Brevet FR2834509A1 — publié le 20030711

PROCEDE DE CORRECTION DE DURETE CHIMIQUE D'UNE EAU PRESENTE SOUS PRESSION DANS UNE INSTALLATION DESCRIPTION Cette invention a trait à un procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation. On sait qu'un des problèmes principaux des installations d'eau, domestiques et autres, provient de la dureté de l'eau qui présente des variations locales importantes. Plus précisément, la dureté de l'eau dépend d'un déséquilibre entre deux groupes d'ions, qui détermine si l'eau est agressive ou incrustante, c'est- à-dire si elle produit une corrosion des pièces métalliques de confinement ou si au contraire elle les entartre. Ces deux situations sont néfastes pour l'installation, ce qui justifie qu'une eau neutre soit préférée. Un mode purement chimique de correction de l'eau étant trop coûteux en pratique, les principaux moyens de correction de la dureté chimique ont consisté jusqu'à présent en des appareils générateurs de champs magnétiques, dont l'efficacité est toutefois restée incertaine. La contamination de l'eau par des bactéries est un autre problème que l'homme du métier doit aussi affronter. Certaines bactéries se multiplient en effet volontiers dans les installations stagnantes d'eau et notamment dans les ballons de chauffage. On a entrepris jusqu'à aujourd'hui de remédier à ce danger surtout en chauffant l'eau au-delà de la température de survie des bactéries, ce qui expose l'utilisateur à des risques de brûlures. Un premier objet de l'invention est donc de corriger la dureté chimique d'une eau présente dans une installation pour l'approcher d'une qualité neutre et réduire les phénomènes de corrosion ou d'entartrage. Un autre objet de l'invention est de réaliser en même temps une décontamination efficace de l'eau. Enfin, un autre objet de l'invention est de proposer un procédé commode et économique qu'on puisse appliquer éventuellement à des installations existantes sans modification d'importance de celles-ci. Selon l'invention, on propose un procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer des ondes ultrasonores de puissance à basse fréquence dans une portion de l'installation, choisie parmi une section de passage de l'eau dans une canalisation ou une portion inférieure d'un réservoir de séjour de l'eau, les ondes ayant une puissance totale de vingt watts au moins et une fréquence au plus égale à un mégahertz. L'invention sera mieux comprise dans son ensemble et ses détails au moyen des figures suivantes 1,2 et 3 qui illustrent trois réalisations possibles de l'invention. C'est ainsi que la figure 1 représente un ballon d'eau chaude 1 de forme cylindrique ordinaire dans lequel débouchent une conduite d'entrée d'eau froide 2 et une conduite de sortie d'eau chaude 3 à ses extrémités inférieure et supérieure. Le ballon 1 contient certains éléments nécessaires pour chauffer l'eau, dont une résistance 4 électrique et un thermocouple chemisé 5 qui permet de régler la durée du chauffage. Une sonde 6 d'émission d'ultra-sons est placée sous la face inférieure 7 du ballon 1, auquel elle est reliée par un support 8 consistant en une paire de tiges 9 fixées sous la face inférieure 7 et dans lesquelles est engagée une tablette 10 porteuse de la sonde 6 ; des écrous 11 montés sur la tablette 10 sont engagés sur les tiges 9 filetées, de sorte que la sonde 6 est suspendue aux tiges 9. De plus, les tiges 9 sont fixées au ballon 1 par des plots amortisseurs 12, si bien que les ondes ultrasonores produites par la sonde 6 ne font pas vibrer la structure du ballon 1. Ces ondes s'étendent dans une portion de l'eau contenue dans le ballon 1 dont on a figuré le contour par une limite 13 sensiblement ellipsoïdale et qui englobe à peu près la résistance 4. L'activité la plus grande du système s'exerce donc sur l'équipement qui en a le plus besoin, puisque l'entartrage se produit avant tout sur la résistance 4. On a cependant observé que l'amélioration de la dureté de l'eau produite par les ondes ultrasonores s'exerçait dans tout le volume du ballon 1. On passe à la figure 2. Des sondes ultrasonores 15, ici au nombre de trois pourraient être disposées autour d'une section d'une canalisation 16 de la même installation, par exemple sur la conduite d'entrée 2 ou en amont d'elle ; la figure 3 montre aussi que des sondes ultrasonores 17 pourraient être disposées à l'intérieur d'une telle canalisation 18, au bout d'une canne 19 traversant la paroi de ladite canalisation. Dans ces deux cas, l'action des ultrasons s'exercerait sur de l'eau essentiellement courante, de sorte qu'il serait plus prudent que les ondes s'étendent dans toute la section concernée de la canalisation. Dans le cas de la figure 2, les sondes 15 pourraient être disposées en une ou plusieurs couronnes autour de la canalisation 16, et dans la réalisation de la figure 3, on pourra préférer des sondes disposées en série et à émission rayonnante sur un tour complet. Les ondes ultra-sonores exercent avant tout une cavitation de l'eau, qui entraîne un dégazage joint à une agglomération des particules solides contenues. Cette agglomération empêche les particules de se déposer librement sous forme de tartre sur les surfaces de l'installation ; et une conséquence du dégazage est d'agglomérer l'oxygène 10 en des bulles qui sont entraînés par le courant de l'eau et ne peuvent donc séjourner longtemps dans l'installation. C'est par cette double action d'agglomération puis d'entraînement que la corrosion comme l'entartrage sont prévenus. Il faut souligner que la cavitation est souvent crainte puisqu'elle peut engendrer une corrosion rapide par chocs quand les bulles explosent sur des éléments solides, mais on n'a pourtant pas constaté de tels phénomènes dans les réalisations de l'invention. L'activité des sondes ultrasonores est normalement périodique, surtout dans le cas de la figure 1 où le renouvellement de l'eau soumise au traitement est long. Les conditions d'activité du système concernent à la fois la puissance et la fréquence des ondes pour ces applications où l'eau est à une pression de trois à cinq bars en général. On a constaté qu'une puissance de vingt watts ou plus (totalisée pour toutes les sondes employées) était souhaitable pour obtenir un effet suffisant, et qu'une fréquence d'au plus un mégahertz pouvait permettre une cavitation assez énergique pour produire les effets physiques mentionnés plus haut tout en détruisant les bactéries dangereuses usuelles. Une puissance d'environ cinquante watts et une fréquence d'environ vingt-huit kilohertz semblent excellentes pour des installations usuelles. REVENDICATIONS 1) Procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation, caractérisé en ce qu'il consiste à appliquer des ondes ultrasonores de puissance à basse fréquence dans une portion de l'installation, choisie parmi une section de passage de l'eau dans une canalisation (16,18) ou une portion inférieure d'un réservoir (1) de séjour de l'eau, les ondes ayant une puissance totale de vingt watts au moins et une fréquence au plus égale à un mégahertz. 2) Procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la puissance des ondes est de cinquante watts et leur fréquence est de vingt-huit kilohertz. 3) Procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ondes ultrasonores sont appliquées par au moins une sonde (17) disposée dans l'installation. 4) Procédé de correction de dureté chimique d'une eau présente sous pression dans une installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les ondes ultrasonores sont appliquées par au moins une sonde (6) disposée hors de l'installation et liée à l'installation par un support amortissant (9,12).