Brevet FR2721015A1 — publié le 19951215

DISPOSITIF MAGNETIQUE ANTI-TARTRE ALTERNE La présente invention à pour objet un perfectionnement au dispositif de prévention de la formation du tartre dans les canalisations d'eau, les appareils de chauffage, chauffe-eau, robinets ou toute autre machine industrielle et appareils ménagers utilisant de l'eau contenant du carbonate de calcium. I1 est bien connu que l'eau distribuée dans les villes comprend une proportion plus ou moins importante de carbonate de calcium à l'état dissous. Suite aux chocs thermiques qui se produisent en particulier à la sortie des chauffe-eau, le carbonate de calcium a la particularité de se cristalliser au moins partiellement sous forme de calcite qui est un cristal à trois axes magnétiques. On sait que le calcite, plus couramment désigné sous le vocable de tartre, est après un certain temps, responsable de nombreux dommages dans les canalisations d'eau. Pour palier ces inconvénients, il existe trois grandes catégories de traitement de l'eau - les adoucisseurs constitués par des filtres contenant des résines échangeuses d'ions qui permettent d'éliminer dans une installation les sels dissous dans l'eau. L'inconvénient de ce traitement est qu'il est obligatoire de régénérer les résines après un certain temps d'utilisation, en outre, tous les sels sont en principe éliminés, y compris bien entendu ceux qui sont utiles à l'homme dans sa consommation d'eau potable. - Les dispositifs du type électromagnétique qui permettent d'effectuer un apport d'électrons dans l'eau destiné à modifier la structure des molécules de carbonate de calcium. Malheureusement, de tels dispositifs introduisent dans les canalisations des vibrations importantes pouvant se traduire par l'apparition de fuites, notamment au point de raccordement des canalisations. - Enfin les dispositifs anti-tartres à fonctionnement statique ne nécessitant aucun apport d'énergie extérieure ni de produit chimique. Ces dispositifs sont constitués pour l'essentiel d'aimants permanents venant entourer la canalisation à traiter selon des constructions magnétiques parfaitement déterminées. Les dispositifs de la présente invention appartiennent à cette troisième catégorie. A cet égard, on connaît déjà un dispositif magnétique pour le traitement de l'eau circulant dans une canalisation décrit dans la demande de brevet français FR92.14223 au nom du même demandeur, dispositif apte à favoriser la cristallisation du carbonate de calcium sous forme de cristal d'aragonite uniaxe non incrustant au dépens du cristal de calcite triaxe, qui est lui, incrustant. Le dispositif comprend au moins une paire d'aimants permanents disposés en regard de part et d'autre de la canalisation suivant le même axe magnétique coïncidant avec un diamètre de ladite canalisation, lesdits aimants étant par ailleurs maintenus sur ladite canalisation par un étrier de fixation. Le dispositif se caractérise en ce que les aimants sont disposés de telle manière que leurs pôles en regard de part et d'autre de la canalisation aient la même polarité et en ce que l'étrier de fixation n'occasionne aucun court circuit magnétique entre les aimants. On connaît également un dispositif magnétique pour le traitement de l'eau circulant dans une canalisation décrit dans la demande de brevet français FR-93.03066 déposée au nom du demandeur, dispositif apte à accroître encore l'action anti-tarte, caractérisé en ce qu'il possède deux paires d'aimants situées en aval l'une de l'autre, la polarité magnétique des aimants en regard de la deuxième paire étant inverse de la polarité des aimants de la première paire située en amont sur la canalisation à traiter. De tels dispositifs anti-tartres utilisent généralement des moyens magnétiques permanents développant des champs magnétiques très puissants qui ont la particularité, entre autres, de provoquer un déplacement des charges des molécules de carbonate de calcium les empêchant de cristalliser sous forme de calcite. On sait également que les résultats obtenus grâce à ce type de matériel résultent surtout de la qualité des ferrites utilisées, à savoir des ferrites anisotropes du type oxonyte 290, qui par leur action sur les électrons de la molécule du carbonate de calcium favorisent la cristallisation sous forme d'aragonite uniaxe et non sous forme de calcite triaxe. On rappellera ici, que les ferrites anisotropes sont telles qu'après magnétisation définitive, les champs magnétiques se trouvent à 80% perpendiculaires à la pièce aimantée, ce qui permet d'orienter plus facilement le flux et d'obtenir une densité magnétique nettement supérieure à celle d'un aimant classique. La présente invention a pour but d'accroître encore l'efficacité des dispositifs anti-tartre entrant dans cette dernière catégorie, c'est-à-dire les anti-tartres à aimants permanents et plus particulièrement les antitartes munis de ferrites anisotropes par exemple du type oxonyte 290. En plus de son action préventive renforcée vis-à-vis de la cristallisation du carbonate de calcium sous forme de tartre, la présente invention prévient également la cristallisation de dolomite qui est une autre forme de cristal triaxe incrustant, dont on rappelle ciaprès la formule chimique CaMg(C03)2. A cet égard, le dispositif magnétique selon l'invention permettant le traitement de l'eau circulant dans une canalisation apte à favoriser la cristallisation du carbonate de calcium sous forme de cristal d'aragonite uniaxe non incrustant aux dépens des cristaux de calcite et de dolomite triaxes incrustants, comprend deux paires d'aimants permanents étagés sur la canalisation, côte à cote, l'une en aval de l'autre et maintenues par un étrier de fixation magnétiquement isolé, les aimants de chaque paire étant disposés en regard de part et d'autre de ladite canalisation suivant le même axe magnétique coïncidant avec un diamètre de ladite canalisation, ledit dispositif magnétique étant caractérisé en ce que, d'une part les aimants en regard de la paire située en amont sont de polarité inverse, et en ce que, d'autre part les aimants en regard de la paire en aval sont de même polarité. L'invention concerne également un procédé consistant à disposer en série sur la canalisation (C) des dispositifs du type de celui décrit ci-dessus, chaque dispositif étant séparé du suivant par une distance au moins égale à la dimension longitudinale des aimants, la succession respectant l'alternance d'une paire d'aimants en regard, de polarité inverse, une paire d'aimants en regard de même polarité. Naturellement, et selon une caractéristique secondaire de la présente invention, le dispositif se caractérise également en ce que les deux paires d'aimants sont maintenues espacées l'une de l'autre sur la canalisation d'une distance au moins égale à la dimension longitudinale des aimants. On notera à cet égard, que le choix de la polarité des aimants en regard pour la seconde paire située en aval de la canalisation n'a pas d'incidence remarquable sur le résultat du traitement, il est donc indifférent que la deuxième paire soit du type "nord-nord" ou "sud-sud". Par contre, l'ordre de succession des paires est primordiale, il est nécessaire que la première paire située en amont soit du type "sudnord" et que la deuxième paire soit du type "nord-nord" ou "sud-sud". D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description qui va suivre d'une exécution particulière du dispositif magnétique et de son procédé d'application conformes à l'invention, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 représente un schéma de principe du fonctionnement magnétique du dispositif anti-tartre conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe du schéma de principe représenté sur la figure 1, sur laquelle on a tracé pointillés les lignes de champs, - la figure 3 est une vue en coupe du schéma de principe représenté sur la figure 1, sur laquelle on a tracé en pointillés les lignes de champs, - la figure 4 est une vue en perspective du dispositif alterné selon l'invention tel qu'il est monté sur une canalisation à traiter. Conformément à la figure 1, on a représenté une canalisation C dans laquelle circule de l'eau chargée de sels minéraux dont en particulier du carbonate de calcium dans le sens de la flèche F1 telle que présentée sur la gauche de la figure en aval du dispositif 1. Lorsque l'eau pénètre à l'intérieur de la première paire d'aimants 2 dont on a choisi une polarité inverse pour les deux aimants en regard, on observe une première orientation globale et uniforme des molécules dans la canalisation C. En effet, comme il est représenté sur la figure 3, le champ magnétique présente à l'intérieur de la première paire d'aimants une répartition de ses lignes de champ, très régulière et de très grande intensité ; cette répartition a pour effet de provoquer une répartition homogène globale des molécules de carbonate du calcium dissous. Dans cette molécule, ce sont les liaisons hydrogènes qui, fortement polarisées, sont le plus sensibles aux champs magnétiques, et par conséquent déterminent l'orientation de la molécule. A la sortie de la paire d'aimants 2, les molécules sont toutes orientées dans la même direction. Après avoir parcouru la distance séparant les deux paires d'aimants, distance qui doit être suffisante pour qu'il n'y ait pas d'interaction entre les champs magnétiques des deux paires situées en aval l'une de l'autre, lesdites molécules pénètrent alors dans l'espace défini par la seconde paire d'aimants 3 dont les aimants en contact avec la canalisation sont maintenant de même polarité, c'est-à-dire soit nord-nord soit sud-sud. Les molécules sont alors soumises à un champ dont la répartition complexe est représentée sur la figure 4. C'est cette complexité du champ qui explique l'effet remarquable exercé sur les molécules de carbonate de calcium. Comme pour la paire d'aimants précédente, ce sont les liaisons hydrogènes, liaisons fortement polarisées qui vont être les plus sensibles aux champs magnétiques. Cette fois-ci la répartition du champ étant très complexe, les molécules vont être soumises à des tensions très fortes, et ce d'autant plus, qu'à leur entrée dans cette seconde paire d'aimants 3 elles étaient toutes alignées de la même façon. De manière très soudaine elles vont être soumises à des actions magnétiques de direction et d'intensité différentes selon l'endroit où elles se trouvent entre les deux aimants, ce qui va avoir pour effet, en raison de leur alignement initial et en plus des effets magnétiques simples exercés par les aimants, de provoquer des interactions entre les molécules elles-mêmes. C'est cette combinaison des effets directs du champ magnétique et des effets indirects exercés par les molécules entre-elles qui explique le surcroît d'efficacité notable enregistré avec le dispositif selon l'invention. Le principal avantage du dispositif selon l'invention, est donc d'augmenter l'efficacité des actions d'origine magnétique sur les molécules en ajoutant aux effets directs des effets indirects dûs aux interactions des molécules entre-elles. A la sortie du dispositif, les molécules de carbonate de calcium dissous, CaCO3 ont, en raison de l'orientation de leurs molécules d'hydrogène, une orientation favorable à la cristallisation, à la suite d'un choc thermique par exemple, sous forme d'aragonite qui n'est autre qu'un carbonate de calcium CaCO3 dont le réseau est de type orthorhombique, et ce en lieu et place d'une habituelle cristallisation de calcite qui n'est autre qu'un carbonate de calcium CaCO3 dont le réseau est du type rhomboédrique, encore appelé tartre. Or, il est maintenant bien connu que les cristaux d'aragonite de type uniaxe sont beaucoup moins incrustant que les cristaux de calcite de type triaxe. En effet, le dépôt d'aragonite ne s'effectue que sur une seule couche du fait de la configuration uniaxe de ses cristaux. Une fois cette première couche déposée, il n'y a plus d'incrustation ultérieurs possibles, contrairement au cas du calcite qui lui, va venir s'agglomérer, petit à petit, en couches successives, jusqu'à provoquer tous les inconvénients bien connus d'obturation des canalisations. De plus, il a été constaté expérimentalement, qu'un tel dispositif favorisait, outre la prévention de la cristallisation sous forme de calcite, également la prévention de la cristallisation sous forme de dolomite de formule CaMg(C03)2. La dolomite qui résulte de la cristallisation du carbonate de calcium avec du magnésium est un carbonate cristallisant dans le système rhomboédrique ; il est donc incrustant, au même titre que le calcite. Ainsi, il s'avère que le dispositif suivant la présente invention favorise particulièrement la cristallisation sous forme d'aragonite aux dépends de la cristallisation sous forme de dolomite. Ceci est un avantage considérable, car la majorité des dispositifs existants jusqu'à présent n'avait pas d'action préventive sur la cristallisation sous forme de dolomite. I1 est bien clair, que l'on peut améliorer l'efficacité du traitement en multipliant le nombre de dispositifs utilisés. I1 suffit pour cela de monter en série des dispositifs selon l'invention sur une canalisation C contenant l'eau à traiter, le seul impératif étant de bien respecter la succession de paires dont les aimants en regard sont de polarité inverse et de paires dont les aimants en regard sont de polarité identique. Toute succession du type "nord-sud/sud-sud", "nord-sud/nord-nord" conviendra parfaitement sans qu'il puisse être distingué de différence d'efficacité selon qu'on utilise des paires de types "nord-nord" ou "sudsud. Selon une description pratique du dispositif présenté en perspective sur la figure 4, celui-ci se compose essentiellement d'un étrier 4 comportant deux supports en forme de U d'où s'étendent latéralement deux ailes perpendiculaires 5. Celles-ci sont avantageusement percées de trous 6 qui permettent une fixation de l'étrier 4 par des vis non métalliques ou par des liens souples autour des deux paires d'aimants 2 et 3 disposées côte à côte le long de la canalisation C. I1 est important que la fixation ainsi réalisée ne vienne pas contribuer à fermer le circuit magnétique par l'extérieur des aimants 2 et 3 ce qui conduirait à des pertes de flux et à une désaimantation accélérée. Dans la variante préférée du dispositif selon l'invention, les moyens magnétiques consistent pour l'essentiel en deux paires d'aimants 2 et 3 disposées le long de la canalisation C, de telle manière que les faces en appui sur la canalisation C de la première paire d'aimants 2 soient du type "nord-sud" et que réciproquement, les faces en contact de la canalisation C de la seconde paire d'aimants soient du type "nord-nord" ou "sud-sud". Par ailleurs, entre le première paire d'aimants disposée en amont de la canalisation et la deuxième paire en aval, on a pu observer qu'il convient d'aménager une distance suffisante pour éviter toute interaction magnétique entre les deux paires d'aimants. En pratique, cet espace est de l'ordre de la dimension longitudinale des aimants. Par ailleurs, lesdites faces d'appui des aimants sur la canalisation C présentent avantageusement une concavité 7 dont le rayon est le plus proche possible du rayon de la canalisation C de manière à procurer un effet magnétique maximum. Il est évident que cette disposition particulière, si elle est avantageuse en terme de rendement, ne constitue pas une obligation pour un fonctionnement général du dispositif anti-tartre conforme à l'invention. Selon une caractéristique importante, quoique secondaire, il est prévu que les pièces magnétiques soient recouvertes d'un revêtement susceptible de les isoler électriquement afin d'empêcher un contact direct des aimants avec la canalisation C, surtout lorsque celle-ci est en matériau magnétique tel que le fer ou ses alliages, ce qui provoquerait alors une diminution très rapide de l'effet magnétique du dispositif. Bien entendu, la puissance du dispositif peut être également ajustée par des longueurs d'aimants plus ou moins grandes et il a été observé que la dimension longitudinale selon l'axe de la canalisation C devait être plus importante que la dimension transversale des aimants, c-est-à-dire leur largeur, par rapport à la canalisation C. S'agissant enfin de l'épaisseur des aimants de base formant les paires 2 ou 3, on a remarqué qu'un fonctionnement optimal était obtenu en ajustant l'épaisseur de chaque aimant formant une paire, depuis une valeur minimum correspondant à environ un tiers de la largeur de l'aimant jusqu'à un maximum égal à la largeur de l'aimant. On observera que pour obtenir une telle variation, il est proposé d'empiler des lames aimantées sur la partie plane externe de chaque aimant formant une paire en disposant la nouvelle lame de forme parallélipipédique selon une polarité série avec l'aimant de base ou la lame précédente. Le dispositif 1 ainsi réalisé, donne d'excellents résultats sur les précipités de carbonate de calcium qui cristallise totalement sous la forme d'aragonite uniaxe. Enfin, il va de soi que toute variante du dispositif laissant inchangé les polarités relatives des paires d'aimants 2 et 3 notamment en ce qui concerne le système d'accrochage des dispositifs sur les canalisations à traiter, ne sortirait pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif magnétique étagé pour le traitement de l'eau circulant dans une canalisation (C) apte à favoriser la cristallisation du carbonate de calcium sous forme de cristal d'aragonite uniaxe non incrustant aux dépens des cristaux de calcite et de dolomite triaxes comprenant deux paires d'aimants permanents (2,3) disposées sur la canalisation (C) côte à côte, la paire (2) étant en amont de la paire t3) par rapport au sens d'écoulement de l'eau, et maintenues par un étrier de fixation (4) magnétiquement isolé, les aimants de chaque paire (2,3) étant disposés en regard de part et d'autre de la canalisation (C) suivant le même axe magnétique coïncidant avec un diamètre de ladite canalisation (C), caractérisé en ce que les aimants en regard de la première paire (2) sont de polarité opposée, alors que les aimants en regard de la deuxième paire (3) sont de même polarité. 2 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les deux paires d'aimants (2,3) sont espacées l'une de l'autre sur la canalisation d'une distance au moins égale à la dimension longitudinale d'un aimant. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les faces des aimants (2,3) venant au contact de la canalisation (C) sont concaves pour s'adapter au rayon de ladite canalisation. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque aimant (2) ou (3) d'une paire résulte d'un empilage de lames aimantées dont les polarités sont en série et dont la hauteur d'empilage est au moins égale à un tiers de la largeur des aimants et au plus égale à cette largeur. 5 - Dispositif selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux paires d'aimants (2) ou (3) sont maintenues sur la canalisation (C) par au moins un étrier (4) prévu pour éviter tout court circuit magnétique. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aimants (2,3) sont revêtus d'un matériau électriquement isolant évitant au moins le contact direct avec la canalisation (C). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aimants (2,3) sont des ferrites anisotropes. 8 - Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ferrites sont du type oxonyte 290. 9 - Procédé magnétique pour le traitement de l'eau circulant dans une canalisation (C) apte à favoriser la cristallisation du carbonate de calcium triaxe sous forme de cristal d'aragonite uniaxe non incrustant aux dépens des cristaux de calcite et de dolomite triaxes, caractérisé en ce qu'il consiste à disposer en série sur la canalisation (C) des dispositifs selon une quelconque des revendications précédentes, chaque dispositif étant séparé d'une distance au moins égale à la dimension longitudinale des aimants, la succession respectant l'alternance d'une paire d'aimants en regard de polarité inverse et d'une paire d'aimants en regard de même polarité.