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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION
EMI1.1
tlaurice VANDERBORGHT "Dispositif et procédé pour le traitement électrique d'un liquide"
La présente invention est relative à un dispositif pour le traitement électrique d'un liquide conducteur de l'électricité comprenant des moyens permettant de faire traverser le liquide à traiter pur un courant électrique variable d'une faible densité efficace maximum.
Dans le but d'empêcher la formation d'incrustations dans les chaudières alimentées en eau calcaire, on a proposé de faire passer cette eau entre deux électrodes reliées à une source de courant variable d'une intensité efficace comprise entre 0,03 et 0,527 microampère par centimètre carré, cette intensité étant mesurée à la surface de l'une des électrodes.
Le contact du liquide à traiter avec les électrodes provoque parfois une altération superficielle de celles-ci altérant la répartition du courant, ce qui est préjudiciable au bon fonction- nement .
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Dans le même but, on a proposé d'agir sur le liquide à treiter par induction électro-magnétique engendrant dans le liquide dcs courants de Foucault qui ont sur celui-ci un effet analogue à celui du courant variable amené par les électrodes susdites. Les courants de Foucault engendrés doivent avoir une intensité efficace comprise entre 0,01 et 1 micro ampère par centimètre carré de surface de liquide offerte au traitement et, de préférence, entre 0,1 et 0,15 micro-ampère par centimètre carré,
Ce dispositif présente l'inconvénient d'être relativement compliqué, d'exiger plus de courent que le précédent et de rester dépend nt de la résistance du liquide traiter.
La présente invention a comme objet un dispositif qui ne présente pas les inconvénients susdits.
A cet effet, le dispositif suivant l'invention comprend au moins un condensateur alimenté en courant variable et dont une armature est constituée par le liquide en traitement qui est au contact d'une paroi isolante constituant le diélectrique du condensateur considéré.
Suivant une forme de réalisation avantageuse, le liquide en traitement constitue une armature commune à deux condensateur; traversés en série par le courant variable.
Dans ce cas, on peut facilement utiliser une matière diélectrique qui n'est pas attaquée même par des liquides qui corodent généralement les métaux.
Dans un cas particulier donnant lieu à une variation de l'intensité efficace du courant per lequel le liquide est traité, l'une des armatures non communes aux deux condensateurs est disposée disymétriquement par rapport un plan qui est perpen- diculaire à la direction de circulation entre elles du liquide à traiter et par rapport auquel l'autre armature est disposée symétriquement.
Cette variation dé l'intensité efficace du courant, qui
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est avantageuse en pratique, est obtenue de cette façon sans variation du courant dans le circuit d'alimentation des condensa- teurs.
Un autre moyen particulier permettant de réaliser une variation de l'intensité efficace du courant sans variation du courant d'alimentation des condensateurs oonsiste à employer un dispositif dans lequel le liquide qui constitue l'armature commune aux deux condensateurs susdits circule dans une enceinte dont la forme est telle que l'épaisseur de la couche de liquide en traitement, comptée suivant les lignes de force du champ électrique créé soit différente d'une section à une autre considérée perpendiculairement à la direction générale de déplacement du liquide dans l'enceinte de traitement.
Dans la description de la mise en oeuvre des dispositifs connus rappelés plus haut on ne trouve aucune indication au sujet de la fréquence du courant variable à utiliser. Mais la pratique montre que les limites rappelées plus haut entre lesquelles l'intensité efficace du courant variable doit être maintenue pour que le traitement de l'eau calcaire soit obtenu, conviennent lorsque la fréquence du courent d'alimentation est la fréquence habituelle de 50 périodes par seconde.
Jusqu'à présent, on ne s'est jamais demandé si un traitement analogue pouvait être appliqué en se servant d'un courent variable d'une fréquence sensiblement différente de 50 périodes par seconde ni, à plus forte raison, si l'intensité efficace de ce courant devait être maintenue entre les mêmes limites pour d'autres fréquences.
Or, on a constaté, de manière surprenante, que, pour obtenir des résultats satisfaisants, il faut que l'intensité efficace soit maintenue entre des limites qui dépendent de la fréquence du courant d'alimentation. Il résulte d'essais que cette intensité augmente avec la fréquence et cela d'une manière qui semble être proportionnelle à la racine carrée de la filé-
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quence par seconde.
Par application de cette nouvelle règle technique, suivant l'invention, on utilise un courant d'une intensité efficace par centimétre carré de surface du liquide offerte au traitement, comprise entre, d'une part, le produit de 0,00143 microampèr par laracine carrée de la fréquence par seconde et, d'autre part, le produit de 1,43 microampère par 1a racine carrée de 1a fréquence par seconde.
L'intensité efficace du courant utilisé par centimètre carré de surface du liquide offerte au traitement est avanta- geusement comprise entrr, d'une part, le produit de 0,0143 microampère par la racine carrée de la fréquence par seconde et, d'autre part, le produit de 0,0214 microampère par la racine carrée de la fréquence par seconde .
De préférence, cette intensité efficace est sensiblement égale au produit de 0,018 micro ampère par la racine carrée de la fréquence par seconde.
Ces relations entre l'intensité efficace du courant utilise et la fréquence de ce courant par seconde sont vraies quel que soit le dispositif utilisé pour engendrer le courant variable au sein du liquide.
On a également constaté, au cours d'essais que l'on peut avantageusement traiter par le procédé susdit d'autres liquides que des eaux calcaires dont on désire empêcher les sels cil caires dissous de se déposer sous forme d'incrustation sur des parois chauffées.
On a, par exemple, constaté que des fibres naturelles, végétales ou animales, ou des fibres artificielles lavées au moyen d'eau ayant subi un traitement électrique dans les conditions indiquées ci-dessus ont une plus grande résistance mécanique. On a constaté également que le traitement suivant l'invention peut améliorer les qualités nutritives de certains aliments, faciliter l'extraction de substances incluses dans
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certains produits naturels, augmenter l'éclat de certains colorants, augmenter la quantité de mousse provenant d'une savonnée donnée.
D'autres particularités et détails de l'invention apparattront au cours de la description des dessins annexés eu présent mémoire, qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement quelques formes de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 1 représente schématiquement en perspective une forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
Les figures 2 à 5 sont des coupes transversales dans diffé- rentes variantes de ce dispositif.
La figure 6 est une coupe longitudinale suivant la ligne Vl - Vl de la figure 7 dans une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 7 est une coupe transversale suivant la ligne Vll - v11 de la figure 6.
Les figures 8 et 9 représentent schématiquement en perspec- tive deux autres formes de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 10 représente, en perspective, après coupe partielle, une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 11 est une coupe longitudinale suivant la ligne Xl - Xl de la figure 12 d'une autre forme de réalisation d'un dispositif suivant l'invention.
La figure 12 est une coupe transversale suivant la ligne Xll - Xll de la figure 11.
La figure 13 est un schéma d'un circuit d'alimentation d'un dispositif suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. A la figure 1, on a représenté un dispositif pour le
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traitement électrique d'un liquide conducteur de l'électricité, par exemple d'eau chargée de sel calcaire, qui comprend deux condensateurs alimentés cn courant variable.
Une des armatures d'un de ces condensateurs est constituée par une feuille métallique 2 connectée à une source de courant par un conducteur variable/3 et appliquée à l'extérieur d'une des parois 4 d'un mince conduit 5 en matière diélectrique dont la section trans- versale est carrée. Ce conduit est destine'=, à être parcouru par l'eau calcaire à traiter.
A l'extérieur de la paroi 6 opposée à la naroi 4, est appliquée une feuille métallique 7 connectée par un conducteur 8 à la même source de courant variable que le conducteur 3. Cette feuille métallique est disposée exactement en regard de la feuil- le métallique 3. Elle con st itue une des armatures du deuxième condensateur du dispositif suivant l'invention. Ces deux condensa- teurs ont une armature commune qui est constituée par le liquide en traitement.
Si la source de courant variable a, par exemple, une fréquence de 50 périodes par seconde, le courant à appliquer à l'Pau calcaire pour empêcher que les sels calcaires puissent former des incrustations sur des parois chaudes, a avantageu- sement une intensité effieage par centimètre carré de surface du liquide offerte au traitement entre les armatures 3 et 7, comprise entre 0,1 microampère et 0,15 micro ampère.
Ce courant a, de préférence, une intensité efficace de 0,125 microampère car centimètre carré de la surface susdite Le traitement peut, toutefois, être appliqué pour des intensités efficaces de courant sortant des limites susdites, à condition que ces intensités soient, par exemple, comprises entre 0,01 microampère et 10 microampères par centimètre carré de surface offerte au traitement du liquide.
L'intensité du courant variable à appliquer peut être déterminée facilement en fonction de la capacité des condensa- teurs montés en série dans le circuit alimenté par la source de
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courant. Cette capacité dépend notamment de la surface des armatures et de l'épaisseur ainsi que de la composition des diélectriques.
La surface des armatures est déterminée en pratique par la condition qu'il faut que le liquide soit soumis au trai- tement pendant un temps minimum de l'ordre de grandeur d'une seconde. Il importe donc de connaître le débit maximum d liquide à traiter pour déterminer la grandeur des armatures telles que 2 et 7.
La forme de la section transversale du conduit 5 peut, en principe, être quelconque. A la figure 2, on a représente un conduit de section rectangulaire; à la figure 3, un conduit de seotion circulaire et à la figure 4, un conduit de section annu- laire. Ce dernier dispositif comprend deux enceintes en matière diélectrique 9 et 10 disposées l'une dans l'autre et entre lesquelles le liquide à traiter 11 peut séjourner. Les faces de ces enceintes opposées à celles en contact avec le liquide sont en contact avec des feuilles métalliques 2 et 7 connectées à la source de courant comme indiqué à propos des figures préoé- dentes.
Les armatures des condensateurs autres que le liquide à traiter ne doivent pas nécessairement être constituées par des feuilles métalliques. Elles peuvent, par exemple, être formées par un liquide conducteur en contact avec les parois @ à celles diélectriques sur les faces/opposée de¯ces paroi /qui sont en contact avec le liquide à traiter.
A la figure 5, on a représenté un dispositif de ce genre dans lequel l'enceinte 9 est entourée d'un liquide 12 contenu dans une cuve en matière diélectrique 13. Ce liquide 12 est connecté à la source de courant variable par une électrode 14 qui y est immergée. L'enceinte 10 contient un liquide conduc- teur 15 cormecté à la source de courant grâce à une électrode 16 qui y est immergée.
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Aux figures 6 et 7, on a représenté un dispositif suivant l'invention dans lequel les armatures métalliques 2 et 7 appli- d' quées à l'extérieur un mince conduit en verre 5 ne sont pas disposéesexactement en regard l'un: de l'autre. En d'autres ternes, l'une des armatures, par exemple 7, est disposée disY- métriquement per rapport à un plan 17 qui est perpendiculaire à la direction X de circulation du liquide 11 entre les armatu- res 2 et 7. L'armature 2 est, par contre, disposée symétrique- ment par rapportàce plan.
Grâce à cette disposition des armatures, le liquide 11 passant antre celles-ci est soumisà une variation de l'intensi- té efficace du courant qui le traverse pendant le traitement.
Cette intensité efficace croit d'abord vers un maximum lorsque le liquide s'avance vers la zone où les deux armatures 2 et 7 sont en regard l'une de l'autre, puis elle décroît lorsque le liquide s'éloigne de cette zône.
Le conduit 5 et les armatures 2 et 7 des figures 6 et 7 sont logés dans un tube de résistance mécanique convenable, par exemple, dans un tube 18 dont ils sont séparés par une couche de matière isolante telle que de la paraffine 19.
Des bourrages 20 sont prévus pour empêcher que le liquide à traiter ne puisse s'infiltrer entre le conduit 5 et le tube 18 et entrer ainsi en contact avec les armatures métalliques des condensateurs. Des platraux 21 en métal ou en toute autre matière résistante sont serrés à l'aide de boulons 23 aux extrémités de l'ensemble qui vient d'être décrit, des joints étanches 23 étant avantageusement disposés en contact de ces plateaux. ceux-ci, sont fixés des raccords 24 destinés à relier le dispositif à la canalisation dans laquelle le liquide à traiter circule.
On peut aussi réaliser une variation de l'intensité efficace du courant de traitement d'un point à l'autre du trajet suivi par la veine de liquide à traiter en faisant
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circuler ce liquide dens une enceinte dont la forme est telle que l'épaisseur de le couche de liquide en traitement comptée suivant les lignes de force du champ électrique créé dans ce liquide soit différente d'une section à une autre considérée perpendiculairement à la direction générale de déplacement du liquide dans l'enceinte de traitement.
A la figure 8, on a représenté un dispositif dans lequel la distance entre les armatures varie d'une extrémité à l'autre du conduit 5 traversé par le liquide à traiter dans le sens de la flèche X. Cette distance augmente de l'entrée vers la sortie à de ce conduit. Celui-ci a, xx son entrée, une section carrée et, à sa sortie, une section rectangulaire de même aire. La section de passage offerte au liquide reste ainsi à peu près constante sur toute la longueur du conduit.
La variation de distance entre les armatures peut évidem- ment se faire autrement que de la façon représentée à la figure 8.
La figure 9 représente, à titre d'exemple, une de ces autres façons. On y voit que l'armature 2 se rapproche d'abord de l'armature 7 pour s'en éloigner ensuite quand on se déplace dens la direction générale de circulation du courant.
La figure 10 représente un autre dispositif dans lequel on réalise une variation de l'épaisseur de la veine de/liquide à traiter le long du trajet suivi par cette veine en cours de traitement. Dans ce dispositif, un noyau d'épaisseur variable 25 est prévu dans le conduit 5 sur une partie de la longueur de ce conduit recouverte par les armatures 2 et 7. Par ce noyau, on fait donc varier l'épaisseur de la couche liquide traitée, dans la zone soumise au champ électrique.
Au lieu de deux condensateurs en série présentant une armature commune constituée par le liquide à traiter, le dispo- sitif suivant l'invention peut ne comprendre qu'un seul conden- sateur dont le liquide à traiter constitue une des armatures.
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Un dispositif de l'espèce est représente aux figures 11 et 12.
Il comprend un mince conduit en verre 5 entouré d'une armature métallique 26 connectée une source dE, courant variable par le conducteur 3. Dans ce conduit,circule le liquide à traiter 11 qui joue le rôle de deuxième armature pour le condensateur grâce au fait qu'une électrode 27 connectée au conducteur 8 plonge dans ce liquide. Cotte électrode est Portée par des bras tels que 28 solidaires d'un anneau 29. Des boulons 30 servent à appliquer le plateau 21 contre un rebord 31 d'un cylindre 32 jouant le même rôle que le tube 18 des figures 6 et 7.
Quelle que soit la forme de réalisation adoptée, les conducteurs 3 et 8, au lieu d'être connectés directement à une source de courant variable, peuvent être connectés à des appareils intermédiaires ayant comme effet d'adapter les caractéristiques du courant d'alimentation au ces envisagé.
A la figure 13, on a représenté une source de courant alternatif 32 connectée à un transformnteur 33 qui alimente un oscillateur 34, La fréquence des oscillations engendrées dans ce dernier appareil peut être réglée à volonté. On peut évidemment utiliser un oscillateur à haute fréquence. L'oscillateur 34 est connecté à un modulateur 35 qui peut servir à moduler, soit l'amplitude du courant variable, soit la fréquence de ce courant. Enfin, le modulateur 35 est connecté à un amplifica- teur 36 auquel aboutissent les conducteurs 3 et 8 aboutissant, d'autre/s part, au dispositif suivant l'invention représenté schématiquement en 37.
On peut monter toutes les formes de réalisation du dispositif suivant l'invention en série avec une bobine de self induction dont le self induction est choisie en fonction de la fréquence du courant variable utilisé et de la capacité du ou des condensateurs de façcon à réaliser dans le circuit la résonance exprimée par la relation :2 L C = 1, dans laquelle @ désigne la fréquence du courant, L la self inductjon du circuit
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d'alimentation et C la capacité de ce circuit.
Lorsque la résonance existe, on peut, pour une tension d'alimentation donnée, utiliser un diélectrique plus épais ou faire passer dans l'appareil un courant plus intense
Le réglage du courant dans le circuit d'alimentation peut s'obtenir à l'aide d'une résistance variable avantageusement réalisée de façon que sa self-induction soit négligeable.
Le dispositif suivant l'invention présente l'avantage que l'intensité du courant est pratiquement indépendante de la oonduc tibilité électrique du liquide à traiter parce que la résistance électrique de ce liquide est, dans la plupart des cas, négligeable devant la réactance du ou des condensateurs.
Dans le cas de la forme de réalisation ne comprenant qu'un seul condensateur dont le liquide à traiter constitue une des armatures, les altérations de l'électrode plongée dans ce liquide sont moins nuisibles que dans le cas où le liquide est en contact avec deux électrodes reliées chacune à une des bornes de la source de courant alternatif.
Dans ce qui précède, il a été question plus spécialement du traitement d'une eau calcaire en vue d'empêcher les sels calcaires de former des inerustations sur des parois chauffées.
Le traitement de l'eau peut être avantageux dans d'autres cas que celui où cette eau doit passer dans des conduits chauffés, D'autre part, il est à remarquer qu'on peut avantageusement traiter au moyen des dispositifs suivant l'invention d'autres liquides que de l'eau calcaire. Des exemples d'emploi de liquides de ce genre traités de cette façon ont déjà été donnés plus avant.
Pour que le traitement électrique de liquides suivant l'invention donne de bons résultats, il faut que l'intensité efficace du courant variable traversant le liquide en traitement soit maintenue' entre certaines limites qui dépendent de la fréquence du courant variable utilisé. On a déterminé par
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expérience que ce courant variait à peu près proportionnellement à la racine carrée de la fréquence par seconde. Différentes intensités efficaces peuvent êtrp appliquées pourvu qu' elles soient comprises entre le nroduit de 0,00143 microsmpère par la racine carrée de la fréquence par seconde et le produit de 1,43 microampère par cette même racine carrée.
L'intensité efficace est avantageusement comprise entre le produit de 0,0145 microampère par la racine carrée susdite et 0,0214 microampère par cette même racine carrée. De préférence, l'intensité efficace est choisie sensiblement égale au produit de 0,018 microampère par la racine carrée de la fréquence par seconde.
En appliquant cette loi, au cas d'une fréquence de 50 périodes par seconde, on retrouve les données qui ont été citées plus haut à propos de la description de la figure 1.
Si la fréquence du courant d'alimentation est, par exemple, de 5000 périodes par seconde, fréquence qui peut être obtenue facilement à l'aide d'un oscillateur électronique, l'intensité du courant est dix fois supérieure. Il neuf donc arriver,en choisissant une fréquence suffisamment élevée, que la limite inférieure de l'intensité efficace pour laquelle le traitement peut être appliqué soit supérieure à la limite supérieurs de l'intensité efficace applicable dans le cas d'un courant à très basse, fréquence.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications suivantes.
REVENDICATIONS.
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