Brevet FR2580624A2 — publié le 19861024

FR 2580624 A2 19861024 FR 8505920 A 19850417 INSTALLATION DE CONDITIONNEMENT DE L'EAU CONTENANT DU CARBONATE DE CALCIUM La présente invention concerne une installation de conditionnement de l'eau pourvue d'un dispositif pour le traitement de l'eau contenant du carbonate de calcium, ce traitement consistant à faire circuler cette eau selon une trajectoire hélicoidale à travers un champ magnétique créez par une colonne d'aimants permanents de forme cylindrique, séparés les uns des autres par des plots en fer doux ou similaire et superposés de telle manière que leurs pâles adjacents soient de même nature, ces aimants étant logés à l'intérieur d'un premier élément tubulaire en un matériau électriquement isolant, ce dispositif comportant un second élément tubulaire coaxial au premier, agencé de manière à ménager un espace annulaire entre le premier et le second élément tubulaire, dans lequel ce dispositif comporte également deux embouts respectivement montés aux deux extrémités des deux éléments tubulaires, agencés de telle manière qu'ils maintiennent simultanément ces deux éléments tubulaires dans leurs positions respectives, ces embouts comportant chacun un alésage central et au moins une ouverture latérale faisant communiquer l'alésage central avec ledit espace annulaire. Dans le brevet principal, le demandeur a décrit les conditions nécessaires pour créer un flux hélicoedal de l'eau en traitement dans l'espace annulaire entourant la colonne d'aimants permanents. Par ailleurs, on sait qu'une Impureté quelconque fixée sur une paroi composée de fer métallique en contact avec de l'eau, constitue une zone anodique qui dissout le métal et fait place à l'hydroxyde de fer II, Fe(OH)2 en présence d'eau désaérée, et également à de l'hydroxyde de fer III Fe(OH)3, en présence d'une eau aérée. Sous certaines conditions, le Fe(OH)2 peut se transformer en Fe304, ou magnétite, qui constitue un oxyde formant une couche très résistante. En empêchant le carbonate de calcium CaC03 de s'incruster sur le métal on empêche la corrosion de s'installer, car la surface intérieure des canalisations reste propre. En conséquence, le conditionneur magnéti que agit de manière indirecte sur la corrosion. On connait également, d'après le diagramme de Pourbaix, décrit par G. Poirier, dans le précis de protection cathodique S.T.E.C.P.A." (Paris, 1962) aux pages 30 à 33, les zones de corrosion et les zones de passivation ou d'immunité du fer dans l'eau. On sait qu'il est particulièrement intéressant de se trouver dans les conditions de passivation, c'est-à-dire dans la zone de formation des oxydes protecteurs (Fe203), si l'on souhaite préserver les canalisations de la rouille. La présente invention se propose de définir les conditions requises pour que l'on parvienne a se placer dans une zone de passivation et de fournir une installation pour le traitement de l'eau permettant de réunir au moins certaines de ces conditions. Des expériences effectuées avec différents conditionneurs tels que décrits par le brevet principal, mais ayant des dimensions différentes, ont montré que chacun de ces conditionneurs présente une plage de fonctionnement optimale en ce qui concerne l'obtention de conditions passivantes pour les canalisations disposées en aval. On a en particulier constaté que la vitesse de circulation de l'eau dans l'enceinte annulaire définie par lesdits premier et second éléments tubulaires est déterminante pour atteindre ces conditions passivantes. Or, dans les installations domestiques, comme d'ailleurs dans certaines installations industrielles, le débit, et par conséquent la vitesse de circulation dans les conditionneurs, varie en fonction des besoins de l'utilisateur. L'objet principal de la présente invention consiste à mettre à disposition de l'utilisateur une installation permettant de travailler dans les conditions optimales, quel que soit le débit momentané de l'eau dans les conduites, afin d'atteindre à tout moment les conditions passivantes pour les canalisations disposées en aval. Dans ce but, l'installation selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins deux desdits dispositifs, montés en série, et au moins une vanne de commande agencée pour orienter l'eau à travers l'un ou l'autre de ces dispositifs en fonction du débit de cette eau. Selon un mode de réalisation préféré, les deux dispositifs sont montés dans le prolongement l'un de l'autre, à l'intérieur d'une même enceinte tubulaire, et ladite vanne est disposée entre ces deux dispositifs. Chacun des dispositifs comporte un premier élément tubulaire et un second élément tubulaire. Le second élément tubulaire du premier dispositif est avantageusement constitué par ladite enceinte extérieure de l'installation et le second élément tubulaire o second dispositif est de préférence monté coaxialemen à l'intérieur de cette enceinte, de manière à définir avec e#1.e un second espace annulaire de section sensiblement égale 8 celle de l'espace annulaire ménagé entre les deux élément tubulaires du premier dispositif. La vanne disposée entre deux éléments successifs montes dans le prolongement l'un de l'autre, comporte de préférence un élément central mobile axialement à l'intérieur d'une pièce fixe solidaire de l'embout d'entrée du dispositif suivant, et un organe ressort agence pour pousser l'élément central dans une première position lorsque le débit de l'eau à travers l'élément precedent est inférieur à une valeur seuil déterminée et pour se comprimer et permettre le déplacement de l'élément central dans une second position lorsque le débit de l'eau à travers l'élément précédent est supérieur à ladite valeur seuil déterminée. Selon une forme de réalisation particulière l'organe ressort comporte un ressort spiral. Selon une autre forme de réalisation avantageuse, l'organe ressort comporte un système pneumatique constitue par une chambre annulaire hermétique ménagée entre l'élément mobile et la pièce fixe, cette chambre étant agencée pour recevoir un gaz sous pression. L'installation peut comporter avantageusement plusieurs, en particulier trois dispositifs montes en série, disposés les uns dans le prolongement des autres coaxialement à l'intérieur de l'enceinte extérieure, chacun de ces dispositifs étant conçu pour que le débit d'eau qui le traverse effectivement et le débit circulant dans les espaces annulaires qui l'entourent aient une somme sensiblement égale au débit mesuré à l'entrée du premier dispositif ayant la capacité la plus grande. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation de l'installation selon l'invention, La figure 2 représente le mode de réalisation préféré de l'installation selon l'invention, La figure 3 représente une vue de détail agrandie d'une vanne de commande montée entre deux conditionneurs adjacents de l'installation selon l'invention, et La figure 4 représente une vue de détail d'une variante de réalisation de la vanne selon la fig. 3. La fig. 1 illustre une forme de réalisation particulière de l'installation selon l'-invention, comportant un nombre quelconque, par exemple trois dispositifs 1, 2 et 3 pour le traitement deb l'eau contenant du carbonate de calcium, tels que décrits dans le brevet principal ou dans le premier certificat d'addition. A chacun de ces dispositifs est associée une vanne respectivement la, 2a et 3a qui peut être actionnées manuellement ou commandées automatiquement, selon un principe quelconque connu en soi, en fonction du débit Qo de l'eau qui circule dans le conduit d'entrée 4. Ce débit peut par exemple être mesuré, et l'installation peut être équipé d'une unité centrale agen cée pour commander la vanne la en fonction de ce débit. Chacun des trois dispositifs 1, 2 et 3 est dimensionné pour travailler de façon optimale dans une plage de débit fixé. A titre d'exemple le dispositif ou conditionneur 1 est conçu pour travailler de façon optimale pour des débits supérieurs à 30 1/min, le dispositif 2 est conçu pour travailler de façon optimale pour des débits compris entre 15 et 30 1/min, et le dispositif 3 est conçu pour travailler pour des débits inférieurs à 15 1/min. Les vannes la, 2a et 3a sont des vannes à une voie d'entrée et à deux voies de sortie. Lorsque le débit d'entrée Qo est supérieur à 30 1/min, l'eau traitée par le conditionneur 1 est directement dirigée par la vanne la vers le conduit de sortie 5. En revanche, lorsque le débit d'entrée Qo est inférieur à 30 1/min la vanne la sélectionne l'autre voie de sortie et dirige l'eau prétraitée vers l'entrée 6 du second conditionneur 2. Si le débit Q1 déterminé à cet endroit se situe dans la plage de fontionnement optimal du second conditionneur, c'est-à-dire est compris entre 15 et 30 1/min, l'eau est directement dirigée par la vanne 2a vers la sortie 5 de l'installation. Si le débit Q1 est inférieur à 15 1/min, la vanne 2a dirige l'eau vers l'entrée 7 du troisième conditionneur 3, où elle est traitée avant d'être transmise vers la sortie 5 de l'installation. il est évident qu'un tel conditionnement par étages de traitement successif pourrait être généralisé. L'installation pourrait comporter un nombre plus important de conditionneurs travaillant chacun de façon optimale dans une plage de débit nettement délimitée. La fig. 2 illustre une forme de réalisation particulièrement avantageuse d'une autre installation à trois étages de traitement de l'eau. Cette installation comporte une enceinte extérieure 100 contenant les trois dispositifs de traitement 101, 102 et 103 et deux vannes de commande 101a et 102a. Les trois dispositifs sont superposés et coaxiaux. Le dispositif de traitement 101 comporte un premier élément tubulaire intérieur 110 contenant une colonne d'aimants 114 séparés par des plots en fer doux 115, et un second élément tubulaire extérieur 111, qui est constitue dans ce cas par les parois de l'enceinte extérieure 100. L'embout d'entrée 112 est identique à l'embout d'entrée 12 du dispositif représenté par la fig. 1 du brevet principal. L'embout de sortie est incorpore à la vanne 101a qui sera décrite plus en détail par la suite, en référence aux fig. 2 et 3. Le dispositif de traitement 102 comporte comme précédemment un premier élément tubulaire intérieur 120, contenant une colonne d'aimants 124 séparés par des plots en fer doux 125, et un second élément tubulaire extérieur 121 qui est constitué dans ce cas par les parois d'une enceinte intérieure 100'. L'embout d'entrée 122 est incorporé à la vanne 101a et l'embout de sortie est incorporé à la vanne 102a. Le dispositif de traitement 103 comporte également un premier élément tubulaire intérieur 130 contenant une colonne d'aimants 134 séparés par des plots en fer doux 135, et un second élément tubulaire extérieur 131. L'embout d'entrée 132 est incorporé à la vanne 102a et l'embout de sortie 133 est incorporé à l'embout de sortie général 113 de l'installation. Cet embout de sortie est identique à l'embout de sortie 13 illustre par la fig. 1 du brevet principal. Dans la pratique le dispositif fonctionne de la même manière que le dispositif illustré par la fig. 1. En effet, l'eau qui pénètre par l'embout 112 dans le sens de la flèche A, traverse les orifices 112' ménagés dans cet embout et pénètre sous forme d'un flux helicoidal illustre par la flèche E à l'intérieur de l'enceinte annulaire 118. Si le débit initial est suffisamment élévé pour que la vitesse de circulation de l'eau corresponde au fonctionnement optimal du dispositif 101, la vanne 101a reste ouverte et permet à l'eau de circuler à travers le second espace annulaire 128 ménagé entre l'enceinte extérieure 100 et l'enceinte intérieure 100' , dans le sens des flèches C et de traverser le deuxième dispositif 102 dans le sens des flèches D. En revanche, si le débit est inférieur au seuil de fonctionnement optimal du dispositif 101, par exemple a 301/min, la vanne 101a est fermée et empêche l'évacuation de l'eau prétraitée par le dispositif 101 à travers l'espace annulaire 128. L'eau est dans ce cas forcée de traverser le conditionneur 102 dans le sens des flèches D. La vanne 102a agit de la même manière entre les conditionneurs 102 et 103. La fig 3 illustre une forme de réalisation particulièrement avantageuse de la vanne 101a (ou de la vanne 102a). Cette vanne se compose essentiellement d'un élément fixe 140 rendu solidaire de l'élément tubulaire extérieur 111 par une bague de liaison 141 et d'un élément 142 monté à l'intérieur de la pièce fixe 140 et mobile axialement selon la double flèche M. Un ressort 143 est monte entre la pièce 140 et l'élément mobile 142. La pièce fixe 140 comprend l'embout 122 d'entrée du second étage de conditionneur c'est-à-dire du dispositif 102. Cet embout 122 comprend, d'une manière connue par le brevet principal, au moins un orifice latéral 144 qui permet l'écoulement de l'eau dans le sens de la flèche N, sous forme d'un flux hélicoïdal à l'intérieur de l'espace annulaire correspondant. Cette pièce fixe 140 comporte également l'embout de sortie du conditionneur 101 pourvu des ouvertures latérales 145 permettant l'écoulement de l'eau provenant de l'espace annulaire 118, dans le sens de la flèche E. Dans l'état représenté par la fig. 3, ~a pression exercée par l'eau circulant dans le sens de la flèche E est suffisamment forte pour comprimer le ressort. 143. De ce fait, l'élément mobile 143 est repoussé vers le haut, ce qui a pour effet d'amener les ouvertures radiales 146 de l'élément mobile 142 en face d'ouvertures latérales 147 ménagées dans la pièce fixe 140. De ce fait, une partie du flux illustré par la flèche P peut s'évacuer dans le sens des flaches R à travers les ouvertures 146 et 147 dans la chambre annulaire définie par la paroi intérieure de l'enceinte extérieure 100 et la paroi extérieure du second élément tubulaire 121 du conditionneur 102. Une autre partie du flux illustré par flèche P s1 évacue dans le sens de la flèche S vers l'intérieur du second conditionneur 102. L'exemple illustré correspond à un débit initial supérieur au seuil mentionné précédemment, correspondant par exemple à 30 I/min. La pression du ressort est calculée de telle façon que la vanne s'ouvre, étant donné que l'eau a déjà été traitée par le conditionneur 101. Si le débit initial tombe en-dessous de ce seuil, la pression exercée par le ressort 143 abaisse l'élément mobile 142, ce qui a pour conséquence de fermer la vanne et d'imposer au flux illustre par la flèche P de circuler dans le sens de la flèche S, les ouvertures 147 étant obturées et empêchant le passage de l'eau dans le sens des flèches R. La vanne illustrée par la fig. 4 est du type pneumatique. La chambre 150 ménagée entre la pièce fixe 140 et l'élément mobile 142 est alimentée à travers un conduit 151 en gaz sous pression dont la pression est contrôlée par un instrument de mesure, par exemple un manomètre 152. Cette chambre à pression réglable joue le messe rôle que celui exerce par le ressort 143 illustré par la fig. 3. L'avantage du système pneumatique est de permettre une plus grande souplesse du fait que la pression peut être réglée très simplement et sa valeur peut être contrôlée par lecture directe. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites mais peut subir différentes modifications se présentant sous diverses variantes évidentes pour l'homme de l'art. Revendications 1. Installation de conditionnement de l'eau pourvue d'un dispositif pour le traitement de l'eau contenant du carbonate de calcium, ce traitement consistant à faire circuler cette eau selon une trajectoire helicoidale à travers un champ magnétique créé par une colonne d'aimants permanents de forme cylindrique, séparés les uns des autres par des plots en fer doux ou similaire et superposés de telle manière que leurs pâles adjacents soient de même nature, ces aimants étant logés à l'intérieur d'un premier élément tubulaire en un matériau électrique- ment isolant, ce dispositif comportant un second élément tubulaire coaxial au premier, agencé de manière à ménager un espace annulaire entre le premier et le second élément tubulaire, dans lequel ce dispositif comporte également deux embouts respectivement montés aux deux extrémités des deux éléments tubulaires, agencés de telle manière qu'ils maintiennent simultanément ces deux éléments tubulaires dans leurs positions respectives, ces embouts comportant chacun un alésage central et au moins une ouverture latérale faisant communiquer lalé- sage central avec ledit espace annulaire, caractérisé en ce qu'elle comporte au moins deux desdits dispositifs (1, 2, 3; 101, 102, 103) montés en série et au moins une vanne de commande (la, 2a, 3a; 101a, 102a) pour orienter l'eau à travers l'un ou l'autre de ces dispositifs en fonction du débit de cette eau. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux dispositifs (101, 102) sont montés dans le prolongement l'un de l'autre à l'intérieur d'une même enceinte tubulaire (100), et ladite vanne (101a) est disposée entre ces deux dispositifs. 3. Installation selon la revendication 2, dans laquelle le premier dispositif (101) comporte un premier élément tubulaire (110) et un second élément tubulaire (111), et dans lequel le second dispositif (102) comporte également un premier élément tubulaire (120) et un second élément tubulaire (121), caractérisée en ce que le second élément tubulaire (111) du premier dispositif est constitue par ladite enceinte extérieure (100) de l'installation, et en ce que le second élément tubulaire (121) du second dispositif (102) est monté coaxialement à l'intérieur de cette enceinte (100), de manière à définir avec elle un second espace annulaire (128) de section sensiblement égale à celle de l'espace annulaire (118) ménagé entre les deux éléments tubulaires (110 et 111) du premier dispositif (101). 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne (101a ou 102a) comporte un élément central (142) mobile axialement à l'intérieur d'une pièce fixe (140), solidaire de l'embout d'entrée du dispositif suivant (par exemple 101) et un organe ressort agencé pour pousser l'élément central (142) dans une première position lorsque le débit de l'eau à travers l'élément précédent (par exemple 101) est inférieur à une valeur seuil déterminée, et pour se comprimer et permettre le déplacement de l'élément central (lit2) dans une seconde position lorsque le débit de l'eau à travers l'élément précédent est supérieur à ladite valeur seuil déterminée. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'organe ressort comporte un ressort spiral. 6. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'organe ressort comporte un système pneumatique constitué par unechambre annulaire hermétique ménagée entre l'élément mobile (142) et la pièce fixe (140), cette chambre étant agencée pour recevoir un gaz sous pression. 7. Installation selon la revendication 2 comportant plusieurs dispositifs montés en série l'un dans le prolongement de l'autre, disposés coaxialement à l'intérieur de l'enceinte extérieure (100), chaque dispositif étant conçu pour que le débit d'eau qu'il a traversé et le débit d'eau circulant dans les espaces annulaires qui l'entourent, aient une somme sensiblement égale au débit à l'entrée du premier dispositif.