Brevet FR2740784A1 — publié le 19970509

i DISPOSITIF DE PROTECTION CATHODIQUE DE CUVE DE CHAUFFE-EAU ET CHAUFFE-EAU EQUIPE D'UN TEL DISPOSITIF L'invention est relative à un dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau, ainsi qu'à un chauffe-eau équipé d'un tel dispositif de protection cathodique. On désigne dans la présente demande par "chauffe- eau" tout réservoir apte à contenir de l'eau chaude équipé ou non d'un moyen de chauffage permanent. La protection cathodique est une technique de protection d'une structure métal lique contre l'oxydation, consistant à porter la structure métallique à protéger à un potentiel électrochimique déterminé pour que la structure ne libère pas d'ions métalliques même au contact d'agents oxydants. La protection cathodique peut être une protection cathodique dite "passive", dans laquelle une électrode consommable jouant le rôle d'anode se corrode progressivement et la structure métallique à protéger joue le rôle de cathode ne libérant pas d'ions métalliques. Une deuxième technique de protection appelée par les spécialistes "à courant imposé" permet de protéger la structure métallique en imposant un potentiel électrique entre la structure métallique à protéger et une anode non consommable en métal noble ou résistant à la corrosion. Le document US 4 407 711 donne un exemple de système de protection pour réservoir d'eau chaude, dans lequel un élément d'anode résistant à la corrosion est conformé en ruban s'étendant tout le long d'un tube de support ou, alternativement, sous forme d'un fil de métal noble fixé à l'extérieur d'un tube d'admission d'eau, entourant celui-ci en hélice et le traversant pour être raccordé à l'intérieur de celui-ci. Le document US 4 975 560 décrit un appareils d'alimentation d'un système de protection contre la corrosion dans un chauffe-eau électrique, dans lequel l'anode de protection est une anode de type consommable. Le document DE 26 21962 décrit un dispositif pour la protection cathodique d'un réservoir d'eau chaude, dans lequel l'anode est en forme de tube allongé fixé à ses deux extrémités par des supports isolants. L'invention a pour but de perfectionner les systèmes de protection cathodique de chauffe-eau, en fournissant un nouveau dispositif de fabrication simple et économique, facilement adaptable à des chauffe-eau de type connu ne comportant pas de protection cathodique. L'invention a pour objet un dispositif de protection cathodique de chauffe-eau du type comportant une cuve obturée par une bride d'obturation, caractérisé en ce que le dispositif comporte un doigt de gant tubulaire portant à son extrémité un élément isolant de support d'une anode non consommable, en ce que ledit élément isolant est traversé par ladite anode non consommable, de manière qu'un circuit électronique soit relié à l'anode non consommable par un conducteur isolé intérieur audit doigt de gant. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le dispositif comporte un circuit électronique relié à la cuve par l'intermédiaire d'une vis de fixation de la bride d'obturation, de manière à assurer une contrainte mécanique produisant un contact électrique permanent entre la cuve du chauffe-eau et ladite bride d'obturation. - le dispositif comporte un circuit électronique relié à une patte soudée à la cuve, de manière à produire un contact électrique permanent entre la cuve et le circuit électronique. - le dispositif comporte un circuit électronique comportant un bloc d'alimentation, un bloc de polarisation en service en cours de chauffage, un bloc de recharge de batterie, un bloc de polarisation à l'aide de la batterie en service en l'absence de chauffage. - le circuit électronique comporte en outre un bloc de signalisation. 3 2740784 - l'élément isolant de support est en forme de capuchon percé enserrant d'une part ladite anode non consommable et d'autre part l'extrémité du doigt de gant. - le capuchon est en matériau résilient, par exemple un matériau élastomère résistant à la chaleur et presentant une compatibilité agro-alimentaire. L'invention a également pour objet un chauffe-eau comportant une cuve métal 1 i que obturée par un couvercle portant un dispositif selon l'invention. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexes dans lesquels: - La figure i représente schématiquement une vue en élévation latérale avec coupes diamétrales partielles d'un dispositif selon l'invention. - La figure 2 représente schématiquement un circuit d'alimentation pour dispositif selon l'invention. - La figure 3 représente schématiquement un diagramme d'un circuit électronique de dispositif selon l'invention. - La figure 4 représente schématiquement un élément de support d'anode pour dispositif selon l'invention. En référence à la figure 1, un dispositif selon l'invention présente une bride 1 destinée à obturer l'extrémité inférieure de la cuve d'un chauffe-eau électrique à laquelle elle est vissée par des vis 2 avec éventuellement interposition d'un joint d'étanchéité. La bride 1 porte un fourreau 3 destiné à recevoir un élément chauffant, par exemple un ensemble stéatite à résistances, comportant au moins un enroulement métallique monté sur une céramique isolante. La bride en forme de disque i porte également un doigt de gant 4 contenant un premier bulbe 5 de sécurité et un deuxième bulbe 6 de régulation reliés à un ensemble 7 et formant thermostat pour alimenter l'élément chauffant ou une résistance de chauffage du chauffe-eau. Le thermostat 7 est monté à l'extérieur de la cuve du chauffe-eau sur la bride 1 au moyen d'une équerre 8 en tôle pliée. 4 2740784 Selon l'invention, le doigt de gant 4 porte un ensemble comportant un élément de support isolant 9 d'une anode 10 en métal noble. A titre de matériau métallique utilisable pour l'anode 10, on peut par exemple choisir un matériau dans le groupe comportant les aciers inoxydables ferritiques passives extérieurement par passivation électrochimique, les aciers inoxydables austénitiques passives extérieurement par passivation électrochimique, l'aluminium, le ferrosilicium, le titane platiné, le niobium platiné, le tantale platiné et le titane revêtu d'une couche de revêtement d'oxydes métalliques. L'anode 10 en matériau métallique est reliée à un générateur de courant 11 par l'intermédiaire d'un conducteur isolé 12, auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'un connecteur isolé 13. Le générateur électrochimique 11 est également relié à la bride d'obturation i par un conducteur isolé 14, de préférence par un contact serré par une vis 2 de fixation de la bride 1 sur la cuve du chauffe-eau. Ainsi, en vissant les vis 2 de fixation de la bride 1 sur la cuve du chauffe-eau, le contact électrique est établi par la pression mécanique résultant du vissage de la vis 2 dans un taraudage correspondant du chauffe-eau, ce qui établit une connexion électrique permanente entre la bride 1 et la cuve du chauffe-eau et assure que l'enveloppe du chauffe-eau comprenant la cuve et la bride i est constamment soumise à un même potentiel électrique fixé par le générateur 11. Bien entendu, l'invention décrite en référence à une résistance montée dans un fourreau est applicable à toute variante dans laquelle la résistance de chauffage serait constituée par un thermoplongeur ou tout autre élément chauffant équivalent, l'essentiel étant que la gaine extérieure du thermoplongeur ou de l'élément chauffant équivalent soit en continuité de matière avec la bride i directement ou par l'intermédiaire d'une résistance de compensation, de manière à être constamment au même 2740784 potentiel électrique que la bride 1 et que la cuve du chauffe- eau. En référence à la figure 2, le thermostat 7 et le générateur 11 sont alimentés par l'intermédiaire d'un bornier commun 15 utilisable pour une alimentation en triphasé à trois phases L1, L2, L3, ou pour une alimentation en monophasé à deux phases L et N. Le thermostat 7 alimente à son tour un ensemble de résistances 16, 17, 18, branchées en étoile et situées à l'intérieur du fourreau 3 pour assurer le chauffage de l'eau contenue dans le chauffe-eau. Le générateur 11 est relié d'une part à la cuve du chauffe-eau qui fait fonction de cathode et d'autre part à l'anode 10 non consommable assurant la protection cathodique de la cuve du chauffe-eau. L'anode 10 est par exemple en un matériau du genre titane revêtu d'un revêtement de protection. Les bulbes 5 et 6 sont des bulbes à expansion de liquide qui sont reliés au thermostat 7 par des capillaires: cette disposition d'un seul tenant est de type connu en soi et donne généralement satisfaction. En référence à la figure 3, un circuit électronique de protection cathodique pour dispositif selon l'invention comporte un bloc d'alimentation 20 apte à fournir une tension redressée et filtrée de l'ordre de 7,5 volts, un bloc de polarisation 21 de l'anode 10, un bloc de recharge 22 d'un accumulateur 23, un bloc de polarisation 24 déchargeant l'accumulateur 23 pour maintenir la cuve C à un potentiel de protection cathodique et un bloc de signalisation 25 indiquant que la protection cathodique de la cuve est assurée par la batterie rechargeable 23. Le bloc 20 comporte de manière connue en soi une varistance 20a de protection contre les surtensions et deux diodes Zéner 20b montées aux bornes du primaire d'un transformateur 20c d'abaissement de tension. Le secondaire du transformateur est relié par l'intermédiaire d'une résistance CTP 20d à un pont mixte 20e de diodes pour redresser la tension délivrée par le secondaire du 6 2740784 transformateur. Un condensateur de filtrage 20f est disposé à la sortie du pont redresseur mixte précité. Le bloc de polarisation 21 comporte un transistor 21a, deux résistances 21b et 21c et deux diodes 21d, de manière à polariser la cuve C par rapport à l'anode 10 pour obtenir un potentiel électrochimique assurant une protection efficace de la cuve C. Le bloc 22 de charge de l'accumulateur 23 comporte un transistor 22a de charge, deux résistances 22b et 22c, deux diodes 22d et deux résistances 22e et 22f montées à la base d'un transistor 22g de basculement. Le circuit de polarisation 24 utilisant la décharge de la batterie 23 comporte un transistor 24a de basculement, trois résistances 24b, 24c, 24d de limitation du courant, trois diodes 24e de limitation du courant de décharge de la batterie et deux diodes électroluminescentes 24f de limitation de la charge de la batterie 23. Le bloc de signalisation 25 comporte une diode électroluminescente 26 alimentée par un montage oscillant à trois transistors 26a, 26b, 26c, deux condensateurs 26d, 26e et six résistances 26f à 26k pour définir des constantes de temps permettant un allumage de la diode électroluminescente 26 toutes les 800 millisecondes environ. Ainsi, grâce au circuit électronique pour protection cathodique selon l'invention, l'enveloppe du chauffe-eau comprenant la cuve, la bride 1 et toute partie métallique en contact avec l'eau contenue dans le chauffe- eau est constamment protégée même en l'absence de chauffage de l'eau. La batterie ou les batteries 23 sont de préférence déterminées pour obtenir une protection continue pendant au moins 72 heures de l'enveloppe du chauffe-eau en fournissant un courant de polarisation inférieur à 5 milli- ampères et apte à imposer un potentiel de protection cathodique au moins égal à 1,2 Volt, quelles que soient les caractéristiques de l'eau sanitaire contenue dans le chauffe-eau. En référence à la figure 4, un élément de support isolant d'anode non consommable 10 est de préférence constitué sous forme d'un capuchon en matériau élastomère résistant à la chaleur et compatible avec des utilisation agro-alimentaires. Le capuchon 30 permet d'adapter une protection cathodique à un chauffe- eau de type connu, en coupant l'extrémité du doigt de gant contenant les bulbes 5 et 6 et en le coiffant d'un capuchon 9 équipé d'une anode insérée à force dans un canal 30 de diamètre prévu pour enserrer étroitement de manière étanche l'anode métallique 10. Le capuchon 9 comporte avantageusement un évidement inférieur 31 muni de cannelures de serrage destinées à enserrer un doigt de gant tubulaire 4. L'extrémité supérieure de 1 'évidement 31 est de préférence adaptée aux diamètres intérieur et extérieur du doigt de gant tubulaire 4, de sorte qu'après avoir emmanché le bouchon 9 sur le doigt de gant tubulaire 4, le diamètre intérieur du doigt de gant tubulaire 4 se trouve centré sur une paroi 32 du bouchon d'obturation 9. L'invention permet ainsi la modification rapide et aisée des chauffe-eau existants par adjonction d'un dispositif neuf ou par modification simple d'un chauffe-eau existant. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. 8 2740784 REVENDICATIONS 1. Dispositif de protection cathodique de chauffe- eau du type comportant une cuve obturée par une bride d'obturation, caractérisé en ce que le dispositif comporte un doigt de gant tubulaire (4) portant à son extrémité un élément isolant (9) de support d'une anode (10) non consommable, en ce que ledit élément isolant (9) est traversé par ladite anode (10) non consommable, de manière qu'un circuit (11) électronique soit relié à l'anode (10) non consommable par un conducteur (12) isolé intérieur audit doigt de gant (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte un circuit électronique (11) relié à la cuve par l'intermédiaire d'une vis (2) de fixation de la bride (1) d'obturation, de manière à assurer une contrainte mécanique produisant un contact électrique permanent entre la cuve du chauffe-eau et ladite bride (1) d'obturation. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte un circuit électronique (11) relié à une patte soudée à la cuve, de manière à produire un contact électrique permanent entre la cuve et le circuit électronique (11). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte un circuit électronique (11) comportant un bloc d'alimentation (20), un bloc de polarisation (21) en service en cours de chauffage, un bloc de recharge (22) de batterie (23), un bloc de polarisation (24) à l'aide de la batterie (23) en service en l'absence de chauffage. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit électronique comporte en outre un bloc de signalisation (25). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément isolant (9) de support est en forme de capuchon percé (30) enserrant d'une 9 2740784 part ladite anode (10) non consommable et d'autre part l'extrémité du doigt de gant (4). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capuchon (9) est en matériau résilient, par exemple un matériau élastomère résistant à la chaleur et presentant une compatibilité agro-alimentaire. 8. Chauffe-eau comportant un dispositif de protection cathodique selon l'une quelconque des revendications précédentes.