Brevet FR2710632A1 — publié le 19950407

- DESCRIPTION L'objet de l'invention concerne un procédé de captation magnétique à nettoyage mécanique et les dispositifs de mise en oeuvre de ce procédé pour le débouage et la clarification des circuits de chauffage. Dans les procédés préconisés à ce jour pour la clarification et le débouage des eaux véhiculées dans les réseaux de chauffage on utilisait soit des filtres traditionnels à médias poreux, soit des bougies magnétiques immergées dans l'eau à traiter où soit des systèmes regroupant à la fois un filtre et un capteur magnétiques immergés dans une même enceinte étanche. Ces dispositifs nécessitaient des interventions manuelles fréquentes de nettoyage souvent incompatibles avec une gestion économique d'un tel équipement. Ces interventions étaient principalement dues à la présence des bougies ou capteurs magnétiques pour les raisons ci-après exposées. Les boues véhiculées dans les réseaux de chauffage sont principalement constituées des produits d'oxydation générés par la corrosion des parois métalliques du réseau en contact avec l'eau. Ces produits d'oxydation du fait de la très faible teneur en oxygène de l'eau véhiculée dans le réseau se transforment en oxydes ferromagnétiques autrement appelés 'magnétite". La La magnétite se présente principalement sous forme colloïdale, les particules très fines qui la constituent sont difficilement filtrables et c'est pourquoi on a recours aux bougies et capteurs magnétiques. Le principe d'utilisation de ces systèmes est très simple: cette suspension colloïdale étant ferromagnétique est très sensible à un champ magnétique. L'immersion d'aimants permanents dans l'eau permet d'attirer les fines particules qui composent à la surface de l'aimant ou elles demeurent piégées. Cependant il est connu de l'homme de l'art que l'action d'attraction d'un aimant est limitée à son proche environnement. En effet la puissance du champ magnétique généré par un aimant est inversement proportionnelle au carré de la distance qui le sépare du corps à attirer. L'expérience du demandeur a démontré que seule une épaisseur de quelques millimètres de boues peut adhérer sur un aimant immergé dans l'eau. Sauf à développer des surfaces de captation de plusieurs mètres carrés, il parait évident au regard du demandeur que les bougies et capteurs magnétiques utilisés dans ces systèmes ont un effet très limité et qu'il faut donc les nettoyer très souvent. Par ailleurs il est connu du demandeur que pour procéder au nettoyage des bougies ou du capteur magnétique il est nécessaire dans les systèmes traditionnellement utilisés d'ouvrir la cellule contenant les éléments magnétiques de sortir ceux-ci de l'eau et de les nettoyer manuellement. Ces fastidieuses et salissantes opérations présentent plusieurs inconvénients: la nécessité d'interventions régulières, I'obligation d'ouvrir la cellule, le besoin de disposer sur place de tous les équipements nécessaires au nettoyage. Voici un exemple typique des nécessités d'intervention de tels dispositifs: un immeuble d'habitations est équipé d'un réseau collectif de chauffage de contenance 5000 litres - I'eau contient des boues à hauteur de 30 grammes par litre (en extrait sec) ce qui correspond à un total de 150 kg de boues présentes dans le réseau de chauffage - cette installation est équipée d'un dispositif de traitement renfermant un filtre et un capteur magnétique. Les boues en suspension colloïdale ne sont pas arrêtées par le filtre mais sont captées et séquestrées par le capteur magnétique. L'expérience du demandeur a démontré que le capteur magnétique ne peut retenir qu'une épaisseur de 2,5 millimètres de boues à sa surface. Ce dispositif ne permet donc de capter si le capteur a une surface active de 0,3 m2,que 0,3 x 0,0025 = 0,75 litres de boues hydratées soit environ 0,2 litres de boues sèches. Le poids spécifique de la magnétite étant de 5,2 kg/litre, la quantité de boues sèches captée est donc de 1,02 kg. II faudra donc quelques 150 interventions manuelles pour parvenir au débouage complet de l'installation traitée ce qui n'est pas compatible avec une gestion économique d'un tel équipement. Le procédé et les dispositifs de mise en oeuvre objet de l'invention surpriment ces inconvénients en équipant le ou les capteurs magnétiques de racleurs qui peuvent être actionnés soit par une variation du niveau de l'eau à traiter au contact des capteurs magnétiques, soit en variante une variation de débit dans la cellule de traitement au contact du ou des capteurs magnétiques. Ces dispositifs correspondant à la mise en oeuvre du procédé s'installent de préférence en dérivation du circuit à protéger. Les dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs représentent des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 a - représente vue en élévation et en coupe. Le capteur magnétique équipé de son système de nettoyage lorsque ce dernier n'est pas actionné par une variation de débit ou une variation du niveau de l'eau en contact avec le capteur. La figure 1 .b représente vue en élévation et en cours ce même capteur équipé de son système de nettoyage lorsque ce dernier a été actionné par une variation de débit ou une variation du niveau de l'eau en contact avec le capteur. Le capteur est à ce moment en mode captation. La figure 1 .c représente vue en élévation et en coupe ce même capteur équipé de son système de nettoyage lorsque ce dernier est actionné par une diminution du débit ou une baisse du niveau d'eau au contact du capteur. Le système de nettoyage décroche par sa translation en frottement sur le capteur, les particules qui adhéraient sur ce dernier. La figure 2 représente vue en coupe et en élévation un dispositif de mise en oeuvre objet de l'invention sous forme d'une cellule de traitement. La figure 3 représente vue en élévation le montage préférentiel du dispositif tel que décrit à la figure 2, sur le réseau de chauffage à traiter. Suivant la figure 1 .a le capteur magnétique (1) de préférence de forme cylindrique est un aimant permanent disposé verticalement et suspendu par sa partie haute à une plaque support (2) dont les parois au contact de l'aimant (1) sont amagnétiques. Le capteur magnétique (1) se termine en sa partie base d'une embase amagnétique (3) dont la partie supérieure fixée à l'aimant (1) est de même section que ce dernier et dont la base est évasée un flotteur (4) est ajusté coulissant sur l'aimant (1) et la partie supérieure de l'embase (3). Ce flotteur (4) est réalisé en matériau amagnétique et est prisonnier dans sa course entre la face inférieure de la plaque (2) et la partie évasée de l'embase (3). Le flotteur (4) est ajusté coulissant sur l'aimant (1) et la partie supérieure de l'embase (3) afin de permettre le raclage des surfaces de ceux-ci. Dans cette position du flotteur (4) le niveau d'eau (5) est sensiblement sous la génératrice inférieure de l'embase (4). Suivant la figure 1 .b lorsque la poussée d'Archimède est suffisante pour actionner le flotteur (4) de bas en haut ou lorsque le niveau d'eau (5) atteint sensiblement la face inférieure de la plaque support (2), le flotteur (4) se trouve en position supérieure et le capteur magnétique (1) est immergé, il capte les particules ferromagnétiques contenues dans l'eau. Suivant la figure 1 .c lorsque la poussée d'Archimède sur le flotteur (4) n'est plus suffisante ou lorsque le niveau d'eau (5) baisse, le flotteur (4) coulisse vers le bas le long du capteur (1). Lors de sa translation il décroche les particules ferromagnétiques piégées sur le capteur (1). Dans le cas où le flotteur est actionné par une variation de débit (poussée d'Archimède) le flotteur (4) est de section sensiblement équivalente à la section de la cellule contenant le dispositif. La figure 2 représente un dispositif de mise en oeuvre du procédé décrit suivant les figures la, 1 b, et 1 c. Dans ce dispositif le flotteur (4) est actionné par une variation de niveau dans la cellule de traitement (7). Bien entendu ce dispositif peut être utilisé en faisant varier le débit passant dans la cellule (7) au travers des orifices (10) et (12) respectivement orifice d'entrée de l'eau à traiter et orifice de sortie de l'eau traitée. Dans cette variante le diamètre extérieur du flotteur (4) est sensiblement équivalent au diamètre intérieur de la cellule de traitement (7) Le dispositif objet de l'invention suivant la figure 2 se compose d'une cellule étanche (7) de préférence verticale et de forme cylindrique (génératrice cylindrique verticale). La cellule (7) est équipée d'un couvercle étanche (8) fixé à la cellule (7) par des moyens mécaniques appropriés (9) permettant de désolidariser ledit couvercle (8) de la cellule (7) pour accéder à l'intérieur de celle-ci. La plaque support (2) du ou des capteur (s) magnétique (s) (1) est disposée en partie haute de la cellule (7) horizontalement en prenant appui sur un logement périphérique usiné dans la partie haute de la cellule (7). La plaque support (2) réalisée de préférence en matière plastique est percée de trous permettant une libre circulation de l'eau ou de l'air véhiculé dans la cellule (7). La plaque support (2) maintient le ou les capteur(s) magnétique(s) (1) en position sensiblement verticale. Le ou les capteur(s) magnétique(s) (1) est (sont) équipé(s) d'un flotteur (4) réalisé de préférence en matière plastique ou en acier inoxydable qui par un orifice ajusté à la section du capteur (1) peut coulisser le long du ou des dit(s) capteur(s) (1). Le(s) capteur(s) magnétique(s) (1) est équipé(s) d'une embase amagnétique (3) dont la section est identique pour première partie et de hauteur pour cette partie au moins égale à celle du flotteur (4) ensuite en sa partie basse l'embase (3) est évasée pour servir de butée basse à la translation verticale du flotteur (4) le long du capteur (1). Ainsi le flotteur (4) est limité dans sa course verticale en partie haute par la plaque (2) et en partie basse par l'embase (3). La cellule (7) est percée en partie basse d'un orifice (10) d'entrée de l'eau à traiter disposé perpendiculairement à la génératrice verticale de la cellule (7) et sensiblement à la hauteur de l'embase (3). L'orifice (10) est équipé d'une vanne manuelle (11) permettant de couper l'arrivée d'eau à traiter. Le fond de la cellule (7) est prévu pour permettre la descente du flotteur (4) jusqu'en butée sur l'embase (3) tout en conservant un volume sous le flotteur (3) lorsqu'il est en butée basse. Le fond de la cellule (7)est équipé d'un orifice (17) de vidange des boues. Cet orifice (17) est équipé d'une vanne manuelle (18) permettant l'ouverture ou la fermeture de l'orifice de vidange (17). La cellule (7) est équipée en sa partie haute et sous la génératrice inférieure du flotteur (4) lorsque celui-ci est en butée haute contre la plaque (2) d'un orifice de sortie de l'eau traitée (12) disposé perpendiculairement à la génératrice verticale de la cellule (7) et de préférence à l'opposé et dans le même plan (vue en élévation) que l'orifice (10). Le couvercle (8) est équipé d'un perçage en son centre débouchant libre à sa partie inférieure dans la cellule (7)et surmonté en sa partie haute donc à l'extérieur de la cellule (7) d'un té percé dont la sortie supérieure est équipé d'un évent (16) permettant à l'air contenu dans la cellule p) de s'échapper lors du remplissage en eau de celle-ci. La deuxième sortie du té donc horizontale débouche en un orifice (14) à l'air libre. L'orifice (14) est équipé d'une vanne manuelle de coupure (15) permettant de commander l'entrée d'air dans la cellule (7) lorsque celle-ci est en vidange. Le fonctionnement du dispositif suivant la figure 2 est simple: à la mise en service du dispositif les vannes (11) (18) (13) et (14) sont en positions fermées. La cellule (7) étant vide d'eau le flotteur (4) repose sur l'embase (3) . L'opérateur ouvre les vannes (11) et (14) ce qui a pour effet de permettre l'entrée d'eau dans la cellule (7). L'air contenue initialement dans la cellule (7) est chassé à l'atmosphère par l'orifice (14) le niveau d'eau monte dans la cellule entraînant le flotteur (4) en translation verticale vers le haut le long du capteur (1). L'entraînement du flotteur (2) est assuré par le fait qu'il est plus léger que l'eau. Lorsque de l'eau commence à s'échapper de l'orifice (14) I'opérateur ferme la vanne (15), le flotteur (4) est en butée haute contre la plaque (2). Le capteur magnétique (1) est complètement immergé dans l'eau à traiter et capte les particules ferromagnétiques qu'elle contient. Le dispositif suivant la figure 2 est en fonction captation donc clarification. L'opérateur ouvre la vanne (13) permettant la circulation de l'eau de l'orifice (10) à l'orifice (12) au travers de la cellule (7) rendue étanche par le fait que le couvercle (8) est maintenu fermé pendant ce cycle. Au bout d'un temps donné qui correspond au temps nécessaire pour saturer le capteur (1) en boues ferromagnétiques l'opérateur procéde au cycle de nettoyage mécanique du capteur (1) pour ce, il conserve le couvercle (8) maintenu fermé par liaison mécanique sur la cellule p) et ferme les vannes (11) et (13). Ensuite il ouvre les vannes (18) et (15) permettant la vidange de l'eau contenue dans la cellule (7) au travers de l'orifice (17). Cette vidange est rendue possible par l'entrée d'air provoquée par l'ouverture de la vanne (15). Le flotteur (4) coulisse du fait de son poids et de la descente du niveau d'eau dans la cellule (7), verticalement dans le sens descendant le long du capteur magnétique (1) entraînant par râclage les particules qui adhéraient sur le capteur (1). Les particules sont décollées du capteur (1) par la face inférieure du flotteur (4) par râclage. Ces particules sont entraînées dans l'eau de vidange s'écoulant par l'orifice (17). Lorsqu'il n'y a plus d'eau qui s'écoule vers l'extérieur au travers de l'orifice (17) I'opérateur peut renouveler l'opération de remplissage puis de captation pour un nouveau cycle. Dans une variante du dispositif objet de l'invention les cycles ci-dessus décrits peuvent être automatisés par la motorisation des vannes (11) et (18) et par le remplacement des vannes (13) et (15) par des clapets anti-retour ou des vannes motorisées. L'ensemble des vannes motorisées est commandé par des horloges de programmation. Dans une variante du dispositif le flotteur (4) peut être actionné par la poussée d'Archimède générée par une variation du débit d'eau dans la cellule (7). Dans une variante du dispositif un filtre peut être disposé soit à la sortie de l'orifice (12) soit à l'intérieur de la cellule (7) et en communication étanche avec l'orifice (12) afin de permettre une filtration complémentaire des boues qui ne seraient pas ferromagnétiques. La figure 3 représente vue en élévation le montage préférentiel du dispositif suivant la figure 2 sur le réseau de chauffage à traiter. La cellule de traitement (19) telle que décrite à la figure (2) ou tout autre dispositif en variante est raccordée au réseau traité (21) au moyen d'une tuyauterie étanche (20) permettant l'écoulement de l'eau à traiter vers l'orifice d'entrée (10) de la cellule (19). La tuyauterie étanche (20) est équipée d'une vanne de réglage de débit (21) permettant d'adapter le débit d'eau à traiter à la capacité de la cellule (19). La cellule (19) est raccordée de façon étanche de son orifice de sortie (12) d'eau traitée à l'aide d'une tuyauterie étanche (22) au réseau (21) à traiter. Les tuyauteries (20) et (22) sont raccordées respectivement en aval et en amont de la pompe de circulation (23) du réseau (21) à traiter afin d'utiliser la pression fournie par la pompe (23) pour provoquer une circulation de l'eau à traiter dans la cellule (19. La cellule (19) est donc en dérivation du réseau à traiter (21) REVENDICATIONS 1? Dispositif de captation magnétique à nettoyage mécanique pour le débouage et la clarification des circuits de chauffage caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur magnétique (1) de préférence de forme cylindrique composé d'au moins un aimant permanent et sur lequel est enserré un flotteur (4) de manière à ce que celui ci coulisse librement le long du capteur (1) tout en étant ajusté pour permettre le raclage des surfaces du capteur (1) lors de son mouvement. 2) Dispositif de captation magnétique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur (1) est suspendu verticalement par sa partie haute à une plaque support (2) dont les parois au contact du capteur (1) sont amagnétiques. 3) Dispositif de captation magnétique suivant la revendication (1) caractérisé en ce que le capteur (1) est équipé à sa partie basse d'une embase (3) amagnétique dont la partie haute est ajustée à la section du capteur (1) et dont la partie basse est évasée pour servir de butée basse au flotteur (4) 4) Dispositif de captation magnétique suivant les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la course rectiligne du flotteur (4) est limité en partie basse par l'embase (3) et en partie haute par la plaque support (2). 5) Dispositif de captation magnétique suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3 et 4 caractérisé en ce que le flotteur (4) est actionné par la variation du niveau de l'eau à traiter au contact du capteur vertical (1) 6) Dispositif de captation magnétique suivant l'une quelconque des revendications 1,2, 3 et 4 caractérisé en ce qu'en variante le flotteur (4) peut être actionné par la poussée d'Archimède générée par une variation du débit d'eau circulant au contact du capteur (1). 7) Dispositif de captation magnétique suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4 ,5 et 6 caractérisé en ce que le flotteur (4) peut être actionné à la fois par une variation du niveau de l'eau à traiter et d'une variation de débit de l'eau circulant au contact de l'aimant. 8) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5, 6 et 7 caractérisé en ce que le flotteur (4) décroche par râclage lors de sa course descendante les particules retenues par le capteur (1) lors de son contact avec l'eau à traiter. 9) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6 et 7 caractérisé en ce que le flotteur (4) en butée basse sur l'embase (3) est hors de l'influence du champ magnétique généré par le capteur (1). 10) Installation de captation magnétique utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6,7,8 et 9 caractérisé en ce qu'il comporte une cellule étanche (7) de préférence verticale et de forme cylindrique (génératrice cylindrique verticale). La cellule (7) est équipée d'un couvercle étanche (8) fixé à la cellule (7) par des moyens mécaniques appropriés (9) permettant de désolidariser ledit couvercle (8) de la cellule (7) pour accéder à l'intérieur de celle-ci. La plaque support (2) du ou des capteur (s) magnétique (s) (1) est disposée en partie haute de la cellule (7) horizontalement en prenant appui sur un logement périphérique usiné dans la partie haute de la cellule (7). La plaque support (2) réalisée en matière plastique ou tout autre matériau amagnétique est percée de trous permettant une libre circulation de l'eau ou de l'air véhiculé dans la cellule (7). La plaque support (2) maintient le ou les capteur(s) magnétique(s) (1) en position sensiblement verticale. Le ou les capteur(s) magnétique(s) (1) est (sont) équipé(s) d'un flotteur (4) réalisé en matière plastique ou tout autre matériau amagnétique qui par un orifice ajusté à la section du capteur (1) peut coulisser le long du ou des dit(s) capteur(s) (1). Le(s) capteur(s) magnétique(s) (1) est équipé(s) d'une embase amagnétique (3) dont la section est identique pour première partie de hauteur à celle du capteur (1) ensuite en sa partie basse l'embase (3) est évasée pour servir de butée basse à la translation verticale du flotteur (4) le long du capteur (1). Ainsi le flotteur (4) est limité dans sa course verticale en partie haute par la plaque (2) et en partie basse par l'embase (3). La cellule (7) est percée en partie basse d'un orifice (10) d'entrée de l'eau à traiter disposé perpendiculairement à la génératrice verticale de la cellule (7) et sensiblement à la hauteur de l'embase (3). L'orifice (10) est équipé d'une vanne manuelle (11) permettant de couper l'arrivée d'eau à traiter. Le fond de la cellule (7) est prévu pour permettre la descente du flotteur (4) jusqu'en butée sur l'embase (3) tout en conservant un volume sous le flotteur (3) lorsqu'il est en butée basse. Le fond de la cellule (7) est équipé d'un orifice (17) de vidange des boues. Cet orifice (17) est équipé d'une vanne manuelle (18) permettant l'ouverture ou la fermeture de l'orifice de vidange (17). La cellule (7) est équipée en sa partie haute et sous la génératrice inférieure du flotteur (4) lorsque celui-ci est en butée haute contre la plaque (2) d'un orifice de sortie de l'eau traitée (12) disposé perpendiculairement à la génératrice verticale de la cellule (7) et de préférence à l'opposé et dans le même plan (vue en élévation) que l'orifice (10). Le couvercle (8) est équipé d'un perçage en son centre débouchant libre à sa partie inférieure dans la cellule (7) et surmonté en sa partie haute donc à l'extérieur de la cellule (7) d'un té percé dont la sortie supérieure est équipé d'un évent (16) permettant à l'air contenu dans la cellule (7) de s'échapper lors du remplissage en eau de celle-ci. La deuxième sortie du té, donc horizontale débouche en un orifice (14) à l'air libre. L'orifice (14) est équipé d'une vanne manuelle de coupure (15) permettant de commander l'entrée d'air dans la cellule (7) lorsque celle-ci est en vidange. 11) Installation de captation magnétique utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 et selon la revendication (10) caractérisé en ce à que la plaque support peut être équipée de plusieurs capteurs (1). 12) Installation de captation magnétique utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 et selon la revendication (11) caractérisé en ce que les capteurs (1) peuvent être équipés d'un seul flotteur (4) pour l'ensemble. 13) Installation de captation magnétique utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 et selon la revendication (10) caractérisé en ce que les vannes (11) et (18) peuvent être motorisées, commandées par une horloge et que les vannes (13) et (15) peuvent être remplacées par des clapets ou vannes motorisées afin d'automatiser le fonctionnement du dispositif décrit à la revendication (10). 14) Installation de captation magnétique utilisant le dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 et selon la revendication (10) caractérisé en ce que la cellule de traitement (19) telle que décrite à la figure (2) ou tout autre dispositif en variante est raccordée au réseau traité (21) au moyen d'une tuyauterie étanche (20) permettant l'écoulement de l'eau à traiter vers l'orifice d'entrée (10) de la cellule (19). La tuyauterie étanche (20) est équipée d'une vanne de réglage de débit (21) permettant d'adapter le débit d'eau traitée à la capacité de la cellule (19). La cellule (19) est raccordée de façon étanche de son orifice de sortie (12) d'eau traitée à l'aide d'une tuyauterie étanche (22) au réseau (21) à traiter . Les tuyauteries (20) et (22) sont raccordées respectivement en aval et en amont de la pompe de circulation (23) du réseau (21) à traiter afin d'utiliser la pression fournie par la pompe (23) pour provoquer une circulation de l'eau à traiter dans la cellule (19). La cellule (19) est donc en dérivation du réseau à traiter (21)