte jusqu'à ce que le dispositif détecteur de courant 32 détecte une diminution souhaitée du courant d'électrode. Cette évacuation maintient le courant électrique dans l'élec- trode l+f dans un intervalle de valeurs prédéterminé. Une forme de réalisation possible pour'le cir- cuit de commutation d'électrodes 33 de la Fig. 1 est illustrée sous la forme d'un schéma synoptique à la Fig. 2. Le détecteur d'humidité 41 est construit et agencé de manière à fournir un signal électrique analo- gique dont la valeur soit fonction de l'humidité du lo- 247 8186 cal ou d'un autre environnement dans lequel il a été placé. Sa sortie est amplifiée par l'amplificateur 42 et est fournie aux entrées respectives de quatre compa- rateurs 433a à d. Ces comparateurs sont préalablement réglés pour donner un signal de sortie lorsqu'ils sont alimentés d'un signal d'entrée qui tombe à une valeur de tension prédéterminée ou en dessous de celle-ci. Chaque comparateur présente son propre niveau de seuil. Par exemple, les comparateurs +3a à d peuvent être agen- cés de manière à mettre en circuit et hors circuit les électrodes de la chaudière par l'intermédiaire de bas- cules de Schmitt Y+a à d et de triacs 4ia à f, de sorte que toutes les électrodes sont mises en circuit en des- sous d'une humidité relative de 4>+%; les électrodes lia, b, d, e et f en dessous de +6%; les électrodes lia, b, e et f en dessous de 48% et seules les électrodes l+b, e et f entre 48% et 51/o. Toutes les électrodes sont mises hors circuit pour une humidité relative supérieure à è/o. Pour l'ordre de commutation précité pour les électrodes, le courant traversant l'électrode 14f sur- veillée reste le même ou reste dans un intervalle pré- déterminé, pour tous les niveaux de puissance, normale- ment d'environ 20 ampères. Dans la description qui précède, l'électrode l>b a été utilisée comme électrode d'équilibrage dans la connexion monophasée de la puissance la plus basse pour rendre le courant d'électrode dans l'électrode lîf égal à celui qu'elle supporterait dans la connexion tri- phasée. Pour assurer un équilibrage efficace, une élec- trode au moins est prévue, l'électrode lia, par exemple, qui est plus proche de l'électrode 14f surveillée que l'électrode d'équilibrage 14b. Au lieu d'utiliser un ordre de commutation particulier pour maintenir le courant surveillé cons- tant pour des niveaux de puissance différents, on pour- rait utiliser une construction et un agencement parti- culier des électrodes pour réaliser cet effet. Au cas o la valve d'évacuation 21+ se bloque sous l'effet de dépôts en écailles provenant de la chaudiè- re au point de ne plus pouvoir se fermer convenablement,la fuite d'eau ininterrompue de la chaudière diminue la concentration en matièresminérales et en autres impuretés formées dans la chaudière et, par conséquent, la conduc- tivité de l'eau. Par conséquent, le courant correct dans les 'électrodes ne sera jamais atteint, la chaudiè- re cessera de fonctionner correctement et la valve d'é- vacuation 2LF ne sera pas ouverte par la suite pour éli- miner le blocage. Pour éviter un tel défaut, un multi- vibrateur monostable est prévu dans le circuit de réglage 29 pour ouvrir momentanément la valve d'évacua- tion 24 en vue d'éliminer tout dépôt qui y est accro- ché, chaque fois que la valve d'alimentation 20 est ouverte. Une forme particulière de chaudière est repré- sentée sur les Fig. 3 et 4. Elle comprend un récipient fait de parties moulées supérieure et inférieur en sub- stance cylindriques 77 et 78 qui sont ouvertes à une ex- trémité et faites d'une matière plastique synthétique, comme du polypropylène. Elles ont en substance la même forme et peuvent par conséquent être fabriquées au départ du même moule. Elles sont jointes l'une à l'autre et scellées à leurs extrémités ouvertes par un joint d'étanchéité en caoutchouc élastique 79. La partie de fond 83 de la partie inférieure 78 est couverte d'une crépine 81 pour empêcher de grandes écailles de dépôt de traverser l'o- rifice et de le bloquer. La partie supérieure 77 est munie des douilles 13 qui supportent les extrémités su- périeures des six électrodes 1>-a à f. Chaque électrode comprend une tige 80 qui s'étend verticalement depuis les douilles 13 pratiquement jusqu'au fond de l'inté- rieur du récipient. Chaque tige 80 est entourée par un cylindre en treillis métallique ou en métal déployé 82 fixé à la tige par une partie coudée à angle droit 84 qui s'étend entre la tige et le cylindre de treillis. Les électrodes sont séparées l'une de l'autre par des chicanes ou cloisons 86 en polypropylène ou en une autre matière plastique synthétique, disposées en étoile pour diminuer la conductivité du trajet du flux ionique entre les diverses électrodes jusqu'à un niveau souhaité et pour réduire l'effet sur le courant détecté lors de la mise hors circuit des électrodes. Des pro- longements 88 partant de la base de la cloison 86 four- nissent des embouts 90 destinés à recevoir et à suppor- ter les extrémités inférieures des tiges d'électrodes 80. L'électrode détectrice de niveau 27 peut être protégée dans une certaine mesure contre la détection de faux signaux de niveau dus aux bulles présentes à la surface de l'eau au moyen d'un blindage 92 partant de la paroi latérale interne du récipient juste en dessous de l'extrémité inférieure de l'électrode 27. REVEIN DI CATI ONS 1.- Chaudière à plusieurs électrodes à utili- ser en particulier comme humidificateur, comprenant des moyens d'entrée et/ou de sortie par lesquels de l'eau peut pénétrer dans la chaudière et sortir de celle-ci, un dispositif détecteur de courant électrique propre à dé- tecter le courant électrique qui passe par une ou plu- sieurs des électrodes de la chaudière ou un courant qui y correspond, et un dispositif de réglage réagissant au détecteur de courant électrique pour régler l'entrée de l'eau dans la chaudière et/ou sa sortie de celleci de manière à maintenir le courant électrique, dans la ou les électrodes surveilléesdans un intervalle de valeurs prédéterminé, caractérisée en ce qu'un circuit de commutation (33) est prévu pour mettre les électrodes de la chaudière (li+a à f) en circuit et hors circuit en vue de modifier le taux d'ébullition. 2.- Chaudière suivant la revendication 1, ca- ractérisée en ce que le détecteur de courant électrique (32) est agencé de manière à détecter le courant électri- que qui ne passe que par une des électrodes de la chaudiè- re (14a à f) ou certaines de celles-ci (c'est-à-dire pas toutes), ou un courant électrique qui y correspond. 3.- Chaudière suivant la revendication 2, ca- ractérisée en ce que l'intervalle prédéterminé de va- leurs de courant est également maintenu, pour des taux d'ébullition successifs et croissants par le circuit de commutation (33) qui est connecté aux électrodes (l+aàf)dela chaudière de manière à assurer que les (lectrods (lLaà e) qui ne sont pas surveillées soient commutées successivement dans un ordre particulier. 4.- Chaudière suivant la revendication 3, ca- ractérisée en ce que le circuit de commutation (33) est conrecté de manière que, pour.le taux d'ébullition le plus bas ou pour un taux d'ébullition peu élevé, au moins une électrode (l4b) qui n'est pas surveillée est mise en circuit en tant qu'électrode d'équilibrage (14b) pour a- surer que le ou les courants électriques traversant la (LkV) ou les électrodes surveillées reste(nt) dans un inter- valle de valeurs prédéterminé lorsque d'autres électro- des sont mises en circuit. au moins une électrode (1+a) étant plus proche de la (14 f) ou des électrodes surveillées que l'électrode d'équilibrage (l+b). 5.- Chaudière suivant l'une quelconque des re- vendications 2 à)+, caractérisée en ce que l'intervalle prédéterminé de valeurs de courant est également mainte- nu, pour des taux d'ébullition augmentant successi- vement, par une construction et une disposition particu- lière des électrodes (L>+a à e) de la chaudière qui ne sont pas surveillées. 6.- Chaudière suivant l'une quelconque des re- c vendications précédentes, caractérisée en ce que le débit de l'eau entrant dans la chaudière et/ou sortant de celle-ci est réglé lorsque le courant électrique détecté atteint une ou plusieurs valeurs de seuil prédéterminées. 7.- Chaudière suivant la revendication 6, ca- ractérisée ence que des moyens modifiant les valeurs de seuil sont prévus dans le circuit de commutation afin de recevoir des signaux indicatifs du nombre d'électrodes qui sont mises en circuit à un moment donné quelconque, et de modifier la ou les valeurs de seuil en fonction de ce nombre. 8.- Chaudière suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit de commutation (33) comprend un détecteur d'humidité (41) bien connu qui est connecté de manière à augmenter le nombre d'électrodes qui sont mises en circuit à mesure que l'humidité détectée diminue. 9.- Chaudière suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisée en ce que les mnyens d'entrée et de sortie (20 à.25) comprennent une valve d'é- vacuation (24) servant à évacuer de l'eau de la chaudière, le dispositif de réglage (29) comprend un générateur d'impul- sions destiné à ouvrir la valve d'évacuation (24) momentané- ment, lorsqu'il n'est pas nécessaire d'évacuer de l'eau de la chaudière, afin de permettre la libération de tou- te matière solide éventuellement emprisonnée dans la val- ve d'évacuation et l'empêchant ainsi de se fermer com- piètement.