FR2587449A1 - Chaudiere a chauffage direct pour la production de vapeur et/ou d'eau chaude - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES CHAUDIERES A CHAUFFAGE DIRECT POUR LA PRODUCTION DE VAPEUR ETOU D'EAU CHAUDE. SELON L'INVENTION, LA CHAUDIERE COMPREND UN CORPS DE CHAUDIERE 1 METALLIQUE ET AU MOINS UNE ELECTRODE 2 SUSCEPTIBLE DE PROVOQUER L'ELEVATION DE TEMPERATURE DE L'EAU PAR CONDUCTION ELECTRIQUE DE CELLE-CI. LE CORPS DE CHAUDIERE 1 COMPORTE SUR SA PAROI INTERNE UN REVETEMENT 3 EN MATERIAU ISOLANT ELECTRIQUE INERTE A LA GERMINATION DE DEPOT CALCAIRE. L'ELECTRODE 2 EST CONSTITUEE EN UN MATERIAU NEUTRE A L'ELECTROLYSE D'UNE SOLUTION DE CHLORURE DE SODIUM. APPLICATION A LA REALISATION DE CHAUDIERES A ELECTRODE IMMERGEE OU A JET D'EAU DANS LE DOMAINE INDUSTRIEL OU DOMESTIQUE.

Description

La présente invention est relative à une chaudière à chauffage direct pour la production de vapeur et/ou d'eau chaude.

A ltheure actuelle, les chaudières utilisées pour la production de vapeur et/ou d'eau chaude à l'échelle industrielle nécessitent l'emploi d'une eau correctement traitée afin d'assurer un fonctionnement convenable et d'empêcher notamment un entartrage et une corrosion trop importants des circuits au contact de l'eau.

De manière générale, quelque soit le combustible utilisé dans le brûleur de chaudières à combustion l'eau doit être désoxygénée, décarbonatée, déminéralisée.

En outre, dans le cas de chaudières électriques du type à chauffage direct, ces traitements doivent être réalisés de façon à maintenir un degré de conductibilité électrique suffisant de l'eau traitée afin de permettre un fonctionnement convenable de ce type de chaudières dans lesquelles l'élévation de température de l'eau souhaitée et la vaporisation de celle-ci dans le corps de chaudière sont obtenues par conduction électrique directe de l'eau.

L'ensemble de ces traitements nécessitent bien entendu la mise en oeuvre d'installation importantes et coûteuses.

En outre, il est nécessaire de prévoir un entretien systématique régulier des circuits correspondants lesquels nécessitent l'arrêt au moins temporaire des installations.

La chaudière à chauffage direct objet de la présente invention a pour but de remédier aux inconvE- nients précités par la mise en oeuvre d'installations dans lesquels l'ensemble des traitements sont supprimés.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une chaudière à chauffage direct directement alimentée en eau brute.

Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'une chaudière à chauffage direct dans laquelle les circuits d'alimentation électrique peuvent être considérablement simplifiés.

La chaudière à chauffage direct-pour la production de vapeur et/ou d'eau chaude objet de l'invention comprend un corps de chaudière métallique et au mois une électrode susceptible de provoquer l'élévation de température de l'eau par conduction électrique de celle-ci ; elle est remarquable en ce que le corps de chaudière comporte sur sa paroi interne un revêtement en matériau isolant électrique inerte à la germination de dépit calcaire, l'électrode étant constituée en un matériau neutre à l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium.

L'invention trouve application à tout type de chaudière à chauffage direct, à utilisation industrielle ou domestique.

Elle sera mieux comprise à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels
es Figures la et lb représentent respectivement un schéma de principe et un détail de réalisation de la chaudière conformément à l'invention ;;
Les Figures 2a, 2b et 2c représentent, en coupe en ce qui concerne les Figures 2a et 2b un premier mode de réalisation d'une chaudière du type chaudière à fluide complètement brassé conforme à l'invention et d'un détail de réalisation de celle-ci, la Figure 2c représentant un schéma électrique équivalent de la chaudière telle que représentée en Figure 2a
La Figure 3 représente en coupe transversale en a, b, c, différentes positions d'une variante de réalisation particulièrement avantageuse d'une chaudière conformément à la présente invention
La Figure 4 représente en coupe longitudinale en a) et selon une vue de dessus en b) -de la vue en a), une chaudière du type à autocirculation conformément à la présente invention.

L'invention sera tout d'abord décrite dans son principe en liaison avec les Figures la et lb représentées au dessin.

Conformément aux Figures précitées, la chaudière objet de l'invention comprend un corps de chaudière 1 métallique et au moins une électrode 2 susceptible de provoquer l'élévation de température de l'eau par conduction électrique de celle-ci. Conformément à l'invention, le corps de chaudière 1 comporte sur sa paroi interne un revêtement 3 en matériau isolant électrique inerte à la germination de dépots calcaires.

La ou les électrode(s) 2 sont constituées en un matériau neutre à l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium.

Par chaudière à chauffage direct, on entend tout type de chaudière électrique comportant soit des électrodes immergées, ainsi que représenté en Figure la, soit une électrode 2 sur laquelle différents jets d'eau sont dirigés, chaque jet étant bien entendu capable d'assurer la conduction d'un courant électrique permettant l'élévation de température de l'eau et la vaporisation de celle-ci.

De préférence, le matériau constituant le revêtement 3 de la paroi interne du corps 1 de la chaudière est du type polytétrafluoréthylène ou ses dérivés.

En fait, le revêtement interne de la paroi du corps de chaudière 1 peut être constitué par tout matériau plastique à base de molécules formées de chaines de carbone fluoré telles que PTFE ou polytétrafluoréthylène précité, P.F.A ou, copolymère à base de perfluoroalcoxy, F.E.P ou polyéthylène/polypropylène perfluoré, composés bien connus sous le nom des différentes marques déposées "Téflon", "Hostaflon", "Soréflon". Ces matériaux peuvent être utilisés en raison de leur résistance à de-nombreux produits corrosifs à haute température. En particulier, un matériau tel que le polytétrafluoréthylène utilisé pour la fabrication des enceintes de réacteurs chimiques chemisés intérieurement, apparat plus particulièrement adapté en raison des conditions extrêmes de fonctionnement de ces réacteurs, lesquelles se situent aux environ de 2500C et 25 bars.Ces conditions sont compatibles avec les conditions de fonctionnement d'une chaudière électrique conforme à l'invention
Des essais effectués à des températures de l'ordre de 1000C et à pression atmosphérique n'ont révélé sur les parois d'une enceinte en PTFE ni la germination de tartre sur cesdites parois ni l'apparition de corrosion. En outre, la corrosion par les chlorures, inévitable en cas d'emploi d'eau brute c'est-à-dire d'eau non traitée, des parois d'acier d'une chaudière classique orientent de préférence le choix du revêtement en un matériau plastique fluoré.

Le matériau neutre à l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium constitutif d'une ou des électrode(s) est de préférence un matériau constitutif des anodes employé dans l'électrolyse de cette solution.

Lors des essais précités, de bons résultats ont été obtenus avec des matériaux tels que le titane revêtu d'un dépôt d'oxyde de titane et de ruthénium ou même le titane revêtu d'un dépôt de platine. Les résultats les plus intéressants s'obtiennent au moyen des électrodes constituées en titane revêtu d'un dépôt d'oxyde de titane et de ruthénium, ces électrodes étant de structure analogue aux anodes couramment employées dans l'électrolyse des solutions chlore/soude et se comportent parfaitement en présence de courants alternatifs. Ces électrodes sont connues habituellement sous le nom de D.S.A. ou en langage anglo-saxon Dimensionally Stable Anodes.

Les électrodes du type D.S.A. précité n'ont, au cours des essais effectués, manifesté aucun vieillissement apparent, aucun dépôt calcaire ne s'étant non plus formé en surface de ce type d'électrode. Une finition très soignée de ce type d'électrode au niveau des bords correspondants de l'électrode permet de réduire à l'état de trace la formation de poudre noire apparaissant au fond de l'enceinte d'essai.

Le deuxième type d'électrode utilisée, une électrode de titane recouverte d'un dépôt de platine d'environ 20 ssm,a permis de constater un comportement convenable de l'électrode aux essais en-dehors d'un léger noircissement de la surface.

Les deux types d'électrodes précitées permettent en conséquence la mise en oeuvre d'une chaudière à chauffage direct conforme à l'invention en raison de leur neutralité au dépôt calcaire et également de l'absence sensible de corrosion au cours des essais.

Ainsi, la chaudière à chauffage directe objet de l'invention peut, de manière particulièrement avantageuse, être alimentée directement en eau brute dans la mesure où,au cours du fonctionnementl le tartre ou calcaire ne se dépose pas sur les électrodes et où le reste de la chaudière comporte un revêtement interne, lequel ne permet pas non plus la germination du calcaire sur les paroi de celui-ci. Ainsi qu'il apparat en outre en Figure la, le corps de chaudière 1 peut de préférence être muni d'une prise de purge 4 destinée à permettre l'évacuation du précipité calcaire lequel est en formation dans le corps de la chaudière c'est-à-dire, au sein de l'eau soumise à l'échauffement.En fait, la prise de purge 4 peut de préférence, mais de manière non limitative, être située au point sensiblement le plus bas du corps de chaudière 1 afin de permettre une évacuation aisée du précipité. L'eau de purge issue de la prise de purge 4 passe ensuite dans un décanteur qui assure la séparation du précipité calcaire puis dans une cellule de mesure de conductibilité de l'eau.

Sur la Figure la, le décanteur et la cellule de mesure de conductibilité ne sont pas représentés. Bien entendu, la mesure de la conductibilité de l'eau de purge peut être avantageusement utilisée conformément à la chaudière objet de l'invention afin de maintenir une conductibilité constante de l'eau dans le corps de chaudière. Le maintien de la conductibilité constante de l'eau dans le corps de chaudière 2 peut être effectué soit par débit variable de l'eau d'alimentation de la chaudière et de condensat issu de la vaporisation de l'eau, soit par un débit plus ou moins important de purge dans le cas où il n'y a pas de retours de condensats.. Le maintien de la conductibilité constante de l'eau n'est pas décrit ni dans son procédé ni dans son mode de réalisation car ne faisant pas partie de l'objet de la présente invention.Il peut en tout état de cause être assuré au moyen d'un circuit de régulation du type classique capable à partir de mesure de conducti bilité électrique de l'eau de purge précitée d'établir un apport en conséquence, par exemple d'eau d'alimentation, afin d'assurer, au moyen de l'apport précité conduit avantageusement par un processeur de gestion et d'un logiciel correspondant, le maintien de la concentration ionique et en définitive de la conductibilité souhaitée de l'eau.

Un mode de réalisation particulièrement avantageux de la chaudière conformément à l'invention sera maintenant décrit en liaison avec les Figures 2a, 2b et 2c. Conformément à ce mode de réalisation, la chaudière comporte un nombre d'électrodes notées 21 22 et 23 par exemple multiple de 3. De préférence, les électrodes forment des faisceaux, chaque faisceau étant connecté à une phase du réseau d'alimentation en énergie électrique.

On comprendra bien entendu que ce mode de réalisation est particulièrement adapté en vue d'une alimentation en énergie électrique de la chaudière à partir d'un réseau polyphasé,tel que par exemple un réseau triphasé,ou dans le cas de l'existance de six électrodes par exemple à partir d'un réseau hexaphasé. Le mode de réalisation de la chaudière objet de l'invention précité dans lequel l'alimentation des électrodes est effectuée à partir du réseau d'alimentation en énergie électrique poly phasé est particulièrement intéressant pour les raisons ci-après.

La mise en oeuvre d'un revêtement interne en matériau plastique du corps de chaudière a pour conséquence de provoquer une isolation totale de l'eau de chaudière de la terre d'une part et de la masse de la chaudière d'autre part. Bien entendu, le corps de chaudière 1 comprend une sortie-vapeur placé sur la Figure 2a sur la partie haute du corps de chaudière 1 et une entrée d'eau d'alimentation 6 située par exemple et de façon non limitative en dessous du niveau de l'eau contenue dans la chaudière en fonctionnement normal.

Un schéma équivalent électrique de la chaudière tel que représenté en Figure 2a est en outre représenté en Figure 2c. Les tensions triphasées sont notées U1, U2,
U3 sur la Figure 2c. Ces tensions peuvent avoir une amplitude de l'ordre de 5 à 6 kV compatibles avec une résistance diélectrique du revêtement de 16 à 26 kV par Mn d'épaisseur en ce qui concerne le polyétrafluoréthylène notamment, celui-ci pouvant avoir une épaisseur de 2 mm.

Les résistances de charge des électrodes 21 22 et 23 sont notées respectivement r, r', r" ces résistances variant avec la charge et avec le dégagement de bulles de vapeur provoquées par la vaporisation de l'eau au cours de la conduction électrique de celle-ci. La charge de chaque électrode est en fait constituée par la masse d'eau contenue dans la chaudière, la conduction s'effectuant le long des lignes de courants par rapport à un point neutre fictif situé dans la masse d'eau contenue dans la chaudière. En raison du déséquilibre entre les phases et les courants correspondants des équilibres dus notamment aux conditions de charge et des valeurs de résistance r, r', r", la tension du point neutre fictif N située dans la solution,c'est-à-dire dans l'eau contenue dans la chaudière, peut atteindre une valeur élevée.Cette tension de neutre fictif introduit en fait un courant de fuite, courant homopolaire,par les canalisations de liaison reliées à la chaudière, respectivement à la sortie de vapeur 5, à l'entrée d'eau d'alimentation 6, et également à la sortie de purge 4. Sur la Figure -2c, les résistances électriques de ces canalisations ont été notées R, R', R", ces résistances étant respectivement reliées à la tension de référence de l'installation.

Conformément à l'objet de l'invention, il est bien entendu avantageux de limiter la valeur du courant de fuite ou courant homopolaire.

Afin de limiter le courant de fuite précité, la sortie-vapeur 5,constituée par un tube d'acier chemisé intérieurement d'un revêtement de polytétrafluoréthylène, peut être munie d'un dispositif de surchauffe de la vapeur destiné à éviter la formation de condensat , ce condensat étant susceptible de diminuer la résistance électrique équivalente R de la sortie de vapeur précitée. Le dispositif de surchauffe n'est pas représenté sur la Figure 2a, il peut cependant être réalisé à titre d'exemple non limitatif au moyen de colliers chauffants électriques extérieurs assurant une légère surchauffe de la vapeur de 2 à 30C. Dans ces conditions, la résistance R équivalante à la sortie-vapeur est élevée et le courant de fuite engendré par cette résistance équivalente est négligeable. De la même manière, l'entrée d'eau d'alimentation 6 et la sortie d'eau de purge 4 sont de préférence dimensionnées de façon à constituer des voies électriquement conductrices de résistance équivalente R' et R" suffisante; A titre d'exemple non limitatif, l'injection d'eau d'alimentation peut être constituée au moyen d'un long tube chemisé de polytétrafluoréthylène. Dans le cas d'une chaudière de 3 MW de puissance, l'alimentation en eau de la chaudière étant effectuée avec une vitesse de circulation de l'eau limitée à 2 m/s et l'entrée d'eau ayant une section de 5 cm2 environ,le courant de fuite dû à cette entrée d'alimentation en eau peut être limité à 50 mA pour un tube constituant l'entrée d'eau d'alimentation 6 d'une longueur de 2 m, la tension de neutre N étant de l'ordre de 1000 V.

Pour une même chaudière de puissance de 3 MW, de section de passage de la sortie d'eau de purge 4 est de l'ordre de 2 cm2 et la longueur de tube nécessaire de 2 m permet d'assurer un courant de fuite plus faible.

Dans le cas d'un fonctionnement à régulation automatique de la conductibilité électrique de l'eau contenue dans la chaudière, la purge continue nécessaire à l'évacuation du précipité calcaire formé dans la chaudière entraîne une perte de chaleur non négligeable.

Afin de limiter cette perte de chaleur, la canalisation de sortie d'eau de purge 4 est disposée au voisinage de la canalisation d'entrée d'eau d'alimentation en vue de constituer avec celle-ci un échangeur de chaleur ou réchauffeur. En fait, ainsi que représenté Figure 2b, l'eau de purge circule à contre-courant dans un tube de polytétrafluoréthylène 4 inséré dans le tube d'eau d'alimentation 6. Cette disposition permet de manière avantageuse de récupérer la chaleur de l'eau de purge en préchauffant l'eau d'apport. En outre, le tube d'acier 6 constituant la canalisation d'amenée de l'eau d'alimentation de la chaudière peut être munie d'un revêtement calorifugé 60 permettant d'éviter encore la perte de chaleur de l'eau d'alimentation par rapport au milieu extérieur.

Compte tenu des considérations précédentes, les voies d'alimentation en eau de la chaudière, la voie de purge et la voie de sortie de vapeur constituant des voies électriquement conductrices de résistance élevée, ainsi que décrit précédemment, les électrodes 21 22, 23 ou faisceaux d'électrodes peuvent de manière particulièrement avantageuse être directement connectées aux phases respectives du réseau. Cette disposition conforme à l'objet de l'invention permet en particulier d'éviter l'utilisation d'un transformateur de liaison ou d'isolement à neutre sorti normalement nécessaire dans le cas où le courant de fuite ou courant homopolaire ne peut être réduit.Cette disposition apparaît particu- lièrement avantageuse en raison des coûts importants de ce type d'appareillage nécessaire pour assurer une connexion électrique convenable correspondante.

Afin d'assurer un fonctionnement à caractère souple de la chaudière objet de l'invention, des moyens de réglage de la charge électrique de chaque électrode, charge constituée par l'eau conductrice dans le corps de chaudière, sont prévus au niveau de ce dernier. Sur la Figure 2a, ces moyens de réglage sont notés essentiellement 71 72 73 en liaison avec les électrodes correspondantes 21 22 et 23. Par moyens de réglage de la charge prévus au niveau du corps de chaudière il faut comprendre tout moyen de réglage capable d'assurer un réglage de la conductibilité de l'eau contenue dans la chaudière par des moyens autres que le réglage de la tension effectivement appliquée aux électrodes.Ainsi qu' il apparaît en outre sur la
Figure 2a, la chaudière peut avantageusement être constituée d'un tube horizontal 10 formant collecteur et d'au moins un multiple de 3 tubes auxiliaires notés 11, 12, 13 débouchant à une de leurs extrémités sur une génératrice du tube formant collecteur 10. En outre, les électrodes 21 22, 23 peuvent être disposées à l'extrémité libre de chacun des tubes auxiliaires précités. Bien entendu et de façon non limitative, les électrodes sont représentées à la base même de l'extrémité libre de ses tubes.Cependant, ces mêmes électrodes peuvent être disposées par exemple au niveau de la surface latérale des tubes auxiliaires li, 12, 1 à la base de ceux-ci de façon,si nécessaire, à laisser libre à la partie la plus basse de la base correspondante tout emplacement nécessaire à une prise de purge 4 éventuelle . Ainsi qu'il apparaît en outre en Figure 2a, les moyens de réglage de la charge sont constitués par des éléments, notés 71 72' 73,en matériau inerte non conducteur électriquement. Ces éléments ont par exemple une section efficace différente inférieure à celle des tubes auxiliaires correspondants 11, 12, 13 et sont reliés entre eux au moyen par exemple d'une chaîne.Chaque alignement d'éléments reliés par une chaîne peut être introduit sélectivement dans les tubes auxiliaires verticaux correspondants lil 12, 13. Bien entendu, les tubes auxiliaires 11, 12, 13 sont verticaux et disposés à la base du tube collecteur 10. L'introduction des éléments inertes dans chacun des tubes simultanément peut être effectuée au moyen d'un moteur d'entrai- nement 8 solidaire d'un axe 80 sur lequel les alignements inertes sont fixés. Le moteur peut entraîner l'enroulement ou le déroulement de ces alignements et l'introduction de ceux-ci à une profondeur dans les tubes déterminée.

L'introduction des éléments précités dans les tubes correspondants 11, 12, 13 permet d'obtenir la variation de charge de la chaudière par réduction de la section de passage du courant alternatif d'une part s'opposant à l'évacuation des bulles formées par la vaporisation de l'eau et par augmentation correspondante du taux de vide dans l'eau contenue dans les tubes auxiliaires. L'ensemble de ces deux effets se conjugue pour accroître la résistance de la colonne d'électrolyte constituée par l'eau conductrice renfermée dans chaque tube auxiliaire.

A titre d'exemple non limitatif, les éléments inertes peuvent être constitués par des sphères en polytétrafluoréthylène de diamètre variable.

Une variante particulièrement avantageuse de réalisation de la chaudière telle que représentée en
Figure 2a sera décrite en liaison avec la Figure 3.

Conformément à cette figure, laquelle est une vue en coupe transversale de la chaudière représentée en Figure 2a , les tubes auxiliaires îîî 12 13 débouchant sur le tube collecteur 10 sont coudés. L'ensemble constitué par le tube collecteur 10 et les tubes auxiliaires 11, 12, 13 ou une pluralité de ceux-ci et mobiles en rotation autour de l'axe longitudinal du tube collecteur 10. On comprendra bien entendu que les tubes représentés en a, b, c, de la Figure 3 représentent en fait le même tube auxiliaire, le tube 11 par exemple, dans le plan de coupe pour différentes positions en rotation de l'ensemble autour de l'axe longitudinal précité.En outre, bien que non représentée sur la Figure 3, la chaudière comporte également des moyens de déplacement en rotation de l'ensemble de façon à régler l'inclinaison par rapport à l'horizontale des tubes auxiliaires 11, 121 13 et la charge électrique des électrodes correspondantes 21, 22 ou 23. Les moyens de déplacement en rotation de l'ensemble peuvent être constitués de manière avantageuse1 par exemple, par le moteur déjà décrit en liaison avec la Figure 2a lequel peut être adapté de façon à permettre la rotation de l'ensemble par rapport à un bâti fixe non représenté.

Le coudage des tubes auxiliaires 11, 12, 131 et l'orientation en rotation de l'ensemble par rapport à l'axe longitudinal du tube collecteur lo permettent ainsi qu'il sera décrit ci-après le réglage de la charge électrique pour chaque électrode 21, 22, 23.

Ainsi que représenté en Figure 3a, une inclinaison d'un angle a positif, le sens positif correspondant au sens trigonométrique,de l'axe d'entrée du tube auxiliaire considéré le tube 11 sur le collecteur lo a pour effet, pour une courbure convenable et une longueur suffisante du tube auxiliaire 1 de permettre en fait la séparation entre l'eau conductrice contenue dans le tube collecteur 10 et l'eau dite résiduelle restant, du fait de la courbure du tube auxiliaire 11, au niveau de l'électrode correspondante 21.Dans ces conditions de positions, le tube de courant conducteur entre l'électrode 21 et le point neutre virtuel situé normalement dans le tube collecteur 10 est interrompu et l'impédance de charge appliquée à l'électrode correspondante 21 est quasiment infinie du fait de l'existance notamment du revêtement 3 sur la paroi interne de la cuve. Dans cette position, la chaudière est arrêtée.

Ainsi qu'il est au contraire représenté en
Figure 3b, le tube de courant assurant la conduction entre l'électrode 21 et le point neutre N situé normalement dans l'eau contenue dans le tube collecteur 10 est reconstitué,l'échauffement correspondant de l'eauauniveau de ce tube de courant provoquant 1 'évaporation de celle-ci et l'apparition de bulles. On notera bien entendu que la charge appliquée effectivement à l'électrode 21 est déterminée en fait par la hauteur du niveau de liquide ou d'eau par rapport à la base de l'entrée du tube auxiliaire sur le collecteur 1O, hauteur qui délimite effectivement les dimensions du tube de courant de conduction. Sur la
Figure 3b, l'inclinaison est prise arbitraitement égale à zéro, a = 0.Enfin ainsi qu'il apparait en Figure 3c, pour une inclinaison a négative de l'axe d'entrée du tube auxiliaire 11 par rapport à l'horizontale, l'eau contenue dans le corps de chaudière et en particulier dans le collecteur lo remplit la totalité du tube auxiliaire et et la conduction maximale, c'est-à-dire la section maximale du tube de courant correspondant est ainsi obtenue. Bien entendu, il est possible d'obtenir toute variation de charge continue par mise en position correspondante de l'ensemble à des valeurs d'angle a intermédiaires aux valeurs extrêmes représentées à la Figure 3.

On notera que pour l'ensemble des positions de fonctionnements telles que représentées à la Figure 3, ainsi que pour les positions intermédiaires , la conduction par tube de courant est assurée de façon que au niveau de l'électrode correspondante 21, cette conduction s'effectue à surface de conduction constante, ce qui permet bien entendu une utilisation de la surface totale de l'électrode.

En conséquence, en fonction de l'intensité et de la charge effectivement appliquée aux électrodes, la densité de courant est minimale, ce qui ne peut être réalisé lors de l'utilisation de tubes auxiliaires droits.

Enfin, la disposition externe de variation de charge, telle que représentée en Figure 3, permet également d'éliminer tout passage étanche au niveau du collecteur horizontal 10.

Une chaudière conforme à l'objet de la présente invention sera maintenant décrite dans le cas d'une chaudière de type chaudière compacte à auto-circulation en liaison avec la Figure 4.

Selon ce mode de réalisation particulier, la chaudière objet de l'invention comprend un tube central noté 40 sensiblement vertical et formant le corps 1 de la chaudière. Une colonne centrale 41 est disposée à l'intérieur du tube central 40 coaxialement à celui-ci et avec le corps de chaudière 1. La colonne centrale peut être constituée en un matériau électriquement isolant. Bien entendu, le revêtement en matériau plastique du type polytétrafluoréthylène 3 est formé sur l'ensemble du tube central 40. De préférence mais de façon non limitative, la colonne centrale 41 présente une section sensiblement conique. Une partie mobile notée 42 dont le profil en coupe longitudinale est complémentaire de celui de la colonne centrale 41 est en outre prévue.La partie mobile 42 est adaptée à coulisser à l'intérieur du tube central 40 de façon à pouvoir faire varier le débit d'eau conductrice et en conséquence la charge dans l'espace compris entre la colonne-centrale et la partie mobile. Le tube central 40 est pourvu au voisinage de sa base de trois piquages,ainsi que représenté en Figure 4b,disposés de préférence à 1200 les uns des autres au niveau desquels les électrodes 21, 22 et 23 sont fixées ainsi que représenté en Figure 4a. La partie mobile 42 est rendue mobile à coulissement dans le tube central 40 au moyen d'un système de treuil représenté en 9, le treuil 9 pouvant lui-même être entrainé par un moteur non représenté sur la Figure 4.Ainsi qu'il apparait en outre sur la Figure 4a, la sortie de vapeur 5 et l'entrée d'eau 6 peuvent par exemple et de préférence, mais de manière non limitative, être prévues en partie supérieure du tube central 40 au niveau de l'axe du treuil 9. En outre, la sortie de purge 4 peut avantageusement être prévue à la base de la colonne centrale et et du tube central 40. La colonne centrale 41 peut être constituée par exemple par une résine fluorée ou en céramique.

La circulation interne de l'eau contenue dans la chaudière ou solution dite électrolyte, cette eau étant conductrice, s'effectue par un phénomène connu sous le vocable anglo-saxon de "gas-lift".La couronne centrale continent la colonne descendante d'électrolyte, elle ne renferme que quelques bulles de vapeur issues de la partie inférieure de la chaudière. La colonne montante d'électrolyte ou d'eau se trouve délimitée par la partie externe de la colonne centrale 41 fixe et la partie interne de la partie mobile 42. Les bulles de vapeur formées par la vaporisation se dégagent principalement dans les zones remplies de solution situées entre les électrodes : l'espace annulaire horizontal situé au niveau des électrodes, la partie conique supérieure, des canaux inférieurs notés 100 irrigant les électrodes.

Cette disposition entraîne un renouvellement permanent de la solution ou électrolyte au niveau des électrodes. La descente de la partie mobile 42 réduit l'espace disponible entre la colonne centrale fixe et sa propre partie conique. Elle masque progressivement les électrodes. En conséquence, elle s'oppose à l'évacuation des bulles de vapeur et accroît le taux de vide la résistance électrode à électrode s'accroit. Le mouvement de l'écran ou partie mobile 42 peut être réalisé à l'aide du treuil précité, ce dernier étant raccordé au moteur non représenté déjà cité au moyen d'un passage étanche isolé d'un côté et fixé à un palier s'appuyant sur le piquage de sortie de vapeur par exemple ainsi que représenté en Figure 4a.

On a ainsi décrit une chaudière électrique à chauffage direct conforme à l'objet de l'invention particulièrement avantageuse dans la mesure où l'alimentation en eau de ces chaudières peut être effectuée en eau brute c'est-à-dire en l'absence de tout traitement préalable de cette eau. Les types de chaudières décrits ne sont pas limités aux chaudières compactes à fluide parfaitement brassé ou aux chaudières compactes à autocirculation. L'invention couvre également les chaudières à jets multiples, la seule adaptation consistant à envi sager l'emploi d'une pompe centrifuge capable d'assurer la circulation de l'eau ainsi qu'il est représenté en
Figure lb. Dans ce mode de réalisation, la pompe doit être parfaitement étanche et isolée sous plusieurs milliers de Volts par rapport à l'électrode permettant d'assurer la conduction des jets d'eau. Le ou les tubes permettant la formation des jets peuvent être reliés électriquement au réseau, ainsi que représenté en figure lb, de façon à assurer avec la ou les électrodes le circuit d'échauffement.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1.- Chaudière à chauffage direct pour la production de vapeur et/ou d'eau chaude, comprenant un corps de chaud-ière métallique et au moins une électrode susceptible de provoquer l'élévation de température de l'eau par conduction électrique de celle-ci, caractérisée en ce que ledit corps de chaudière comporte sur sa paroi interne un revêtement en matériau isolant électrique inerte à la germination de dépôt calcaire, ladite électrode étant constituée en un matériau neutre à l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium.

2.- Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau constituant le revêtement de la paroi interne du corps de chaudière est du polytétrafluoréthylène ou ses dérivés.

3.- Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau neutre à l'électrolyse d'une solution de chlorure de sodium est un matériau constitutif des anodes employées dans l'électrolyse de ladite solution, matériau tel que le titane revêtu d'un dépôt d'oxydes de titane et de ruthénium ou d'un dépôt de platine.

4.- Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de chaudière comprend une prise de purge destinée à permettre-l'évacua- tion du précipité calcaire en formation dans le corps de chaudière.

5.- Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre d'électrodes multiple de trois, formant des faisceaux, chaque faisceau étant connecté à une phases du réseau d'alimentation en énergie électrique.

6.- Chaudière selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'eau contenue dans le corps de chaudière étant électriquement isolée de celui-ci par le revêtement, ledit corps de chaudière comprend

- une sortie vapeur munie d'un dispositif de surchauffe destiné à éviter la formation de condensats,

- une entrée d'eau d'alimentation,

l'entrée d'eau d'alimentation et la sortie d'eau de purge étant dimensionnées de façon à constituer des voies électriquement conductrices de résistance suffisante.

7.- Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que la canalisation de sortie d'eau de purge est disposée au voisinage de la canalisation d'entrée d'eau d'alimentation en vue de constituer avec celle-ci un échangeur de chaleur.

8.- Chaudière selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que lesdites électrodes ou faisceaux d'électrodes sont directement connectés aux phases respectives du réseau.

9.- Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens de réglage de la charge électrique de chaque électrode, charge constituée par l'eau conductrice dans le corps de chaudière, sont prévus au niveau de ce dernier.

10.- Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un tube horizontal, formant collecteur, et d'au moins un multiple de trois tubes auxiliaire débouchant, à une de leur extrémité, sur une génératrice du tube formant collecteur.

11.- Chaudière selon la revendication 10, caractérisée en ce que les électrodes sont disposées à l'extrémité libre de chacun des tubes auxiliaires.

12.- Chaudière selon les revendications 10 et 11, caractérisée en ce que les tubes auxiliaires débouchant sur la génératrice du collecteur sont verticaux.

13.- Chaudière selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de réglage de la charge sont constitués par des éléments en matériau inerte, non conducteurs électriquement, lesdits éléments ayant une section efficace différente inférieure à celle des tubes auxiliaires verticaux et pouvant être introduits sélectivement dans ces derniers.

14.- Chaudière selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisée en ce que les tubes auxiliaires débouchant sur le tube collecteur sont coudés, l'ensemble étant mobile en rotation autour de l'axe longitudinal du tube collecteur.

15.- Chaudière selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de déplacement en rotation dudit ensemble de façon à régler l'inclinaison,par rapport à l'horizontale,desdits tubes auxiliaires et la charge électrique des électrodes.

16.- Chaudière selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend

- un seul tube central sensiblement vertical formant le corps de la chaudière

- une colonne centrale coaxiale avec le corps de la chaudière, en matériau électriquement isolant

- une partie mobile dont le profil en coupe longitudinale est complémentaire de celui de la colonne, la partie mobile étant adaptée à coulisser à l'intérieur du tube central de façon à pouvoir faire varier le débit d'eau conductrice, et en conséquence la charge, dans l'espace compris entre la colonne centrale et la partie mobile.