FR3105265A3 - Anode améliorée pour la protection des réservoirs métalliques contre la corrosion - Google Patents
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Abstract
L’objet de cette invention est une anode à courant imposé (ACI) comprenant une tige (1) de distribution de courant imposé supportée par un ensemble comprenant un support (2) à l'intérieur duquel un insert est co-moulé par injection (3). Ladite tige (1) est de préférence en matériau composite à base de fibres de carbone, tandis que ledit insert (3) est en caoutchouc thermoplastique et permet l'union de ladite tige (1) audit support (2), ainsi que d'agir comme joint hydraulique de ladite anode (ACI) par rapport à la bride ou autre élément de support. Figure de l’abrégé : Figure n° 3
Description
L'objet de la présente invention est une anode à courant imposé, adaptée à la protection contre la corrosion des réservoirs métalliques contenant des liquides conducteurs, particulièrement adaptée à la protection cathodique des chauffe-eaux à accumulation, électriques ou au gaz.
Les dispositifs de protection cathodique à courants imposés sont utilisés depuis longtemps dans le secteur : pour une discussion exhaustive de leur structure et de leur fonctionnement dans les différents modes d'exploitation, on pourra se référer aux brevets n° EP1426467 et EP1904667 détenus par le demandeur de la présente demande de brevet.
Il suffit de rappeler ici comment la protection cathodique par courants imposés est obtenue en faisant circuler un courant continu dans l'eau depuis une première électrode (anode) jusqu'à la structure métallique de ce réservoir, qui fait office de seconde électrode (cathode) : la circulation de ce courant est obtenue en appliquant de l'énergie électrique au moyen d'un générateur externe, dont le pôle négatif est relié électriquement au réservoir métallique à protéger, tandis que le pôle positif est relié à l'anode, qui est isolée électriquement dudit réservoir.
La partie dédiée à la circulation du courant des anodes à courant imposé de l’état de la technique dans les chauffe-eaux à accumulation, est en matériau métallique, généralement du titane ou ses alliages, de préférence revêtue d'une couche d'oxydes métalliques mixtes pour améliorer la conductivité électrique et augmenter la résistance mécanique dans le temps.
Les figures 1A et 1B montrent une configuration possible d'une anode à courant imposé ACI selon l’état de la technique, comprenant :
- un support 2 en matériau diélectrique (généralement de la résine polymère de différentes sortes ou de la fibre de verre mélangée à du plastique thermodurcissable), adapté pour supporter une tige 1' de distribution de courant, ledit support 2 ayant une partie sensiblement supérieure 2.0, une partie 2.1 sensiblement intermédiaire, en forme d'écrou hexagonal, et une extrémité inférieure 2.2 filetée pour le vissage sur une bride de support (non représentée sur la figure) ;
- un joint annulaire G (par exemple du type joint torique), situé sous ladite partie sensiblement intermédiaire 2.1 dudit support 2, qui agit comme un joint hydraulique contre ladite bride de support ;
- un insert IN en acier, inséré dans le corps creux dudit support 2 et dépassant sous ladite extrémité inférieure 2.2 filetée dudit support 2 ; l'extrémité inférieure dudit insert IN agit comme un connecteur électrique pour la connexion du pôle positif du générateur de courant imposé ;
- ladite tige 1’ de distribution de courant (en matériau métallique tel que le titane ou ses alliages), étant insérée en partie dans ledit insert en acier IN, de laquelle elle reçoit le courant fourni par ledit générateur de courant imposé.
Le type d'anode à courant imposé ACI’ qui vient d'être décrit comprend donc quatre éléments à assembler, selon un processus qui prévoit les phases séquentielles suivantes :
- l'assemblage mécanique de la tige 1' en titane à l'insert en acier IN, typiquement par sertissage ou par des méthodes équivalentes ;
- co-moulage du support diélectrique 2 sur l'ensemble "tige 1' - insert IN" ;
- insertion du joint annulaire G sur l'ensemble co-moulé.
L’objet de la présente invention est de proposer une anode à courant imposé qui peut être produite avec un plus petit nombre de composants à assembler et selon un processus de production allégé.
Un autre objet de la présente invention, au moins pour certaines variantes, est de proposer un matériau innovant pour la réalisation d'une anode à courant imposé, qui amplifie les avantages en termes de durabilité, de résistance à la corrosion, de fabrication et de durabilité environnementale par rapport aux matériaux métalliques utilisés jusqu'à présent.
Ces objectifs et d'autres, qui deviendront clairs plus tard, sont atteints avec une anode à courant imposé ACI conformément à l’invention.
D'autres objectifs peuvent également être atteints grâce aux caractéristiques supplémentaires de modes particuliers de réalisation de l’invention.
Les caractéristiques de cette invention seront mieux comprises par la description suivante d'un mode de réalisation préféré, conforme aux revendications du brevet, et illustrée, à titre purement d’exemple et non limitatif, dans les dessins ci-joints, dans lesquels :
- [Fig. 1A] [Fig. 1B] Les figs 1A et 1B représentent une anode à courant imposé ACI’ de l’état de la technique comme décrit précédemment, respectivement selon une vue d'ensemble et une vue éclatée de ses composants constitutifs;
- [Fig. 2] La fig. 2 montre une vue en perspective d'une anode ACI selon l’invention;
- [Fig. 3] La fig. 3 est une vue latérale de l'anode ACI de la fig. 2;
- [Fig. 4] La fig. 4 représente en coupe latérale l'anode ACI selon l’invention;
- [Fig. 5] La fig. 5 montre une vue éclatée des composants de l'anode ACI selon l’invention.
Nous décrivons maintenant les caractéristiques d'une variante préférée de l'anode à courant imposé ACI (désormais abrégée en "anode ACI"), en utilisant les repères utilisés dans les figures. Il convient de noter que lesdites figures, bien que schématiques, reproduisent les éléments de l'invention selon des proportions entre leurs dimensions et des orientations spatiales compatibles avec une forme d'exécution possible.
On notera que les figures jointes de la à la représentent une variante préférée de l'invention dans laquelle la tige 1 de distribution de courant est en un matériau non métallique, mais les mêmes enseignements peuvent également être appliqués aux variantes de l'anode ACI où cette tige 1 est en métal.
Le repère 2 indique le support, généralement réalisé, selon l’état de la technique, en matériau polymère, tel que le polybutylène téréphtalate PBT, le poliparaphénylène sulfure PPS, le polyphénylèneoxyde PPO, le polyoxyméthylène POM, le polyétherétherécheton PEEK.
Structurellement, il est assez similaire au support 2 décrit précédemment pour l'anode ACI’ de l'état de la technique ; ce support 2 comprend donc toujours une partie 2.1, sensiblement intermédiaire, conformée à un écrou hexagonal, et une extrémité inférieure 2.2 filetée pour le vissage sur la bride de support (ou autre élément de support équivalent) de l'anode ACI.
Ce support 2 comprend également une pluralité d'ouvertures 2.3, situées sur la partie sensiblement supérieure 2.0 ; de préférence, selon une variante préférée de l’invention, ces ouvertures 2.3 consistent en une double paire de trous circulaires, espacés de 180° l'un de l'autre par rapport à l'axe du support 2.
Ces ouvertures 2.3 coopèrent avec les goupilles de fixation réciproques 3.3, pour lesquelles un insert 3 est prévu, créé par co-moulage par injection dans le corps creux dudit support 2.
Ledit insert 3 (comme le montrent clairement les figures 4 et 5) a essentiellement un développement longitudinal similaire à celui du support 2 dans lequel il est inséré ; cet insert 3 comprend donc :
- une partie sensiblement supérieure 3.0, destinée à être insérée dans la partie sensiblement supérieure 2.0 dudit support 2, et pourvue des goupilles 3.3 précitées qui s’accouplent par interférence avec les ouvertures réciproques 2.3 du support 2;
- une partie sensiblement intermédiaire 3.1, en forme d'anneau, destinée à être placée immédiatement sous la partie sensiblement intermédiaire 2.1 dudit support 2;
- une extrémité inférieure 3.2, conçue pour occuper l'espace intérieur dudit support 2 à l'extrémité inférieure filetée 2.2 de ce dernier.
Cet insert 3, également en matériau diélectrique, est de préférence en caoutchouc thermoplastique et a une double fonction :
- permettre le raccordement de la tige 1 d'alimentation au support 2 et assurer son étanchéité hydraulique,
- et agir comme un joint hydraulique sur la bride de support (ou autre élément de support équivalent) de l'anode ACI, en remplacement du joint annulaire G de l'anode ACI’ de l’art antérieur, qui n'est plus nécessaire.
La tige 1 de distribution de courant est supportée par l'ensemble diélectrique "support 2 - insert 3" et son extrémité inférieure passe directement sous l'extrémité inférieure dudit ensemble, de sorte qu'elle peut être directement connectée au pôle positif du générateur de courant imposé.
Par rapport à l'anode ACI' de l'art antérieur, il n'est donc pas nécessaire de prévoir un insert IN en acier pour assurer la continuité électrique entre ce générateur de courant imposé et la tige de distribution du courant.
Selon la variante préférée de l’invention et illustrée dans les figures jointes de la à la , cette tige 1 n'est plus en un matériau métallique, mais de fibre de carbone, généralement constituée d'un composé de fibre de carbone comprenant des filaments de graphite noyés dans une résine plastique thermodurcissable.
Le matériau composite à base de fibres de carbone, qui peut être produit par la technique bien connue de la pultrusion au moyen d'un procédé d'extrusion par traction, possède des propriétés de résistance mécanique qui sont tout à fait similaires ou supérieures à celles d'une tige métallique (par exemple en titane ou ses alliages) et, en même temps, des caractéristiques d'élasticité, de légèreté et de maniabilité meilleures que les tiges métalliques de l'art antérieur.
Tant dans la variante préférée de l'invention, dans laquelle la tige 1 de distribution actuelle est en matériau composite à base de fibres de carbone, que dans la variante dans laquelle la tige 1 est encore en matériau métallique, le procédé de fabrication de l'anode ACI décrit ici consiste en une séquence de phases plus rapide et plus simple que celle de l'anode ACI’ de l'art antérieur mentionnée ci-dessus, étant donné le nombre plus restreint de composants constitutifs de l'invention.
Ce processus de réalisation comprend les phases suivantes dans l'ordre :
- moulage du support 2 en tant que pièce séparée;
- l'insertion de la tige 1 de distribution dans ledit support 2;
- co-moulage par injection de l'insert 3 à travers la pluralité d'ouvertures (2.3) dudit support (2).
La description ci-dessus fait apparaître clairement les avantages que l'anode ACI permet d'obtenir selon l’invention, dont la principale concerne la réduction des éléments qui la composent, avec des avantages en termes de coûts et de rapidité de production.
Dans la variante préférée de l’invention dans laquelle la tige 1 est faite de matériau composite en fibre de carbone, il y a l'avantage supplémentaire lié à ce type particulier de matériau utilisé, avec des effets sur l'amélioration de la résistance à la corrosion (grâce au potentiel élevé de réduction de la fibre de carbone par rapport au métal), sur l'usinabilité du matériau (plus élastique et malléable), sur la réduction de l'impact environnemental (compte tenu des exigences de production et d'élimination de la tige métallique et du transfert d'électrolytes moins polluants que le milieu aqueux dans lequel l'anode ACI fonctionne).
Il est clair que de nombreuses variantes de l'anode ACI décrite ci-dessus sont possibles pour l'homme du métier, sans pour autant sortir du cadre de la présente invention, tout comme il est clair que dans la mise en œuvre pratique de l’invention les différents composants décrits ci-dessus peuvent être remplacés par des éléments techniquement équivalents.
Par exemple, dans la variante de l'invention dans laquelle la tige 1 de distribution de courant est en métal, son extrémité inférieure peut être directement usinée pour servir de connecteur électrique pour la connexion du pôle positif du générateur de courant imposé ; d'autre part, dans la variante préférée dans laquelle ladite tige 1 est en matériau composite à base de fibres de carbone (dont la disposition spatiale des fibres de graphite dans le sens longitudinal n'est pas adaptée au traitement du matériau dans un sens transversal, tel qu'un filetage), l'utilisation d'un moyen de connexion (par exemple un connecteur femelle, qui peut être inséré par interférence sur cette extrémité inférieure de la tige 1) peut être prévue pour assurer la continuité électrique avec le pôle positif du générateur de courant imposé.
Claims (9)
- Anode à courant imposé (ACI) pour la protection électrochimique contre la corrosion des réservoirs métalliques, en particulier des chauffe-eaux à accumulation électriques ou au gaz, ladite anode (ACI), comprenant :
- un support (2) en matériau diélectrique,
- une tige (1) de distribution de courant, supportée par ledit support (2), à laquelle de l'électricité est fournie par un générateur externe de courant imposé,
- Anode (ACI) selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que l'extrémité inférieure de ladite tige (1) passe sous l'extrémité inférieure dudit ensemble diélectrique comprenant ledit support (2) et insert (3), ladite extrémité inférieure de ladite tige (1) étant reliée audit générateur externe de courant imposé.
- Anode (ACI) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit support (2) est en matériau polymère et comprend :
- une partie sensiblement supérieure (2,0),
- une partie sensiblement intermédiaire (2.1), en forme d'écrou hexagonal,
- une extrémité inférieure (2.2) filetée pour le vissage sur une bride de support de ladite anode (ACI),
- Anode (ACI) selon la revendication précédente, caractérisée par le fait que ledit insert (3) a un développement longitudinal similaire à celui dudit support (2) dans lequel il est inséré, ledit insert (3) comprenant :
- une partie sensiblement supérieure (3.0), pouvant être insérée dans ladite partie sensiblement supérieure (2.0) dudit support (2),
- une partie sensiblement intermédiaire (3.1), en forme d'anneau, pouvant être placée immédiatement sous la partie sensiblement intermédiaire (2.1) dudit support (2),
- une extrémité inférieure (3.2) apte à occuper l'espace interne dudit support (2) en correspondance à son extrémité inférieure filetée (2.2),
- Anode (ACI) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ledit insert (3) est en caoutchouc thermoplastique.
- Anode (ACI) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que ladite tige (1) est en matériau métallique, par exemple du titane ou des alliages de titane.
- Anode (ACI) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ladite tige (1) est en matériau composite à base de fibres de carbone, avec des filaments de graphite noyés dans une résine plastique thermodurcissable, ledit matériau étant réalisé par pultrusion.
- Anode (ACI) selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'il est prévu un moyen de connexion sur l'extrémité inférieure de ladite tige (1) en matériau composite à base de fibres de carbone, apte à assurer la connexion avec ledit générateur externe de courant imposé.
- Chauffe-eau à accumulation électrique ou à gaz, comprenant:
- un réservoir en matériau métallique,
- une anode à courant imposé (ACI) pour la protection électrochimique contre la corrosion dudit réservoir,
- un générateur externe de courant, capable de fournir de l'énergie électrique à ladite anode à courant imposé (ACI),
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Owner name: ARISTON S.P.A., IT Effective date: 20220712 |
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