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Procédé et appareil de traitement de l'eau pour empêcher les effets de sa dureté.
Cette invention concerne un procédé et un appa- reil perfectionnés pour traiter l'eau en vue d'empêcher les effets de dureté dus à la présence de sels. Elle a particulièrement trait à un procédé utilisant un courant électrique pour engendrer Inaction désirée, par exemple grâce à une anode plongée ou baignée dans l'eau.
Le procédé que prévoit l'invention n'a pas en vue l'éli- mination des sels en question tels que le carbonate de calcium; il consiste à -Les rendre inertes en ce qui concerne la formation d'incrustations ou de dépôts dans les tuyaux ou conduits, chau- dières, bouilleurs et organes analogues.
C'est ainsi, par exem- ple, que quand on fait évaporer de l'eau traitée par le présent procédé, les sels en solution sont précipités sous une forme tel- le qu'ils peuvent être évacués sans aucune difficulté par un la- vage et qu'en fait, dans une chaudière sous pression, on peut les expulser radicalement par-'soufflage convenable sans qu'il se forme une quantité appréciable d'incrustations sur les tôles de la chau- dière et que, si cette eau est utilisée dans la blanchisserie, une mousse excellente soit aisément obtenue sans qu'il faille employer une quantité exagérée de savon ou d'un autre produit détersif.
Grâce au présent procédé, l'eau est traitée préalablement de telle sorte que, quand elle est utilisée dans des chaudières, on ne soit pas obligé de les munir de moyens pour empêcher l'ob- struction.
Des expériences ont permis de constater que, pour obtenir les résultats désirés de façon uniforme et très efficace, il est nécessaire qu'il existe une certaine différence de potentiel entre une source de décharge électrique constante immergée dans l'eau, et la terre, ou entre l'anode et la cathode, et que, pour tous les buts pratiques, la différence de potentiel entre l'anode et la cathode soit extrêmement faible et' ne dépasse pas pratiquement 12 millivolts.
Aussi la réalisation du présent procédé à adopter @
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de préférence consiste-t-elle à amener l'eau à proximité immédia- te d'une anode et à la soumettre par elle à une force électrique uniforme telle qu'il y ait une différence de potentiel constante d'environ 12 millivolts ou même moindre entre cette anode et la terre ou la cathode, l'arrivée du courant se faisant dans un seul sens.
Comme on le sait, l'eau parfaitement pure n'est pas con- ductrice de l'électricité. C'est la présence de sels, comme par exemple le carbonate de calcium,qui la rend conductrice. Ces sels se présentent sous la forme de molécules en suspensior. dans l'eau pure et, comme on le conçoit, chaque molécule est en- tourée d'une pellicule ou gaine d'eau pure c'est-à-dire non con- ductrice.
Comme explication possible de l'action ou du phénomène sur lequel est fondée l'invention, on peut dire que, comme cha- que molécule vient en contact avec l'anode active connectée à une source de courant circulant dans un seul sens, la résistance de la pellicule d'eau pure est brisée et une charge de courant élec- trique continu statique est communiquée à la molécule de sel, de sorte que, comme la charge des molécules est uniforme, toutes les molécules se repoussent les unes les autres. Toutefois, l'anode n'est qu'à un potentiel juste assez élevé pour briser la résis- tance de la pellicule d'eau qui entoure chaque molécule, et dès que chaque molécule reçoit sa charge statique comme indiqué plus haut, elle est repoussee par l'anode.
Il s'ensuit qu'au moment oà l'anode commence à repousser chaque molécule de sel ussitôt que celle-ci acquiert une fraction de sa charge ultime qui a la rême pola rité que l'anode, les molécules chargées sont co@olè- tement repoussées avant de pouvoir acquérir la totalité du po- tentiel de l'anode. Ce moyen postule que toutes les molécules ont une charge statique légèrement inférieure au potentiel de l'anode.
La raison pour laquelle les molécules chargées ne se ren- dent pas à la cathode, c'est que la charge de l'anode est elle- même tout juste suffisante pour vaincre la résistance Électrique de la pellicule d'eau et que, avant que les molécules ne puissent acquérir ce potentiel, elles sont repoussées par l'anode, de telle sorte que la charge qui se trouve dans les molécules n'est pas en elle-même suffisante pour rompre la résistance de sa pel- licule enveloppante.
Il en résulte que, si le poLentiel d'anode est trop bas, il ne brise pas la pellicule d'eau pure qui entoure chaque molécule de sel et que, par contre, s'il est trop élevé, il brise cette pellicule et charge la molécule d'un potentiel tellement élevé que la charge statique de la molécule rompt sa pellicule enveloppante d'eau pure, de sorte qu'il gagne la ca- thode et se décharge à la terre.
En fait, quand, dans la pratique, on fait évaporer de l'eau traitée par le présent procédé, une mince couche d'incrusta- tions ou de dépôts ayant environ 0 mm.25 s'accumule sur les tô- les de la chaudière et, après formation de ces dépôts, tous les sels restants qui sont précipités hors de la solution tombent au fond sous la forme d'une boue. Il arrive même que cette mince couche de dépôts quitte les tôles de la chaudière sous la forme de flocons, après quoi il se forme une nouvelle couche mince qui n'est pas plus épaisse que la couche précédente.
Les deux conditions qui doivent être remplies pour la mise en oeuvre du présent procédé sont: l Que la différence de potentiel entre les électrodes soit comprise entre 0 et 12 millivolts;
2 . Que le courant lui-même soit du courant continu.
Le procédé peut être mis en oeuvre de manière satisfai-
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sante soit avec du courant continu parfaitement uniforme tel que celui nue fournit une batterie d'accumulateurs ou une pile, soit avec du courant continu présentant de légères fluctuations comme celui que peut fournir une dynamo ou un redresseur. Mais si l'on utilise un courant continu qui n'est pas parfaitement uniforme, la racine carrée de la moyenne des carres des potentiels est la valeur de potentiel critique qu'il y a lieu de considérer.
L'appareil pour la réalisation du présent procédé peut être branché sur le parcours d'une conduite d'eau ou encore placé dans un réservoir ou tout autre récipient d'accumulation d'eau.
Dans la description du procédé et de l'appareil qui va maintenant être donnée, le mot "cathode. " est employé simplement comme expression commode pour désigner la partie de l'appareil qui est usuellement au potentiel de la terre et le mot "anode" comme expression commode pour désigner la partie de l'appareil se trou- vant à un potentiel supérieur ou inférieur à celui de la cathode.
De façon générale, la cathode constituera une partie de la canalisation d'eau des locaux dans lesquels le procédé sera appliqué ou sera connectée électriquement à elle, de manière à être en fait au potentiel de la terre tandis que l'anode sera isolée'de cette canalisation et qu'en principe, bien que ceci ne soit pas nécessaire, le seul trajet que pourra emprunter l'é- nergie électrique entre l'anode et la cathode passera par l'eau à traiter. Pour que cette eau subisse le traitement complet, il est nécessaire que toute sa masse vienne aussi près que possible de l'anode.
Pour la facilité de la compréhension et de la réalisation industrielle de l'invention, on la décrira maintenant en regard des dessins annexés dans lesquels:
La fig. 1 est une vue en coupe verticale montrant une réalisation d'un appareil s'adaptant à une canalisation d'eau et renfermant l'anode, cet appareil étant tout prêt à être relié à cette canalisation;
La fig. 2 est une vue en coupe par la ligne IIa-IIa de la fig.l;
La fig. 3 est une vue en coupe verticale d'une variante d'anode;
La fig. 4 est une vue analogue à la fig.l montrant une autre réalisation;
La fig. 5 est une vue montrant un mode d'application con- venable du procédé à un réservoir avec bac à eau tel qu'un réser- voir fonctionnant par gravité et utilisable notamment dans les applications domestiques.
L'appareil que montrent les figs. 1, et 2 comprend une cathode tubulaire externe 1 prolongée par des tubulures 2 et 3 servant à 1?entrée et à la sortie de l'eau et destinées à être raccordées en série avec une canalisation convenable. Des garni- tures isolantes 4 sont interposées entre les brides la des extré- mités de la cathode 1 et les brides 2a et 3a des tubulures 2 et 3.
Une connexion convenable entre la cathode et la terre est prévue.
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L'anode est constituée par une pièce tubulaire concentrique 5 fermée, de préférence, a sa base 6 et percée d'un petit évent 7 destiné à empêcher que l'air ne se trouve emprisonne dans l'ano- de et ne forme pas. L'anode 5 est pourvue à son sommet d'une bride 8 et est isolée de la tubulure 3 par la garniture 4a et de la cathode 1 par une autre garniture isolante 9. Des boulons 10 traversent les brides la, 3a et 8 respectivement solidaires de la cathode 1, de la tubulure 3 et de l'anode 5. Ces boulons sont pourvus de manchons isolants (Fig. 1) ou sont séparés des crans
11 de la bride 8 de l'anode 5 par des espaces annulaires vides (Fig. 2).
Une patte terminale integrante ou rapportee 12 est supportée par la bride 8 en vue de sa connexion avec une source de courant continu à bas voltage telle que la borne positive d'une petite batterie d'accumulateurs ou d'une pile.
L'eau qui--arrive par la tubulure 2 baigne la paroi externe de l'anode 5 et quitte l'espace annulaire 13 compris entre l'anode et la cathode en s'écoulant par des trous 14 per- cés dans la partie supérieure de l'anode pour gagner la tubu- lure de sortie 3.
A titre de variante (comme le montre la Fig. 3) l'anode 5 peut présenter une série d'encoches étroites 15 dis- posées , de préférence, selon un certain angle comme représenté pour constituer des fentes étroites allongées qui divisent la veine d'eau en plusieurs filets étroits tout en plongeant dans l'anode. La paroi de celle-ci est aussi épaisse que cela est raisonablement possible. Grâce à ce moyen, une notable propor- tion de l'eau vient en contact direct avec l'anode.
Pour augmenter encore davantage la surface efficace de contact entre l'eau et l'anode, une partie de l'enveloppe externe de l'appareil peut faire partie de l'anode. Ainsi par exemple (comme le montre la Fig. 4) la cathode tubulaire 1 peut supporter par sa bride supérieure la la bride inférieure
14a d'une anode externe 15. une garniture isolante -convenable
16 est interposée entre les deux brides la et 14a. Une anode interne 5 qui peut être pleine sur .La majeure partie de sa longueur est reliée à l'anode externe 15 par un pontet 17, et la partie supérieure de l'anode interne 5 peut avoir une construction semblable à l'anode que montrent les figures 1 ou
3.
Si désiré, le conduit raccordé à la tubulure 2 peut être réuni à la cathode ou même faire partie intégrante de cette ca- thode, comme le montre la figure 4.
Le procédé peut aussi être appliqué à un réservoir avec bac tel que celui désigné par 18 dans la figure 5. Ce bac peut être suspendu par des oeilletons 18a ou d'autres organes convenables dans un réservoir 26, ce bac étant constitue par unematière isolante convenable, l'eau etant astreinte à emprun- ter un trajet sinueux grâce à un certain nombre de plaques ano- diques 19 s'étendant complètement en travers de l'intérieur du bac en ménageant d'étroits pertuis 20 disposés alternativement d'un côté et de l'autre du bac. Ces plaques 19 peuvent être en- castrées dans les parois du bac 18 ou simplement aboutées contre elles; elles sont connectées électriquement à un conduc- teur commun constitué ici par un boulon 21 pourvu, de préférence, de manchons 21a destinés à maintenir les plaques anodiques 19 bien connectées avec le boulon 21.
Celui-ci est pourvu à son ex- trémité supérieure d'un écrou 22 formant borne. La cathode peut comprendre une plaque 23 fixée au fond ou à une autre par- tie convenable du bac 18. Un boulon 24 formant borne assure la connexion de cette plaque cathodique 23 avec la terre ou avec le pôle dé la source de courant opposé à celui auquel est con- nectée l'anode 19. Une tubulure 27 avec orifice d'écoulement @
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25 débouchant dans le réservoir 26 est prévue à la base du bac 18. Le fonctionnement peut aussi être inversé c'est-à-dire que l'eau provenant d'un conduit.' convenable tel qu'un tuyau souple peut s'élever à travers la tubulure 27 et déborder par dessus le sommet du bac 18.
Des résultats efficaces sont obtenus à l'aide d'une batterie ou pile mais le courant continu peut aussi être puise à une canalisation ou encore aux bornes d'un redresseur de cou- rant alternatif, une résistance ainsi qu'un coupe-circuit et d'autres dispositifs de sécurité pouvant être employés selon les besoins..