Brevet FR2551110A1 — publié le 19850301

DISPOSITIF DE PROTECTION CONTRE LE GEL D'INSTALLATIONS DE STOCKAGE OU FOURNITURE DE LIQUIDE GELIF, EN PARTICULIER DE L'EAU La présente invention concerne la protection active contre le gel d'installations de stockage ou fourniture de liquide gélif, en particulier de l'eau et s'applique à tous volumes petits ou non,contenant en permanence ou non de l'eau et situés au dessus du sol ou bien insuffisamment enterrés pour être à l'abri du gel. C'est ainsi que l'invention peut s'appliquer, comme on le verra plus loin dans la description, aux robinets de puisage, aux compteurs, aux vannes, aux pompes, aux réservoirs d'eau pour animaux, etc.. Traditionnellement la protection contre le gel se fait par apport de calories d'origine électrique, ou vidange des volumes exposés, ou isolation thermique. Dans les deux derniers cas l'utilisation des appareils protégés est retardée par des manipulations supplémentaires, parois compliquées et astreignantes. La protection par vidange impose une autre vidange. La protection par isolation thermique impose un déshabillage de certaines parties pour en avoir l'accès. Dans la version aérienne des robinets de puisage,seul le rapport entre l'inertie thermique du matériel employé et la qualité de l'isolation permet de présumer de la protection obtenue. Ceci explique que les longues périodes de gel viennent à bout de ce type de protection. Les limites de ce type de protection reculent avec l'emploi de matériels semi-enterrés ou enterrés. La présente invention a pour but de remédier à ces problèmes tout en permettant une utilisation immédiate quelles que soient les conditions climatiques. Le principe de l'invention est d'utiliser des tubes de chaleur, appelés aussi caloducs, pour prélever la chaleur souterraine toujours disponible et la transmettre aux parties exposées. Le fonctionnement du caloduc est spontané et provoque un transfert de calories vers tous ses éléments de surface plus froids que le bouilleur. La quantité de chaleur transportée est proportionnelle aux différences de température. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de protection contre le gel d'installations de stockage ou fourniture de liquide gélif, en particulier de l'eau, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un tube de valeur ou caloduc comprenant une extrémité disposée dans le sol à une distance de la surface suffisante pour que la température à cet endroit soit toujours supérieure à OOC, ladite extrémité étant munie extérieurement d'un système de captage thermique du type à ailettes ou analogue et intérieurement d'un système de répartition de ruissellement des condensats, cependant qu'à son autre extrémité ledit caloduc est conformé et agencé de manière à se trouver au voisinage immédiat de la partie de l'installation exposée aux risques de gel. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va suivre de diverses applications, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 illustre un dispositif conforme à l'invention appliqué à la protection d'un robinet de puisage aérien; - Figure 2 est une vue d'un mode de réalisation selon la la figure 1 - Figure 3 illustre l'application de l'invention à un compteur d'eau - Figure 4 illustre l'application de l'invention à un re gard d'installation d'eau, et - Figure 5 représente schématiquement en coupe vertica le axiale un abreuvoir automatique antigel réalisé conformément à l'invention. La figure 1 illustre le principe de l'invention appliqué à un robinet 1 de puisage d'eau aérien, branché à l'extrémité d'une colonne montante 2 elle même reliée par un raccord en T 3 à une canalisation 4 enterrée à une distance de quelques dizaines de centimètres en dessous du sol S à la maniere habituelle. Conformément à l'invention un caloduc 5 est disposé de manière que sa partie inférieure 6 soit enterrée à un niveau nettement inférieur à celui de la canalisation 4, de fa çon qu' & cet endroit la température soit en toutes circonstan- ces sensiblement supérieure à OOC, quelle que soit la température atmosphérique au dessus du sol. Cette distance est de l'ordre de quelques dizaines de centimètres (1 m à 1 m 20 par exemple) au dessous de la canalisation 4. Si la nature du sol ne permettait pas de creuser suffisamment,l'extrémité 6 pourrait être inclinée plus ou moins comme représenté en tiretés en 6'. Le caloduc 5 traverse le raccord 3 de manière étanche, dans l'axe de la colonne montante 2 et s'étend intérieurement dans cette dernière de façon que l'extrémité supérieure 2 avoisine l'organe d'obturation du robinet 1. Le caloduc 5 ou tube de chaleur est par exemple un tube de cuivre recuit de 1 cm de diamètre intérieur contre nant un fluide fluorocarboné à haute tension de vapeur en quantité appropriée. Avantageusement une hélice en fil d'acier est plaquée sur la paroi intérieure au moins au droit de la partie inférieure 6 qui doit être enterrée afin de mouiller toute la surface interne et de faciliter la répartition du ruissellement des condensats. Une telle structure de caloduc est bien connue tt n0a pas besoin d'être décrite plus en détail. En fonctionnement la partie inférieure 6 du caloduc est remplie d'un fluide condensable qui pompe des calories dans le sol environnant. Ce fluide condensable en s'évaporant monte dans la partie supérieure du caloduc où, en contact thermique avec l'eau de la colonne montante 2, il va céder des calories à cette eau et donc la réchauffer. En cédant ses calories le gaz va se recondenser sur la paroi du caloduc et ruisseler vers la partie inférieure où il va à nouveau ré- cupérer des calories et s'évaporer à nouveau et ainsi de suite. I1 y a donc transfert de calories depuis le sol vers la colonne montante 2 et le robinet 1, suffisamment pour préserver de la gelée l'eau dans la colonne 2. La figure 2 représente un mode de réalisation du dispositif de la figure 1. La colonne montante 2 présente un diamètre intérieure suffisant pour recevoir le tube du caloduc 5 sans nuire au débit d'eau désiré. L'extrémité supérieure 7 du caloduc est fixée par tous moyens appropriés dans l'axe du siège 8 du robinet et à proximité immédiate du plan du siège 8, en regard du clapet 9 (ou de tout autre organe d'obturation du robinet). r L'étanchéité entre le raccord 3 et le tube 5 est réalisée par exemple par soudage ou sertissage. L'extrémité inférieure du caloduc 5 est de préférence munie d'une ou plusieurs ailettes 10 de captage thermique, rapportees sur le tube par tous moyens appropriés et destinees à assurer un bon transfert des calories depuis le sol environnant vers la partie inférieure du caloduc. La figure 3 illustre l'application de l'invention à un compteur d'eau schématisé par une enceinte métalliquell symbolisant la chambre d'eau du compteur. Cette chambre 11 est interposée dans un circuit d'eau comprenant la conduite enterrée 12 d'alimentation eneau dont le débit est à mesurer, une colonne montante 13 d'amenée de l'eau au compteur (non enterré ), une colonne descendante 14 de raccordement à la conduite enterrée 12. La chambre d'eau 11 est raccordée en amont à la colonne montante 13 par un robinet à- clapet 15 et en aval à la colonne descendante 14 par un second robinet à clapet 16. Les robinets 15 et 16 servent à isoler le compteur et à interrompre la circulation d'eau dans les conduites 12. Les colonnes montante 13 et descendante 14 sont munies chacune d'un système caloduc (5, 10) exactement identique à celui représenté en figure 2. Le compteur est avantageusement disposé dans un coffret de plastique (non représenté) contenant un matériau isolant entourant le compteur. Les deux vannes antigel 15 et 16 protègent efficacement le compteur du gel grâce au transfert des calories de puis les zones du sol où sont enfouis les capteurs 10 jusqu'aux vannes 15 et 16 flanquant le compteur, empêchant ainsi l'eau circulant de la vanne 15 à la vanne 16 de geler même en cas de température atmosphérique avoisinante nettement nSgative. La figure 4 illustre l'application de l'invention à la protection d'un regard ou prise d'eau. A cet effet le système caloduc 17 peut comprendre une partie inférieure 18 (ou plusieurs) à ailette 10 de captage thermique, enfouie profondément dans le sol, et reliée à une partie supérieure en forme de manchon 19 entourant le regard ou prise d'eau (non représenté) au niveau du sol S. Dans le mode de réalisation de la figure 4 la partie supérieure 19 est réalisée suivant la technique bien connue du "roll-bond'. A cet effet, le circuit de circulation du fluide dans le caloduc est délimité entre deux feuilles métalliques annulaires appliquées l'une contre l'autre et déterminant entre elles des conduits ramifiés 20 communiquant avec le reste du caloduc.Avantageu serment la face externe du manchon feuilleté 19 est entourée d'un revêtement isolant thermique 21. Bien entendu, au lieu du réseau ramifié 20 on pourrait réaliser un manchon annulaire continu autour du regard à protéger. L'ouverture circulaire à la partie supérieure du dispositif est avantageusement munie d'un couvercle Une telle structure peut 5 s'appliquer à la protec- tion d'organes sensibles au froid mais ne contenant pas seau La figure 5 représente une application de lín- vention à la réalisation d'un abreuvoir automatique protégé contre le gel. A cet effet, le système caloduc comprend une partie supérieure 30 en forme d'auge cylindrique ou polygonale à double paroi cloisonnée ou non, reliée à plusieurs conduits inférieurs en parallèle 31 enfouis dans le sol et munis chacun d'ailettes 10 de captage thermique. L'auge 30 est suspendue à sa partie supérieure par une collerette périphérique 32 sur le rebord supérieur d'un bâti support 33, par exemple en maçonnerie, entourant l'auge 30 et en partie enfoncé dans le sol. Un matériau iso- lant thermique 34 est interposé entre l'auge 30 et le bâti 33. A l'intérieur de l'auge 30 peut se déplacer un seau 35 cylindrique ou polygonal percé de trous 36 de remplissage à sa partie supérieure. Le seau 35 peut flotter dans l'eau 37 contenue dans l'auge 30. Dans l'axe du seau1 extérieurement à celuici, est prévu un prolongement 38 formant pointeau engage dans un corps de vanne 39 rapporté sous le fond de l'auge 30 et relié à une canalisation d'arrivée d'eau 40. Lorsque l'eau 37 arrive à hauteur des trous 36 du seau flottant 35 ce dernier se remplit jusqu'à ce qu'il coule et obture par le pointeau 38 l'arrivée d'eau dans le corps de vanne 39. L'abreuvoir est plein. Au fur et à mesure qu'il va être vidé le seau 35 allégé va se soulever à un certain moment et permettre à nouveau l'admission d'eau dans l'auge 30 par l'intermédiaire de l'interstice entre le pointeau 38 et le corps de vanne 39. Le fond de l'auge 30 présente un fond surélevé 41 au droit du pointeau 38 de façon à ménager à la périphérie inférieure une zone 42 de collecte des saletés ou débris divers évitant ainsi que le corps de vanne soit colmaté. Le fonctionnement d'un tel abreuvoir est ainsi totalement automatique et sa protection contre le gel est assurée en permanence grâce à l'auge 30 formée par la partie supérieure du caloduc. Dans le dispositif de la figure 5 le seau flottant 35 et son pointeau 38 peuvent être supprimés, l'arrivée d'eau étant commandée par une vanne automatique ou manuelle ou bien l'abreuvoir étant rempli par d'autres moyens. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne les formes et agencements des systèmes caloducs en fonction des diverses applications envisagées, en particulier de la nature de l'installation de stockage ou distribution d'eau à protéger. L'invention s'applique également aux liquides figeables et d'une manière générale à tout organe sensible au froid. Enfin, la section du ou des caloducs peut ne pas être constante sur toute la longueur du système. REVENDICTIONS 1. Dispositif de protection contre le gel d'installations de stockage ou fourniture de liquide gélif, en particulier de l'eau, caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un tube de chaleur ou caloduc (5) comprenant une extrémité (6) disposée dans le sol à une distance de la surface (S) suffisante pour que la température à cet endroit soit toujours supérieure à OOC, ladite extrémité étant munie extérieurement d'un système de captage thermique du type à ailettes (10) ou analogue et intérieurement d'un système de répartition de ruissellement des condensats, cependant qu'à son autre extrémité (7) ledit caloduc est conformé et agencé de manière à se trouver au voisinage immédiat de la partie (l) de l'installation exposée aux risques de gel. 2. Dispositif suivant la revendication 1 plus particulièrement appliqué à la protection d'un robinet de puisage (1) raccordé par une colonne montante (2) à une conduite enterrée (4), ledit dispositif étant caractérisé en ce que le tube du caloduc (5) traverse de manière étanche le raccord (3) de ladite conduite à la colonne montante, dans l'axe de cette dernière, et s'etend à l'intérieur de la colonne mon- tante en étant entouré par le liquide à préserveras l'extrémi- té supérieure (7) dudit tube étant fixée au robinet (i) à pro ximité immédiate de l'organe d'obturation de celuiwsi. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2 plus particulièrement appliqué à la protection diun compteur à eau, caractérisé en ce qu'il comporte une colonne montante (13) reliée à son extrémité inférieure à une conduite (12) d'arrivée d'eau enterrée, une colonne descendante (14) reliée à son extrémité inférieure à une conduite (12) de distribution d'eau, lesdites colonnes étant reliées à leur extrémité supérieure à la chambre d'eau (11) du compteur à protéger par l'intermédiaire d'une vanne de commande (15, 16) ou analogue et munies chacune intérieurement d'un caloduc (5, 10) agencé conformément à ladite revendication 1 ou 2. 4. Dispositif suivant la revendication 1 plus particulièrement appliqué à la protection d'un regard ou prise d'eau, caractérisé en ce que la partie supérieure du caloduc est conformée en manchon (19 ) à double paroi continue ou ramifiée (20) et disposée autour et à proximité immédiate dudit regard ou prise d'eau. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi externe de ladite partie supérieure du caloduc est revêtue au moins partiellement d'un matériau isolantthermique (21). 6. Dispositif suivant la revendication 1 plus particulièrement destiné à constituer un abreuvoir, caractérisé en ce que la partie supérieure du système caloduc est conformée en auge à double paroi de forme cylindrique ou polygonale (30) et est fixée sur un manchon support (33) au moins partiellement enfoui dans le sol et entourant ladite auge avec interposition d'un matériau isolant thermique (34), à l'intérieur de ladite auge étant disposé un seau flottant (35) muni de trous (36) de remplissage à sa partie supdri- eure et susceptible de se déplacer verticalement dans l'auge, le seau étant muni extérieurement à son extrémité inférieure d'une saillie axiale formant pointeau (38) et coopérant avec un corps de vanne (39) fixé dans le fond. de ladite auge (30), ledit pointeau commandant automatiquement l'arrivée d'eau. à chaque fois que le seau (35) est vidé suffisamment pour remonter.