FR2524033A1

FR2524033A1 - Pressurised system for low head water transfer - uses stop valve at bottom of conduit, controlled by electrical signals derived from water level in supply source

Info

Publication number: FR2524033A1
Application number: FR8304267A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1983-09-30

Abstract

The procedure for transferring water over distances of several kilometers, under conditions where the natural lie of the terrain does not permit a natural slope sufficient to maintain a water velocity greater than the 1m/sec required for self-clearing of the water pipe, uses a succession of pumping stages over the distance with the water flow always under pressure in order to obtain sufficient water velocity. A stop valve (10) is fitted to the water pipe at the receiving end. The operation of the stop valve is controlled by electric signals generated by level detectors in the water storage supplying the water. The valve (10) is operated by a hydraulic pump (15) responding to the level signals and being stopped by a timed relay which also operates the hydraulic bypass valves (20) to allow the closing of the valve (10).

Description

Pour évacuer les eaux usées : eaux vannes et eaux pluviales et les conduire à leur rejet, par exemple à une station d'épuration, à une rivière etc, on utilise généralement des conduites, de relativement grand diamètre, posées avec une pente régulière convenable. Ces conduites ne Sont, sauf accident, que partiellement remplies et l'on compte sur la pente pour assurer, même à petit débit, une vitesse suffisante pour qu'il n'y ait ni dépôt, ni obstruction. Cette vitesse minimale de l'ordre de 1 mis. est appelée vitesse d'autocurage. I1 s'agit donc lA d'une exploitation continue à débit variable. To evacuate waste water: sewage and rainwater and lead to their discharge, for example to a treatment plant, a river etc, we generally use pipes, of relatively large diameter, laid with a suitable regular slope. These pipes are, in the event of an accident, only partially filled and we count on the slope to ensure, even at low flow, a sufficient speed so that there is no deposit or obstruction. This minimum speed of the order of 1 mis. is called self-cleaning speed. It is therefore a continuous operation with variable flow.

Dans certains cas cependant, si la disposition des lieux ne permet pas une pente suffisante, ou encore s'il faut relever les eaux pour passer un point haut intermédiaire, on procède à un refoulement (appelé également relevage). Ce mode d'exploitation, très différent du précédent, consiste à organiser un poste de refoulement composé d'une bâche de stockage des eaux où l'on place généralement deux pompes identiques, -pour des raisons de sécurité- et un ensemble de moyens de contr8le
- contacteurs à flotteurs,
- clapets et vannes,
- armoire de commande etc...In some cases, however, if the layout of the premises does not allow a sufficient slope, or if it is necessary to raise the water to pass an intermediate high point, a backflow is carried out (also called lifting). This operating mode, very different from the previous one, consists in organizing a discharge station composed of a water storage tank where two identical pumps are generally placed - for safety reasons - and a set of means of control
- float switches,
- valves and valves,
- control cabinet etc ...

Le refoulement jusqu'au point d'éxutoire se fait généralement: dans une canalisation de petit diamètre sous pression. The discharge to the outlet point is generally done: in a small diameter pipe under pressure.

Le mode de fonctionnement est le suivant : la bâche de stockage se remplit. Quand elle est pleine, un contacteur à flotteur met une pompe en marche. Le diamètre de la conduite est calculé pour que la vitesse de circulation de l'eau pendant ce pompage soit supérieure A la vitesse d'autocurage (1 m/s. env.). Quand la bâche est vide, un autre contacteur A flotteur arrête la pompe. Un clapet empêche le retour de l'eau et la vidange de la conduite qui reste donc pleine. Il s'agit donc ici d'une exploitation par "tout ou rien" à débit fixe.On notera que pour la pose de la conduite, on n'est plus astreint A suivre un profil A pente régulière, on peut sans inconvénient prévoir des tronçons descendants et montants avec des points hauts intermédiaires, ce qui raccourcit considéra, blement le tracé. The operating mode is as follows: the storage tank is filled. When full, a float switch starts a pump. The diameter of the pipe is calculated so that the water circulation speed during this pumping is greater than the self-cleaning speed (approx. 1 m / s). When the tank is empty, another float switch stops the pump. A valve prevents the return of water and the emptying of the pipe which therefore remains full. It is therefore here an operation by "all or nothing" at a fixed flow rate. It should be noted that for the laying of the pipe, one is no longer required to follow a profile with a regular slope, it is possible without inconvenience to provide descending and ascending sections with intermediate high points, which considerably shortens the route.

La présente invention a pour objet l'extension à des conduites descendantes, du principe d'exploitation décrit ci-dessus pour les refoulements ainsi que les moyens à mettre en oeuvre pour obtenir ce résultat. The present invention relates to the extension to down pipes, of the operating principle described above for the backflow as well as the means to be used to obtain this result.

Supposons que l'on veuille conduire les eaux usées d'une petite agglomération "A", voir schéma, jusqu'A une station d'épuration "B" située à une altitude inférieure à "A", à une distance de plusieurs kilomètres. Suppose that we want to conduct the wastewater from a small agglomeration "A", see diagram, to a treatment plant "B" located at an altitude lower than "A", at a distance of several kilometers.

La solution classique consistera, si c'est possible, à chercher pour la canalisation de grand diamètre un cheminement à pente régulière de "A" jusqu'en B" > en utilisant au mieux la topographie, ce qui peut conduire à un tracé beaucoup plus long que la ligne directe. The classic solution will consist, if possible, in looking for a large-diameter pipeline for a path with a regular slope from "A" to B "> using the topography as best as possible, which can lead to a much more as long as the direct line.

Il peut même se faire que la solution purement gravitaire soit impossible et que l'on soit obligé de recourir à un ou plusieurs relevages intermédiaires. It may even happen that the purely gravitational solution is impossible and that one is obliged to resort to one or more intermediate readings.

On comprend aisément que dans ces conditions le coat de I1 installa- tion soit sensiblement augmenté. It is easy to understand that under these conditions the cost of the installation is significantly increased.

Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier aux inconvénlents des installations existantes et à permettre d'évacuer les eaux uses par une liaison descendante sous pression. The improvements which are the subject of the present invention aim to remedy the drawbacks of existing installations and to allow waste water to be discharged by a downlink under pressure.

A cet effet, on peut envisager de suivre le tracé le plus direct avec une conduite de petit diamètre, sous pression, pourvu que l'on dispose en "B" d'un dispositif d'obturation automatique, commande par le niveau d'une bâche de stockage située en tette de la conduite. For this purpose, it is possible to envisage following the most direct route with a small diameter pipe, under pressure, provided that there is at "B" an automatic shutter device, controlled by the level of a storage cover located at the head of the pipe.

Ce procédé que l'on peut denosmer "liaison descendante sous pression" constitue en quelque sorte une réalisation "symétrique" d'une conduite de refoulement, avec une exploitation par "tout ou rien" à la vitesse d'autocurage. This process, which can be termed "downlink under pressure", constitutes in a way a "symmetrical" embodiment of a discharge pipe, with an "all or nothing" operation at self-cleaning speed.

I1 permet de très substantielles économies sur la solution classique
- économie de longueurs,
- suppression des "surprofondeurs" locales qui étaient nécessaires pour le respect d'un profil régulier,
- suppressions des regards,
- suppression éventuelle des stations de relevage lntermEdlaires. I1 allows very substantial savings on the conventional solution
- length savings,
- removal of local "overdepths" which were necessary to maintain a regular profile,
- removal of looks,
- possible elimination of the lntermEdlaires lifting stations.

Il peut être applique non seulement à des conduites de grande longueur mais également A des tronçons en charge tels que des siphons (traversée de rivière, de route, etc...) qui risquent d'entre colmatés par des dépôts si la vitesse d'écoulement est trop faible pendant certaines périodes. It can be applied not only to very long pipes but also to loaded sections such as siphons (river, road crossing, etc.) which risk being blocked by deposits if the speed of flow is too weak during certain periods.

Il peut également etre utilisé pour limiter le débit d'alimentation d'une station d'épuration, par simple réglage de la fréquence et de la durée des périodes d'alimentation à l'aide par exemple d'une horloge A contacteur. It can also be used to limit the feed rate of a treatment plant, by simply adjusting the frequency and duration of the feed periods using, for example, a contactor clock.

Le dessin annexé, donné A titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 illustre la manière classique dont les eaux usées en
provenance d'un regard collecteur sont amenées jusqu'A un bassin dont
l'altitude est inférieure à celle du regard, la canalisation comportant
des parties dans laquelle les eaux usées s'écoulent A la vitesse d'autocu rage, tandis que dans d'autres parties elles sont relevées entre deux
réservoirs.The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 illustrates the classic way in which wastewater
coming from a collecting gaze are brought to a basin whose
the altitude is lower than that of the manhole, the pipeline comprising
parts in which the wastewater flows at the speed of self-cleaning, while in other parts it is raised between two
tanks.

Fig. 2 illustre la manière dont les eaux uses sont évacuées
par une liaison descendante sous pression suivant l'invention entre une bâche de stockage et un bassin de déversement.Fig. 2 illustrates how wastewater is discharged
by a downward pressure connection according to the invention between a storage tank and a discharge basin.

Fig. 3 est une vue partielle de l'extrémité inférieure de la conduite descendante, laquelle comporte dans l'exemple représenté une
partie ascendante d'acces au bassin de déversement.Fig. 3 is a partial view of the lower end of the down pipe, which in the example shown includes a
ascending part of access to the discharge basin.

Fig. 4 illustre le dispositif de fermeture de la partie
basse de la canalisation de déversement illustrée en fig. 2 et 3.Fig. 4 illustrates the closing device of the part
bottom of the discharge pipe illustrated in fig. 2 and 3.

La figure 1 représente la solution classique. On supposera A titre
d'illustration que la conduite destinée A relier le point de départ A et
le point d'arrivée B doit franchir deux points hauts intermédiaires
avant l'exutoire. La référence 1 désigne le regard de tête qui reçoit
les eaux provenant du réseau de collecte d'eaux usées par la conduite 2.Figure 1 shows the classic solution. We will assume As
for illustration that the pipe intended to connect the starting point A and
the arrival point B must cross two intermediate high points
before the outlet. The reference 1 designates the gaze of the head which receives
water from the wastewater collection network through line 2.

Il les dirige vers une conduite de gros diamètre 3 d'écoulement libre et
de pente faible et régulière.He directs them towards a large diameter pipe 3 of free flow and
low and regular slope.

La nécessité de conserver cette pente conduit, comme représenté, A
allonger le tracé de cette conduite en suivant la topographie du sol
jusqu'au point ou il devient nécessaire de relever les eaux pour franchir
le premier point haut. Les eaux sont recueillies dans une bâche de
ponpage 4, dont une pompe 5 évacue périodiquement le contenu vers le
regard 1', tête du second tronçon, par une conduite 6 de petit diamètre
toujours pleine.The need to maintain this slope leads, as shown, to
lengthen the route of this pipe following the topography of the ground
to the point where it becomes necessary to raise the water to cross
the first high point. The waters are collected in a tarpaulin
ponpage 4, a pump 5 of which periodically evacuates the contents to the
look 1 ', head of the second section, via a small diameter pipe 6
always full.

Le regard 1' alimente A son tour un nouveau tronçon 3' de même
nature que le tronçon 3 débouchant sur un deuxieme relevage 4' avec sa
pompe 5' et sa conduite de refoulement 6', et ainsi de suite jusqu'A
l'arrivée au point final d'exutoire 7 qui peut être -par exemple- une
station d'épuration ou tout autre rejet.Look 1 'feeds a new section 3' in the same way
nature that the section 3 leading to a second linkage 4 'with its
pump 5 'and its discharge line 6', and so on until A
arrival at the final outlet 7 point which can be - for example - a
treatment plant or any other discharge.

On voit bien A partir de cet exemple la complexité et le coat d'un
tel système : longueur des conduites de grand diametre A pente régulière,
obligation de prévoir des stations de relevage pour passer chaque point
haut intermédiaire, ce qui entraîne une forte consommation d'énergie et un entretien important et coûteux.We can clearly see from this example the complexity and the cost of a
such system: length of large diameter pipes At regular slope,
obligation to provide lifting stations to pass each point
high intermediate, resulting in high energy consumption and significant and costly maintenance.

La figure 2 représente un système équivalent, mais réalise selon les principes de l'invention. FIG. 2 represents an equivalent system, but produced according to the principles of the invention.

Le point de départ est un bâche de réserve 8 à niveau variable qui reçoit les eaux du réseau par la conduite 2. Cette bâche 8 alimente une conduite de petit diamètre 9 maintenue toujours pleine par une vanne 10 à commande oléo-pneumatique dont le fonctionnement est détaillé ci-après. The starting point is a reserve tank 8 at variable level which receives the water from the network via line 2. This tank 8 feeds a small diameter pipe 9 always kept full by a valve 10 with oleo-pneumatic control, the operation of which is detailed below.

Le tracé de la conduite 9 peut alors être direct, même s'il comprend des tronçons à pente montante 9a qui remplacent les relevages de la solution classique. On notera en 11 les ventouses d'évacuation d'air, accessoires nécessaires mais peu coûteux. The layout of the pipe 9 can then be direct, even if it includes sections with a rising slope 9a which replace the liftings of the conventional solution. Note 11 the air extraction suction cups, necessary but inexpensive accessories.

La bâche 8 comporte deux contacteurs à flotteurs 12 et 13 qui détectent respectivement le niveau haut et le niveau bas. Une ligne pilote 14 relie ces flotteurs au dispositif de commande de la vanne 10. The cover 8 comprises two float switches 12 and 13 which respectively detect the high level and the low level. A pilot line 14 connects these floats to the valve 10 control device.

Cette vanne reste fermée tant que ce niveau n'atteint pas le flotteur 12. A ce moment, elle s'ouvre et la conduite 9 débite à l'exutoire 7 qui peut être comme dans l'exemple précédent, une station d'épuration. This valve remains closed as long as this level does not reach the float 12. At this time, it opens and the pipe 9 flows to the outlet 7 which can be, as in the previous example, a purification station.

Le niveau en 8 s'abaisse donc pendant cette phase, jusqu'à ce que le flotteur 13 soit actionné, ce qui provoque la fermeture de la vanne 10 et le cycle recommence. The level at 8 therefore drops during this phase, until the float 13 is actuated, which causes the valve 10 to close and the cycle begins again.

On remarquera que la conduite 9 ne court aucun risque d'obstruction, étant exploitée exactement comme une conduite de refoulement avec des alternances d'arrêt et de débit à bonne vitesse. It will be noted that the pipe 9 does not run any risk of obstruction, being operated exactly like a delivery pipe with alternating stops and flow at good speed.

Ainsi, selon l'invention, on réalise un dispositif équivalent au précédent, avec une consommation d'énergie minime et un coût d'installation bien moindre. Thus, according to the invention, a device equivalent to the previous one is produced, with minimal energy consumption and a much lower installation cost.

La figure 3 montre qu'il n'est pas nécessaire que la vanne 10 soit placée exactement à I'extrémité de la conduite 9, mais qu'elle peut fonctionner également sous légère contre-pression, par exemple avant une dernière remontée 9b. FIG. 3 shows that it is not necessary for the valve 10 to be placed exactly at the end of the pipe 9, but that it can also operate under slight back pressure, for example before a last ascent 9b.

La figure 4 donne quelques détails constructifs du système de commande de la vanne 10. Figure 4 gives some constructive details of the valve 10 control system.

On y voit, montée sur la conduite 9, la vanne 10 qui peut étre préférentiellement une vanne du type à manchon, dispositif bien connu et bien adapté aux eaux chargées. Cette vanne comprend généralement un manchon tubulaire en élastomère épais armé de textile, dans un corps métallique qui peut recevoir un fluide moteur tel que de l'huile par exemple. La mise en pression, par ce fluide, de l'espace intermédiaire entre le manchon et le corps ferme la vanne par écrasement du manchon sur lui-mSme. La mise en dépression par aspiration du fluide de commande provoque au contraire la libération du manchon et 1' ouverture de la vanne. It is seen there, mounted on the pipe 9, the valve 10 which can preferably be a valve of the sleeve type, a well-known device well suited to loaded water. This valve generally comprises a tubular sleeve made of thick elastomer reinforced with textile, in a metallic body which can receive a working fluid such as oil for example. The pressurization, by this fluid, of the intermediate space between the sleeve and the body closes the valve by crushing the sleeve on itself. The depression by suction of the control fluid on the contrary causes the release of the sleeve and the opening of the valve.

Ainsi, une pompe 15 peut aspirer le fluide de commande dans la vanne 10 par une conduite 16, ce qui provoque l'ouverture comme indiqué ci-dessus. Le fluide peut être refoulé à titre d'exemple par l'intermédi- aire d'un clapet de retenue 17 dans un réservoir 18 contenant un gaz sous pression (air ou azote). Cette disposition permet ultérieurement d'assurer la fermeture, meme en l'absence de courant électrique. On peut ainsi, si on le désire, provoquer la fermeture automatique en cas de panne de courant ce qui provoque un déversement A l'amont et alerte le service entretien. Thus, a pump 15 can suck the control fluid into the valve 10 through a line 16, which causes the opening as indicated above. The fluid can be discharged by way of example via a check valve 17 into a tank 18 containing a gas under pressure (air or nitrogen). This arrangement subsequently makes it possible to ensure closure, even in the absence of electric current. It is thus possible, if desired, to cause the automatic closing in the event of a power failure which causes a spill Upstream and alerts the maintenance service.

En effet, la fermeture est commandée par l'ouverture d'une électro- vanne 19 placée sur une conduite 20 qui court-circuite la pompe 15 et le clapet 17 et permet au fluide sous pression du réservoir 18 de remplir l'espace annulaire de la vanne 10, ce qui provoque la fermeture comme indiqué plus haut. Un robinet à pointeau 21 permet de régler la vitesse de fermeture, ce qui assure ainsi une protection contre les coups de bélier. In fact, the closure is controlled by the opening of a solenoid valve 19 placed on a pipe 20 which short-circuits the pump 15 and the valve 17 and allows the fluid under pressure from the reservoir 18 to fill the annular space with the valve 10, which causes the closure as indicated above. A needle valve 21 makes it possible to adjust the closing speed, which thus provides protection against water hammer.

Dans une variante simplifiée, une pompe A double effet assure successivement l'aspiration et la compression du fluide moteur à partir d'un réservoir de fluide A l'air libre. Cette disposition ne permet pas la fermeture en cas de panne de courant, mais ne nécessite pas de réservoir sous pression de gaz. In a simplified variant, a double-acting pump successively ensures the suction and compression of the working fluid from a reservoir of fluid in the open air. This arrangement does not allow closing in the event of a power failure, but does not require a gas pressure tank.

Enfin, au lieu d'utiliser la commande par flotteurs dans la bâche de tête, ce qui nécessite une ligne pilote coûteuse si elle est longue, on peut déclencher l'ouverture par un manomètre à contact situé sur la conduite 8 à l'amont ianétiat de la vanne 10 et la fermeture par un relais temporisé réglé sur le temps de vidange de la bâche 8. Finally, instead of using the float control in the head cover, which requires an expensive pilot line if it is long, it can be triggered by a contact pressure gauge located on line 8 upstream. of valve 10 and closing by a time relay set to the draining time of the tank 8.

il doit d'ailleurs etre entendu que la description qui précède n'a été donnée qutà titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. it should also be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.

Claims

RESELL IC AT 10 NS

1. Method for discharging wastewater by downlink, characterized in that it consists in causing this water to flow from a reserve (8) in a downward pipe (9) of any profile, by opening a device for obturation (10) located at the outlet of the pipeline (9) and closing the device (10) when the level in the reserve reaches a minimum level, so that the pipeline (9) remains full, even outside transfer periods used waters.

2. Installation for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises

- a waste water storage tank (8)

- a direct downward pipe (9) possibly including intermediate high points and joining the tank (8) to the point (7) of water discharge

- a closure device (10) capable of closing the lower part of the pipeline (9);

- And control circuits of the device (10).

3. Installation according to claim 2, characterized in that the control device of the shutter device (10) comprises two floats (12, 13) determining its opening at a high level of waste water in the hAche (8) and its closure when the latter reach a low level.

4. Installation according to claim 3, characterized in that the closure device (10) of the lower part of the pipeline (9) is a pinch valve whose operation is cowsandé by a pump (15), an accumulator of pressure (18) and a bypass system (20), allowing the valve to close.

5. Installation according to claim 4, characterized in that the bypass (20) comprises an electric valve (19) which is open to close the valve (10), this valve (19) and the pump (15 ) being controlled by a pilot line (14) connected to the floats (12, 13).

6. Installation according to claim 3, characterized in that the closure device (10) of the lower part of the pipe (9) is a sleeve valve with simple hydraulic control.

7. Installation according to claim 4, characterized in that the bypass comprises a hydraulic pump (15) which is put into operation to ensure the opening of the valve (10) from a pressure gauge with level sensitive contacts upper water reserve (8), the pump (15) being stopped by a time relay which also opens by an electromagnetic valve (19) the bypass (20) necessary to ensure the closing of the valve (10) .