EP0952240B1 - Dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau - Google Patents

Dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau Download PDF

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EP0952240B1 EP99400509A EP99400509A EP0952240B1 EP 0952240 B1 EP0952240 B1 EP 0952240B1 EP 99400509 A EP99400509 A EP 99400509A EP 99400509 A EP99400509 A EP 99400509A EP 0952240 B1 EP0952240 B1 EP 0952240B1
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C23F13/08—Electrodes specially adapted for inhibiting corrosion by cathodic protection; Manufacture thereof; Conducting electric current thereto

Definitions

  • the invention relates to a cathodic protection device for water heater.
  • thermowell is carried by a flange closing the tank of the water heater; this thermowell carries at its end a insulating support element for a non-consumable anode; said insulating element is through which said non-consumable anode so as to connect the non-consumable anode consumable to an electronic circuit thanks to an insulated conductor inside said audit glove finger.
  • This device is generally satisfactory, but presents the risk of degradation of the insulating support element by electrolytic oxidation of the water in the tank.
  • the object of the invention is to remedy this drawback, by improving the existing device, increasing the reliability and duration of use of the element support insulator.
  • the subject of the invention is a cathodic protection device for water heater, of the type comprising a tubular thermowell carrying at its end a insulating support element for a non-consumable anode, characterized in that a waterproof protective sheath is placed inside the tank, between the anode and the insulating element, so as to avoid degradation of the insulating element by electrolytic oxidation of the tank water.
  • a device according to the invention comprises a generally metallic thermowell 1, carrying an assembly with an element of insulating support 2 of an anode 3 of noble metal.
  • the noble metal anode 3 passes through the insulating support element 2 and is connected to a connector 4 connecting the metal anode 3 to a conductive wire insulated electric 5.
  • metallic material usable for anode 3 one can choose a material in the group comprising passivated ferritic stainless steels externally by electrochemical passivation, austenitic stainless steels externally passivated by electrochemical passivation, aluminum, ferrosilicon, platinum titanium, platinum niobium, platinum titanium and coated titanium a layer of metal oxide coating.
  • an anode is used 3 made of titanium or titanium coated on the outside with a metal oxide.
  • the anode 3 is connected by the connector 4 and the insulated conductor 5 to a current generator of a type known per se, for example type described in document EP 0 771 889 A1.
  • the end of the insulating support element 2 is attacked by electrolytic oxidation resulting from the passage of cathodic protection current in the tank water and disintegrates at the location where the anode 3 opens the insulating support element 2. This disintegration releases 6 small particles size which spread in the water of the tank for example by following the path of arrows 7.
  • This disaggregation is important for insulating support elements constituted by a protective cap made of elastomeric material.
  • a sealed protective sheath 8 is provided to be placed between the anode 3 and the insulating element 2, so as to avoid degradation of the insulating element 2 by electrolytic oxidation of the tank water.
  • the waterproof protective sheath 8 is advantageously a sheath composed of from two materials.
  • the first material forms a coating 9 radially interior, while the second material forms a covering 10 radially exterior applying the first coating 9 against the anode 3, so as to ensure sealing.
  • the first radially inner material has a melting temperature lower than that of the radially outer material: thus, during heating the sheath 8 to an intermediate temperature between the temperatures of fusion of the two materials, the first interior material melts and is applied against the anode 3 by the retraction of the second material.
  • the sheath thus formed is waterproof and encloses the anode 3 so as to avoid any slipping during the subsequent fitting through the insulating element 2.
  • the first material constituting the coating 9 is a fluorinated thermoplastic material
  • the second material is a polymer heat-shrinkable fluoride, for example polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the waterproof protective sheath 8 is interrupted over a length 1 for allow clamping and holding of the anode 3 by the insulating support element 2 and avoid the expulsion of the sheathed anode through the insulating element 2 during the rise in tank pressure.
  • the order of operations is as follows: we prepare everything first anode 3 and we apply the sheath made of two materials that we heats to ensure proper application of the sheath 8 on the anode 3 providing water tightness, even under pressure at the interface between anode 3 and the coating 9; then the sheathed anode is mounted in the connector or support of connection 4 with its insulated conductor 5.
  • the assembly carried out by forming the sheath, assembly to connector 4 and fitting of this assembly through the cap 2 is shown in a position prior to threading this assembly on the thermowell tube 1 by pushing in the direction of the arrow 11.
  • the tank can then be filled with water and is likely to increase in pressure when heating the water, since the seal will be automatically obtained by the external pressure exerted on the insulating cap 2. Indeed, this increase in pressure produces a contraction of the cap 2 by tightening the tube 1 and a contraction of the clamping part extending over a length 1 corresponding to the interruption of the sealed sheath 8. This contraction around the anode 3 prevents any expulsion of the sheathed anode through the fitting hole.
  • the invention thus makes it possible to avoid electrolytic oxidation of the cap. resilient 2, while ensuring pressure retention and tightness identical to that of the prior art.
  • the nature of the material or materials used to constitute the sheath 8 surrounding the metal anode 3 does not constitute an obstacle to the good sealing of the device, due to the preservation of a clamping length 1 ensuring direct contact of the anode metal and resilient cap material 2.

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Description

L'invention est relative à un dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau.
Le document EP 0 771 889 A1 décrit un dispositif de protection cathodique de chauffe-eau. Dans ce dispositif, un doigt de gant est porté par une bride d'obturation de la cuve du chauffe-eau ; ce doigt de gant porte à son extrémité un élément isolant de support d'une anode non consommable ; ledit élément isolant est traversé par ladite anode non consommable de manière à relier l'anode non consommable à un circuit électronique grâce à un conducteur isolé intérieur audit doigt de gant.
Ce dispositif donne généralement satisfaction, mais présente le risque d'une dégradation de l'élément isolant de support par oxydation électrolytique de l'eau de la cuve.
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, en perfectionnant le dispositif existant, en augmentant la fiabilité et la durée d'utilisation de l'élément isolant de support.
L'invention a pour objet un dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau, du type comportant un doigt de gant tubulaire portant à son extrémité un élément isolant de support d'une anode non consommable, caractérisé en ce qu'une gaine étanche de protection est placée à l'intérieur de la cuve, entre l'anode et l'élément isolant, de manière à éviter la dégradation de l'élément isolant par oxydation électrolytique de l'eau de la cuve.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention:
  • ladite gaine étanche de protection enserre l'anode extérieurement à l'élément isolant et sur une partie de la longueur d'emmanchement de l'anode à l'intérieur de l'élément isolant,
  • ladite gaine étanche de protection est une gaine composée à partir de deux matériaux, le premier matériau radialement intérieur présentant une température de fusion inférieure à celle du deuxième matériau radialement intérieur,, de manière à assurer un contact étroit de l'anode et du premier matériau par fusion du premier matériau et application du premier matériau fondu contre l'anode par thermorétraction du deuxième matériau,
  • le premier matériau est un matériau thermoplastique fluoré,
  • le deuxième matériau est un polymère fluoré thermorétractable,
  • la gaine étanche de protection est interrompue pour permettre un serrage et un maintien de l'anode par l'élément isolant et éviter l'expulsion de l'anode à travers l'élément isolant lors de la montée en pression de la cuve,
  • l'anode est une anode en titane ou en titane revêtu extérieurement d'un oxyde métallique ou tout autre matériau passivable,
  • la gaine étanche de protection est appliquée sur l'anode avant emmanchement de l'anode gainée à travers l'élément isolant,
  • ranode gainée est montée dans un support de connexion avant emmanchement de l'anode jusqu'à une position de butée dudit support de connexion sur l'élément isolant,
  • le montage comportant l'anode gainée emmanchée dans l'élément isolant jusqu'à une position de butée est ensuite enfilé sur le doigt de gant.
L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1 représente schématiquement une vue partielle en section diamétrale d'un dispositif de l'art antérieur,
  • la figure 2 représente schématiquement une vue agrandie analogue à la figure 1 illustrant le phénomène d'oxydation électrolytique,
  • la figure 3 représente schématiquement un assemblage d'anodes pour dispositif selon l'invention,
  • la figure 4 représente schématiquement une vue en section diamétrale d'un dispositif selon l'invention.
En référence aux figures 1 et 2, un dispositif selon l'invention comporte un doigt de gant 1 généralement métallique, portant un ensemble avec un élément de support isolant 2 d'une anode 3 en métal noble.
L'anode 3 en métal noble traverse l'élément 2 de support isolant et est raccordée à un connecteur 4 reliant l'anode métallique 3 à un fil conducteur électrique isolé 5.
A titre de matériau métallique utilisable pour l'anode 3, on peut choisir un matériau dans le groupe comportant les aciers inoxydables férritiques passivés extérieurement par passivation électrochimique, les aciers inoxydables austénitiques passivés extérieurement par passivation électrochimique, l'aluminium, le férrosilicium, le titane platiné, le niobium platiné, le titane platiné et le titane revêtu d'une couche de revêtement d'oxyde métallique. De préférence, on utilise une anode 3 en titane ou en titane revêtu extérieurement d'un oxyde métallique.
De manière connue en soi l'anode 3 est reliée par le connecteur 4 et le conducteur isolé 5 à un générateur de courant de type connu en soi, par exemple du type décrit dans le document EP 0 771 889 A1.
Sur la figure 2, l'extrémité de l'élément 2 de support isolant est attaqué par oxydation électrolytique résultant du passage du courant de protection cathodique dans l'eau de la cuve et se désagrège à l'emplacement où l'anode 3 débouche de l'élément 2 de support isolant. Cette désagrégation libère des particules 6 de petite taille qui se répandent dans l'eau de la cuve par exemple en suivant le trajet des flèches 7.
Cette désagrégation est importante pour des éléments de support isolant constitués par un capuchon protecteur réalisé en matériau élastomère.
En référence à la figure 3, selon l'invention, une gaine 8 étanche de protection est prévue pour être placée entre l'anode 3 et l'élément isolant 2, de manière à éviter la dégradation de l'élément isolant 2 par oxydation électrolytique de l'eau de la cuve.
La gaine étanche 8 de protection est avantageusement une gaine composée à partir de deux matériaux. Le premier matériau forme un revêtement 9 radialement intérieur, tandis que le deuxième matériau forme un revêtement 10 radialement extérieur appliquant le premier revêtement 9 contre l'anode 3, de manière à assurer l'étanchéité.
De préférence, le premier matériau radialement intérieur présente une température de fusion inférieure à celle du matériau radialement extérieur : ainsi, lors du chauffage de la gaine 8 à une température intermédiaire entre les températures de fusion des deux matériaux, le premier matériau intérieur fond et est appliqué contre l'anode 3 par la rétraction du deuxième matériau. La gaine ainsi constituée est étanche et enserre l'anode 3 de manière à éviter tout glissement lors de l'emmanchement ultérieur à travers l'élément isolant 2.
Avantageusement, le premier matériau constituant le revêtement 9 est un matériau thermoplastique fluoré, tandis que le deuxième matériau est un polymère fluoré thermorétractable, par exemple un polytétrafluoréthylène (PTFE).
La gaine 8 étanche de protection est interrompue sur une longueur 1 pour permettre un serrage et un maintien de l'anode 3 par l'élément isolant 2 de support et éviter l'expulsion de l'anode gainée à travers l'élément isolant 2 lors de la montée en pression de la cuve.
Avantageusement, l'ordre des opérations est le suivant : on prépare tout d'abord l'anode 3 et on lui applique la gaine composée de deux matériaux que l'on chauffe pour assurer une bonne application de la gaine 8 sur l'anode 3 fournissant une étanchéité à l'eau, même sous pression à l'interface entre l'anode 3 et le revêtement 9 ; on monte ensuite l'anode gainée dans le connecteur ou support de connexion 4 muni de son conducteur isolé 5.
L'assemblage ainsi constitué et représenté à la figure 3 est ensuite emmanché à force par l'intérieur du capuchon ou élément isolant 2 de support jusqu'à ce que le support 4 de connexion vienne buter contre le bord de l'élément isolant.
En référence à la figure 4, le montage réalisé par formation de la gaine, assemblage au connecteur 4 et emmanchement de cet assemblage à travers le capuchon 2 est représenté dans une position préalable à l'enfilement de ce montage sur le tube 1 de doigt de gant par poussée dans le sens de la flèche 11.
Lorsque ce montage est complètement enfilé sur le doigt de gant 1, la position obtenue est analogue à celle représentée en référence à la figure 1.
La cuve peut alors être remplie d'eau et est susceptible de monter en pression lors du chauffage de l'eau, puisque l'étanchéité sera automatiquement obtenue par la pression extérieure exercée sur le capuchon isolant 2. En effet, cette augmentation de pression produit une contraction du capuchon 2 en serrant le tube 1 et une contraction de la partie de serrage s'étendant sur une longueur 1 correspondant à l'interruption de la gaine étanche 8. Cette contraction autour de l'anode 3 empêche toute expulsion de l'anode gainée à travers l'orifice d'emmanchement.
L'invention permet ainsi d'éviter l'oxydation électrolytique du capuchon résilient 2, tout en assurant un maintien et une étanchéité sous pression identique à celle de l'art antérieur.
La nature du ou des matériaux utilisés pour constituer la gaine 8 entourant l'anode métallique 3 ne constitue pas un obstacle à la bonne étanchéité du dispositif, du fait de la préservation d'une longueur 1 de serrage assurant un contact direct du métal de l'anode et du matériau du capuchon résilient 2.
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 de l'invention.

Claims (10)

  1. Dispositif de protection cathodique de cuve de chauffe-eau, du type comportant un doigt de gant (1) portant à son extrémité un élément isolant (2) de support d'une anode (3) non consommable, caractérisé en ce qu'une gaine étanche (8) de protection est placée entre l'anode (3) et l'élément isolant (2) à l'intérieur de la cuve, de manière à éviter la dégradation de l'élément isolant (2) par oxydation électrolytique de l'eau de la cuve.
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gaine étanche (8) de protection enserre l'anode (3) extérieurement à l'élément isolant (2) et sur une partie de la longueur d'emmanchement de l'anode (3) à l'intérieur de l'élément isolant (2).
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite gaine étanche (8) de protection est une gaine composée à partir de deux matériaux, le premier matériau radialement intérieur (9) présentant une température de fusion inférieure à celle du deuxième matériau radialement extérieur (10), de manière à assurer un contact étroit de l'anode (3) et du premier matériau (9) par fusion du premier matériau (9) et application du premier matériau (9) fondu contre l'anode par thermorétraction du deuxième matériau (10).
  4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le premier matériau (9) est un matériau thermoplastique fluoré.
  5. Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4,, caractérisé en ce que le deuxième matériau (10) est un polymère fluoré thermorétractable.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine étanche (8) de protection est interrompue pour permettre un serrage et un maintien de l'anode (3) par l'élément isolant (2) et éviter l'expulsion de l'anode (3) à travers l'élément isolant (2)lors de la montée en pression de la cuve
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anode (3) est une anode en titane ou en titane revêtu extérieurement d'un oxyde métallique ou tout autre matériau passivable.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine étanche (8) de protection est appliquée sur l'anode (3) avant emmanchement de l'anode (3) gainée à travers l'élément isolant (2).
  9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'anode (3) gainée (8) est montée dans un support (4) de connexion avant emmanchement de l'anode jusqu'à une position de butée dudit support de connexion (4) sur l'élément isolant (2).
  10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le montage comportant l'anode (3) gainée (8) emmanchée dans l'élément isolant (2) jusqu'à une position de butée est ensuite enfilé sur le doigt de gant (1).
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