Brevet FR2723677A1 — publié le 19960216

Procédé et dispositif de dégivrage d'éléments exposés au gel ou au givre. La présente invention concerne un dispositif et un procédé de dégivrage d'éléments exposés au gel ou au givre et qui peuvent être appliqués, par exemple, au dégivrage de câbles ou tuyaux tels que, par exemple, câbles de lignes électriques à haute ou à basse tension, câbles de lignes télephoniques ou analogues, canalisations de transport de gaz ou de fluides divers, etc. Dans le domaine technique du dégivrage des câbles électriques, on connait (EP-A-391.719) un dispositif de dégivrage comprenant un fil électrique générateur de chaleur comportant un élément de fil d'un alliage de Ni-Fe qui contient 45 à 80 X en poids de Ni la portion restante étant sensiblement du Fe, et qui est enroulé sur ou bien toronné avec la couche extérieure d'un fil électrique aérien. Ce fil électrique génère une chaleur suffisante avec une faible distribution d'énergie pour fondre de la neige ou de la glace ayant adhéré et permet une distribution d'énergie élevee sans production excessive de chaleur. On connait également (EP-A-377.285), un dispositif de dégivrage pour conducteurs électriques de lignes aériennes comportant au moins un conducteur parallèle maintenu par le conducteur principal et parallèle à ce dernier, ayant une conductibilité par unité de longueur différente de celle du conducteur principal, l'espace allongé ménagé entre eux étant rempli d'une couche intermédiaire d'un matériau solide qui, en dessous de zéro Celsius, est partiellement électriquement conducteur, le ou chacun des conducteurs parallèles étant connecté au conducteur principal, de sorte que le chauffage par effet Joule pour le dégivrage se produit, lors du fonctionnement, dans la couche intermédiaire. Les dispositifs décrits dans les documents susmentionnés présentent plusieurs inconvénients ou insuffisances exposés ci-apres - La production de chaleur étant dependante des connexions indispensables entre le câble électrique à protéger et le fil résistant, ces dispositifs ne peuvent être utilisés pour le dégivrage d'éléments autres que des câbles électriques. - Les cables ne sont protégés que lorsqu'ils se trouvent sous tension. - Le réchauffement des câbles électriques nécessite beaucoup d'énergie et de temps de chauffage à cause des déperditions de chaleur qui se produisent au niveau du fil secondaire. - Les deux dispositifs consomment de l'énergie en permanence, quelles que soient les conditions météorologiques et les températures. - La température de réchauffement du câble ne peut être contrôlée (température de dégivrage). En outre, la mise en place d'un fil secondaire résistant sur un câble électrique déjà installé n'est pas facile dans le cas du dispositif décrit dans le document EP-A-377.285 ; elle est quasiment impossible dans le cas du dispositif décrit dans le document EP-A-391.719. Le dispositif et le procédé selon l'invention ont notamment pour but de remédier aux inconvénients et insuffisances susmentionnés des dispositifs décrits dans les documents EP-A-377.285 et EP-A-391.719. Selon l'invention, cet objectif est atteint grâce à un dispositif et à un procédé de dégivrage suivant lesquels on applique, contre l'élément à réchauffer, au moins une bouillotte conformée en fonction de la forme dudit élément, cette bouillotte comportant une chambre renfermant un liquide de préférence constitué par un liquide antigel, lequel se trouve mis en contact avec deux conducteurs électriques de polarité opposée dont la mise sous tension assure le chauffage dudit liquide antigel et, par conséquent, le réchauffage de l'élément contre lequel est appliquée ladite bouillotte. Le procédé et le dispositif de dégivrage selon l'invention procurent plusieurs avantages. Grâce à la disposition des conducteurs de polarité opposee immergés dans un liquide antigel, il se produit une électrolyse de ce dernier, ce qui engendre un effet calorifique. Le réchauffement du liquide antigel s'effectue donc non seulement par effet Joule, mais également par effet électrochimique. Le procédé et le dispositif de l'invention permettent ainsi d'obtenir un chauffage très performant (rapide et uniforme) du fluide antigel et, par conséquent, également des éléments contre lesquels sont appliquées les bouillottes. Le chauffage des éléments s'opère par l'intermédiaire du fluide antigel qui emmagasine la chaleur et la dissipe lentement, ce qui concourt à réduire les pertes d'énergie. Il est également possible d'équiper les conducteurs d'un thermostat permettant de régler précisément la température de dégivrage. Selon une autre disposition caractéristique du procéde et du dispositif de l'invention, applicable au dégivrage des câbles et canalisations de grandes longueurs, plusieurs bouillottes sont disposées les unes à la suite des autres, sur et le long desdits câbles ou canalisations, ces bouillottes étant conformées pour entourer au moins partiellement les câbles ou canalisations à réchauffer, lesdites bouillottes étant séparées les unes des autres par des intervalles et raccordées entre elles par des moyens de connexion reliant leurs chambres à liquide antigel et leurs conducteurs électriques, le circuit d'antigel étant, de préférence, relié à un réservoir d'antigel, tandis que le circuit électrique de chauffage est connecté à un générateur extérieur, indépendant du câble ou de la canalisation à proteger. Grâce à cette disposition, la bouillotte ou chaque bouillotte peut être installée sur tout câble ou tuyau pour en assurer le dégivrage, qu'il s'agisse ou non de câble électrique. Selon une autre disposition caractéristique du dispositif de dégivrage de l'invention, chaque bouillotte a une forme demi-cylindrique ou sensiblement demi-cylindrique et elle est pourvue, au moins à ses extrémités ou au voisinage de ses extrémités, de mâchoires pivotantes de fixation dont les surfaces internes sont, de préférence, au moins partiellement crantées. Grâce à cette disposition, les bouillottes peuvent être rapidement et facilement positionnées sur des câbles ou canalisations déjà installés, les surfaces de serrage crantées des machoires s'opposant au glissement desdites bouillottes le long des câbles ou canalisations. Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, d'une bouillotte de dégivrage réalisée selon l'invention, applicable au dégivrage de câbles ou tuyaux et représentée installée sur un câble électrique. La figure 2 est une vue partielle, en perspective, de l'une des extrémités de cette bouillotte équipée de mâchoires articulees de fixation. La figure 3 est une vue en coupe transversale d'une bouillotte de dégivrage, correspondant à un premier mode d'exécution et représentée montée en position sur un câble électrique. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une bouillotte de dégivrage correspondant à un deuxième exemple d'exécution et également représentée montée sur un câble électrique. La figure 5 est une vue en coupe longitudinale consideree le long de l'un des conducteurs du système de chauffage et montrant un mode intéressant de positionnement et de connexion de ces conducteurs. La figure 6 est une vue en coupe longitudinale partielle montrant un passage d'entrée du liquide dans la bouillotte et un embout de raccordement de celle-ci à une canalisation d'alimentation. La figure 7 est une vue en élévation d'une bouillotte de dégivrage montrée installée sur un câble. La figure 8 est une vue en élévation d'une portion de ligne électrique équipée d'une pluralité de bouillottes de dégivrage selon l'invention. On se reporte auxdits dessins pour décrire des exemples intéressants, quoique nullement limitatifs, de mise en oeuvre du procédé et d'exécution du dispositif de dégivrage selon l'invention. Ce dispositif de dégivrage comprend au moins une bouillotte 1 comportant une enveloppe ou gaine constituant un recipient étanche 2 dont la conformation extérieure est prévue en fonction de la forme de l'élément contre lequel elle est destinée à être appliquée. L'enveloppe étanche 2 délimite une chambre 3 renfermant ou destinée à renfermer un liquide antigel 4. Cette chambre 3 est, selon un premier mode d'exécution, traversée par deux conducteurs 5a, 5b de polarité opposée, c'est-à-dire par deux conducteurs ou électrodes destinés à être reliés, respectivement, aux pôles positif (+) et négatif (-) d'un générateur. La mise sous tension des conducteurs 5a, 5b assure le chauffage du liquide antigel 4 contenu dans la chambre 3, à la fois par effet Joule et par effet électrochimique. On decrit maintenant, à titre d'exemple non limitatif, une application très intéressante du procédé et du dispositif de l'invention au dégivrage de câbles et de canalisations de longueurs diverses. Dans cette application, l'enveloppe étanche 2 des bouillottes 1 présente une forme demi-cylindrique ou sensiblement demi-cylindrique et sa longueur peut entre, par exemple, de l'ordre de 100 à 150 cm. L'enveloppe etanche 2 peut être exécutée dans divers materiaux non conducteurs de l'électricité, tels que caoutchouc synthétique armé, poly(Chlorure de vinyle) ou P.V.C., autre matière plastique appropriée. Elle peut être renforcée, dans sa partie intermédiaire, par un ou plusieurs raidisseurs 6, par exemple constitués par des bourrelets en forme d'arceaux solidaires de sa surface extérieure convexe. Lorsque l'enveloppe étanche 2 est exécutée dans un matériau non conducteur de l'électricité, la chambre 3 est traversée par deux conducteurs de chauffage 5a, 5b dont l'un est relié au pôle positif (+) du générateur, tandis que le second est relié au pôle négatif (-) dudit générateur, comme indiqué ci-dessus. L'enveloppe étanche 2 peut aussi être exécutee dans des matériaux conducteurs de l'électricité tels qu'aluminium, alliage d'aluminium ou autre métal ou alliage métallique. Dans ce cas, la chambre 3 est traversée par un seul conducteur 5c relié au pôle positif (+) du générateur, tandis que l'enveloppe étanche 2 est reliée au pôle négatif (-) dudit générateur. La chambre 3 a une forme correspondant à la forme de L'enveloppe ou gaine etanche 2. Le liquide de chauffage 4 utilisé pour la mise en oeuvre du dispositif et du procédé de dégivrage selon l'invention, est, de préférence, constitué par un liquide antigel qui peut être un antigel classique tel qu'une solution aqueuse contenant un antigel à base d'éthylène glycol. Toutefois, le liquide de chauffage 4 pourrait être de l'eau acidulée, de l'huile, ou tout autre liquide susceptible de produire de la chaleur au contact de conducteurs respectivement reliés aux pôles positif et négatif d'un générateur électrique. Les conducteurs 5a, 5b, ou 5c peuvent être constitues par des barres métalliques, par exemple constituées par des tiges d'acier qui peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 8 mm. Toutefois, ces diamètres peuvent être très variables, en fonction des applications, de la nature du matériau constituant les tiges et de la dimension des bouillottes. D'autre part, la tige reliée à la borne négative (-) du génerateur, peut avoir un diamètre plus important que celui de la tige reliée à la borne positive (+) dudit générateur. Les tiges 5a, 5b sont logées dans des gaines 7a, 7b exécutées en matériau isolant. Les tiges 5a, 5b entourées de leurs gaines 7a, 7b sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal de l'enveloppe 2, de preference à proximité des bords latéraux de la chambre demi-cylindrique 3. Elles sont maintenues en position par des entretoises 8 reliant les gaines 7a, 7b à la paroi interne de l'enveloppe étanche 2. Les conducteurs 5a, 5b et leurs gaines isolantes 7a, 7b peuvent être rigides, semi-rigides ou souples. Ces gaines 7a, 7b peuvent avoir pour fonction de positionner de manière stable les tiges 5a, 5b, mais elles ont surtout pour rôle d'empêcher que lesdites tiges puissent entrer en contact. Les gaines 7a, 7b sont pourvues de perforations ou lumières espacées 9 réparties sur au moins une portion de leur longueur et, de préférence, sur toute leur longueur ou sur la quasi totalité de leur longueur. Les extrémités de l'enveloppe etanche 2 sont constituees par des flasques 10a, 10b pourvus intérieurement, des moyens de fixation des conducteurs 5a, 5b, ou 5c et, extérieurement, des moyens de raccordement des bouillottes aux conducteurs de liaison et aux tuyaux intermédiaires de transport du liquide antigel. L'enveloppe étanche 2 est équipée d'au moins deux dispositifs de fixation 11, de préférence disposés aux extrémités ou au voisinage des extrémités de ladite enveloppe. Selon une disposition caractéristique de l'invention, chacun de ces dispositifs de fixation comprend deux mâchoires pivotantes lia, llb constituant, avec le corps des flasques 10a, 1Ob, un collier de fixation dont le diamètre interne est prévu pour enserrer un câble ou tuyau E de diamètre déterminé. Les extrémités libres des mâchoires lia, 11b sont agencees de manière à permettre leur blocage en position de fermeture autour d'un élément cylindrique tel qu'un câble E. Elles sont, par exemple, pourvues d'un trou pour le passage de la tige d'un boulon de verrouillage 12. D'autre part, les faces internes des mâchoires pivotantes Ila, lîb comportent, sur au moins une portion de leur surface, un crantage ou moletage 13 qui améliore la stabilité de la fixation des bouillottes sur les câbles ou tuyaux, en les empêchant de glisser sur ces derniers. Les dispositifs de fixation 11 qui viennent d'être décrits, permettent la fixation stable des bouillottes sur des portions de câbles ou de canalisations fortement pentés, voire verticaux. Les flasques 10a, 10b sont munies d'un passage 14, de préférence dans leur partie médiane. Ce passage 14 débouche dans la chambre 3 et communique avec un embout de raccordement extérieur 14a permettant de relier la bouillotte à un tuyau 15 permettant d'établir une communication avec un réservoir d'alimentation ou entre deux bouillottes 1 disposées à la suite l'une de l'autre sur un câbLe ou sur une canalisation E. Les flasques d'extrémités 10a, 1Ob, peuvent être avantageusement équipées de robinets 16 ou autres organes obturateurs disposés sur les passages 14 et permettant de fermer la chambre 3 des bouillottes. L'enveloppe étanche 2 de ces dernières peut également comporter, par exemple dans sa partie médiane, un orifice de vidange 17 équipé d'un bouchon d'obturation. Les extrémités des conducteurs ou électrodes 5a, 5b, ou 5c, traversent les flasques lia, îîb et des moyens d'étanchéité sont prévus pour éviter les fuites de liquide antigel au niveau des orifices ménagés dans lesdits flasques, pour le passage desdites extrémités. L'une des extrémités 18 des conducteurs ou électrodes 5a, 5b ou 5c, est pourvue d'un filetage et traverse un passage 19 ménagé dans l'une des flasques 10a. Ce passage comporte, d'une part, une portion communiquant avec la chambre 3 et dont le diamètre correspond sensiblement à celui de ladite extrémité filetée 18, et, d'autre part, une portion 19a de diamètre plus important, débouchant à l'extérieur. Dans le fond de la cavité cylindrique 19a constitué par la portion de diamètre élargi du passage 19, est logé un joint annulaire d'étanchéité 20 disposé autour de l'extrémité filetée 18 et maintenu dans le fond de la cavité 19a par une rondelle de serrage 21 et un écrou de blocage 22. L'extrémité de la portion filetée 18 des conducteurs ou électrodes 5a, 5b, est munie d'une cosse de connexion 23 ou organe analogue permettant le raccordement de ladite extrémité à l'une des extrémité d'un conducteur de liaison 24 permettant de relier les conducteurs ou électrodes, aux pôles correspondants du genérateur ou aux conducteurs ou électrodes correspondants de deux bouillottes 1 placées en succession. Afin de faciliter l'installation des conducteurs ou électrodes 5a, 5b et de permettre d'absorber les variations de longueur résultant de la dilatation, la portion extrême opposée desdits conducteurs est exécutée en plusieurs parties reliées électriquement par un système de contact par pression, comme cela est représenté sur la partie droite de la figure 5. Les cosses de connexion 23 des connecteurs 5a, 5b, ou 5c, peuvent être entourées d'un capuchon protecteur de caoutchouc ou autre élastomère pour améliorer l'étanchéité des liaisons. Lorsque la gaine 2 est réalisée en un matériau conducteur de l'électricité et remplit la fonction de conducteur ou électrode relié au pôle négatif d'un générateur, elle est solidaire de cosses de connexion similaires aux cosses 23 précédemment décrits. Dans l'application au dégivrage des lignes électriques L, des bouillottes 1 sont installées le long des câbles E avec un écartement qui peut varier (par exemple de l'ordre de un à plusieurs mètres), en fonction des conditions climatiques, ces bouillottes étant reliées les unes aux autres d'une part, par des conducteurs de liaison 24, permettant de raccorder les conducteurs ou électrodes 5a, 5b, ou 5c, desdites bouillottes et, d'autre part, par des tuyaux de raccordement 15 permettant la mise en communication des chambres 3 de ces dernières. Dans ces conditions, si l'on considère les câbles d'une ligne électrique soutenus par plusieurs pylônes P, il est possible de placer un réservoir R contenant le liquide antigel sur le pylône électrique P' placé le plus haut, afin de permettre l'écoulement dudit Liquide antigel, par gravité, dans les bouillottes successives, jusqu'à la bouillotte la plus basse. Le circuit électrique de chauffage peut être alimenté en courant de 24 volts, de sorte que les installations de dégivrage selon l'invention ne représentent aucun danger pour les personnes. Comme indiqué précédemment, la température du fluide de chauffage des appareils ou installations de dégivrage selon l'invention, peut être contrôlée par un un plusieurs thermostats commandant l'alimentation des conducteurs ou électrodes desdits appareils ou installation. Cette alimentation et le fonctionnement de l'installation peuvent aussi être commandés par un automate relié à des capteurs de température. On a décrit ci-après une application plus particulièrement intéressante de l'invention au dégivrage de lignes électriques ou de canalisations, mais on souligne que les bouillottes pourraient avoir des conformations variées pour permettre le dégivrage d'autres éléments ou appareils exposés au gel ou au givre, tels que : avions, pistes d'atterrissage, éoliennes, rails de chemins de fer, moteurs, pipe-lines pétroliers, toitures ou autres parties d'habitations, etc. REVENDICATIONS 1. - Procédé de dégivrage d'éléments exposés au gel ou au givre, caractérisé en ce que l'on applique, contre l'élément (E) à réchauffer, au moins une bouillotte (1) conformée en fonction de la forme dudit élément (E), et comportant une chambre (3) renfermant un liquide, de préférence constitué par un liquide antigel (4), lequel se trouve mis en contact avec deux conducteurs électriques (5a, 5b, ou 2, 5c), de polarité opposée dont la mise sous tension assure le chauffage dudit liquide antigel (4) et, par conséquent, le réchauffage de l'élément (E) contre lequel est appliquée ladite bouillotte. 2. - Procédé de dégivrage selon la revendication 1, appliquée au dégivrage de câbles ou canalisations, caractérisé en ce que l'on dispose une pluralité de bouillottes (1), les unes à la suite des autres, sur et le long desdits câbles ou canalisations (E), ces bouillottes étant conformées pour entourer au moins partiellement les câbles ou canalisations à réchauffer, lesdites bouillottes (1) étant separées les une des autres par des intervalles et raccordees entre elles par des moyens de connexion (24, 15) reliant leurs chambres à antigel (3) et leurs conducteurs ou électrodes (5a-5b). 3. - Dispositif de dégivrage d'éléments exposés au gel ou au givre, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une bouillotte (1) comportant une enveloppe ou gaine étanche (2) extérieurement conformée en fonction de la forme de L'élément (E) contre lequel est destinée à être appliquée ladite bouillotte, cette dernière étant pourvue d'une chambre (3) renfermant ou destinée à renfermer un liquide antigel (4), cette chambre étant en relation avec deux conducteurs (5a, 5b, ou 2, 5c) de polarité opposée, dont la mise sous tension assure le chauffage dudit liquide antigel (4) et, par conséquent, le réchauffage de l'élément (E) contre lequel est appliquée ladite bouillotte (1). 4. - Dispositif de dégivrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe ou gaine étanche (2) est exécutee en un matériau non conducteur de l'électricité, et en ce que la chambre (3) délimitée par ladite enveloppe (2) est traversee par deux conducteurs ou électrodes (5a, 5b) de polarité opposée. 5. - Dispositif de dégivrage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'enveloppe etanche (2) est exécutée en un matériau conducteur de l'électricité et constitue le conducteur ou électrode destiné à être relié au pôle négatif (-) du générateur, et en ce que la chambre (3) délimitée par Ladite enveloppe (2) est traversée par un conducteur ou électrode (5c) destiné à être relié au pôle positif (+) dudit générateur. 6. - Dispositif de dégivrage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que chaque bouillotte (1) a une forme demi-cylindrique ou sensiblement demi-cylindrique et elle est pourvue, au moins à ses extrémités ou au voisinage de ses extrémités, de mâchoires pivotantes de fixation (11a, 11b) dont les surfaces internes de serrage (13) sont, de préférence, au moins partiellement crantées. 7. - Dispositif de dégivrage suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les conducteurs ou électrodes (5a, 5b) sont logés dans des gaines (7a, 7b) exécutées en matériau isolant et pourvues de perforations ou lumières espacées (9) réparties sur au moins une portion de la longueur desdites gaines (7a, 7b). 8. - Dispositif de dégivrage selon l'une des revendications 4 ou 7, caractérisé en ce que les conducteurs ou électrodes (5a, 5b) sont disposés parallèlement, à proximité des bords Latéraux de la chambre demi-cylindrique (3). 9. - Dispositif de dégivrage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'enveloppe ou corps étanche (2) comporte des flasques d'extrémités (10a, 10b) pourvus, extérieurement, - d'une part, de moyens de connexion (23) permettant le raccordement des conducteurs ou électrodes (5a, 5b, ou 2, 5c) à des conducteurs électriques (24) d'alimentation ou de liaison, et, - d'autre part, d'un embout de raccordement (14a) communiquant avec un passage (14) debouchant dans la chambre (3) du liquide antigel et muni, de préférence, d'un organe obturateur (16), cet embout (14a) permettant le raccordement de la bouillotte (1) à un tuyau d'alimentation ou de communication (15). 10. - Dispositif de dégivrage suivant l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que l'une au moins des extrémités des conducteurs ou électrodes (5a, 5b, ou 5c), est fixée au flasque d'extrémité (10a) à l'aide de moyens permettant une dilatation desdits conducteurs ou électrodes (5a, 5b, ou 5c).