FR3026757B1 - Station de relevage d’eaux - Google Patents

Abstract

Station de relevage (1) d'eaux, notamment d'eaux usées, claires ou chargées, comportant une cuve (2) de collecte des eaux, au moins une électropompe (3) montée à l'intérieur de la cuve et raccordée à une conduite de refoulement (30), et un système de détection (5) du niveau des eaux à l'intérieur de la cuve, ledit système de détection commandant la au moins une électropompe en arrêt et en marche en fonction dudit niveau des eaux, ladite station de relevage étant remarquable en ce que le système de détection comprend, d'une part, un tube (50) plongeur pourvu d'une extrémité inférieure (51) ouverte et d'une extrémité supérieure (52) fermée de manière étanche et, d'autre part, un capteur de pression interne disposé sur l'extrémité supérieure du tube et propre à mesurer la pression d'air dans le tube, ledit tube étant disposé à l'intérieur de la cuve de sorte que son extrémité inférieure est située en-dessous d'un niveau bas (NB) dit d'arrêt.

Description

La présente invention se rapporte à une station de relevage d’eaux, notamment d’eaux usées, claires ou chargées. L’invention se rapporte au domaine des stations de relevage d’eaux, telles que des eaux usées, des eaux claires (eaux peu ou pas usées ou chargées, comme par exemple des eaux potables ou des eaux de pluie) ou des eaux chargées (eaux mi-chargées ou fortement chargées), ces eaux étant notamment issues d’habitations à usage collectif ou particulier, d’activités agricoles (eaux de drainage par exemple), d’activités industrielles, de réservoirs d’eaux (par exemple piscines et bassins aquacoles), ou toutes autres sources d’eaux à relever.

De telles stations de relevage sont classiquement utilisées pour acheminer les eaux vers un réseau d’évacuation ou réseau d’assainissement, raccordé généralement à une station d’épuration, comme par exemple une station d’épuration des eaux usées ou une micro-station d’épuration, qui est située à une altitude supérieure à celle de la station de relevage.

De manière classique, une station de relevage d’eaux comporte une cuve de collecte des eaux, au moins une électropompe montée à l’intérieur de la cuve et raccordée à une conduite de refoulement, et un système de détection du niveau des eaux à l’intérieur de la cuve, ce système de détection commandant la au moins une électropompe en arrêt et en marche en fonction de ce niveau des eaux.

Un tel système de détection est indispensable pour commander l’arrêt de l’électropompe si le niveau des eaux atteint un niveau bas dit d’arrêt et commander la mise en marche de l’électropompe si le niveau des eaux atteint un niveau haut dit de marche.

Pour réaliser un tel système de détection, il est connu d’employer un interrupteur électrique à flotteur pendulaire raccordé par un câble électrique à l’électropompe. Avant la mise en route de la station de relevage, il est nécessaire de prévoir un point de fixation du câble électrique qui déterminera l’amplitude pendulaire du flotteur, et donc les deux niveaux haut et bas.

Un tel interrupteur électrique à flotteur pendulaire présente cependant plusieurs inconvénients, dont le principal est l’emploi d’un élément mobile (le flotteur) susceptible de se dégrader mécaniquement avec le temps, en particulier au contact d’eaux usées chargées en déchets ; la Demanderesse ayant notamment constaté qu’une accumulation de graisse sur le flotteur finissait par bloquer son fonctionnement.

Il est également connu d’employer un ensemble fixe comprenant au moins deux sondes hydrostatiques dont une sonde basse disposée au niveau bas et une sonde haute disposée au niveau haut. Ces sondes peuvent être suspendues à deux hauteurs distinctes au moyen de câbles, ou peuvent être fixées sur un support vertical tubulaire comme décrit dans le brevet européen EP 2 415 940 B1.

Cependant, avec des eaux chargées, telles que des eaux issues d’habitations domestiques, de telles sondes hydrostatiques finissent pas être couvertes de déchets, notamment graisseux, nuisant à leur fonctionnement.

La présente invention a pour but de résoudre ces inconvénients en proposant une station de relevage d’eaux qui emploie un système de détection du niveau des eaux qui fonctionne de manière fiable, même avec des eaux chargées. A cet effet, elle propose une station de relevage d’eaux, notamment d’eaux usées, claires ou chargées, comportant une cuve de collecte des eaux, au moins une électropompe montée à l’intérieur de la cuve et raccordée à une conduite de refoulement, et un système de détection du niveau des eaux à l’intérieur de la cuve, ledit système de détection commandant la au moins une électropompe en arrêt et en marche en fonction dudit niveau des eaux, ladite station de relevage étant remarquable en ce que le système de détection comprend, d’une part, un tube plongeur pourvu d’une extrémité inférieure ouverte et d’une extrémité supérieure fermée de manière étanche, notamment par une résine, et, d’autre part, un capteur de pression interne disposé sur l’extrémité supérieure du tube et propre à mesurer la pression d’air dans le tube, ledit tube étant disposé à l’intérieur de la cuve de sorte que son extrémité inférieure est située en-dessous d’un niveau bas dit d’arrêt.

Ainsi, lorsque le niveau des eaux diminue dans la cuve, la pression d’air dans le tube (autrement dit la pression de la colonne d’air cloisonnée à l’intérieur du tube) diminue, jusqu’à atteindre une pression basse correspondant au niveau bas d’arrêt. A l’inverse, lorsque le niveau des eaux augmente dans la cuve, la pression d’air dans le tube augmente, jusqu’à atteindre une pression haute correspondant à un niveau haut de marche. Même avec des eaux chargées qui présentent des déchets susceptibles de s’accumuler au niveau de l’extrémité inférieure du tube plongeur, le système de détection continue de fonctionner car il y aura toujours un équilibre des pressions qui s’établira - plus ou moins rapidement - à l’interface entre les eaux et la colonne d’air à l’intérieur du tube.

En effet, même si des déchets se bloquent sur l’extrémité inférieure du tube, l’équilibre des pressions s’établira à travers les déchets (lorsque poreux), via les interstices entre les déchets, et également via les déchets eux-mêmes car une montée des eaux se traduira par une poussée des déchets vers le haut et donc une poussée sur la colonne d’air à l’intérieur du tube. Dans les faits, l’eau qui est initialement présente à l’entrée du tube, à son extrémité inférieure, sert de barrière et reste toujours dans le tube, empêchant ainsi d’autres matières de rentrer dans le tube.

En outre, la Demanderesse a constaté un fonctionnement particulièrement fiable du système de détection même après avoir sciemment introduit des bouchons textiles à l’intérieur de l’extrémité inférieure du tube.

Par ailleurs, il est bien entendu au sens de la présente que la cuve peut être une cuve fermée par un couvercle ou une cuve ouverte, comme par exemple un bassin ou réservoir ouvert. Par ailleurs, la cuve peut bien entendu être enterrée, semi-enterrée ou au contraire être hors sol.

Selon une caractéristique, l’extrémité inférieure du tube délimite une ouverture s’étendant verticalement sur une hauteur prédéfinie dite hauteur morte.

Ainsi, avec une telle ouverture, il est possible, mais non obligatoire, de faire venir l’extrémité inférieure du tube en appui sur le fond de la cuve, pour s’assurer une position de référence, la mesure de référence devant bien entendu tenir compte de la hauteur morte correspondant à la distance entre le bas de l’ouverture et le haut de l’ouverture.

De manière avantageuse, l’extrémité inférieure du tube est soit biseautée sur la hauteur morte, soit fendue sur la hauteur morte, pour réaliser cette ouverture en hauteur.

En variante, l’extrémité inférieure du tube est de section droite, ce qui équivaut à une hauteur morte nulle.

Selon une autre caractéristique, le capteur de pression interne est au moins partiellement noyé à l’intérieur d’un matériau isolant, notamment du type résine.

En effet, les eaux usées dégagent généralement à l’intérieur de la cuve des gaz corrosifs, tels que des gaz soufrés, qui peuvent détériorer le capteur de pression interne, et en particulier son électronique.

Dans une réalisation particulière, l’extrémité inférieure du tube vient en appui contre le fond de la cuve, garantissant une position de référence, qui prendra en compte l’éventuelle hauteur morte lorsque l’ouverture est en hauteur, ce qui est un gage de précision de la mesure du niveau des eaux.

En variante, l’extrémité inférieure du tube est maintenue sans contact au-dessus du fond de la cuve, autrement dit cette extrémité inférieure ne touche pas le fond la cuve avec un écartement prédéfini entre le tube et le fond. Dans cette réalisation, il sera avantageux de tenir compte de cet écartement dans le calcul du niveau des eaux.

Avantageusement, le système de détection comprend en outre un capteur de pression externe propre à mesurer la pression d’air ambiant à l’intérieur ou à l’extérieur de la cuve.

Grâce à ce capteur de pression externe, la mesure du niveau des eaux est fiabilisée, car prenant en compte la pression réelle à l’intérieur de la cuve, voire à l’extérieur de la cuve. A défaut d’un tel capteur de pression externe, il est nécessaire de procéder à un calibrage préalable du capteur de pression interne, en fonction de l’altitude d’installation de la station de relevage.

Dans un mode de réalisation particulier, le capteur de pression externe et le capteur de pression interne sont réunis au sein d’un même capteur de pression différentielle comprenant une première entrée en relation avec l’air dans le tube et une seconde entrée en relation avec l’air ambiant à l’intérieur de la cuve, ledit capteur de pression différentielle étant monté sur l’extrémité supérieure du tube.

En variante, le capteur de pression externe et le capteur de pression interne sont deux capteurs distincts, le capteur de pression externe étant soit disposé à l’intérieur de la cuve, par exemple sur l’extrémité supérieure du tube, soit disposé à l’extérieur de la cuve.

Selon une possibilité de l’invention, le système de détection comprend une unité de commande raccordée au moins au capteur de pression interne et propre à : - calculer le niveau des eaux à l’intérieur de la cuve en fonction de la pression d’air dans le tube mesurée par le capteur de pression interne ; - comparer ce niveau des eaux avec le niveau bas d’arrêt et avec un niveau haut dit de marche ; - commander l’arrêt de la au moins une électropompe si ce niveau des eaux atteint le niveau bas d’arrêt, et commander la mise en marche de la au moins une électropompe si ce niveau des eaux atteint le niveau haut de marche.

Selon une autre possibilité de l’invention, la au moins une électropompe est raccordée électriquement à un tableau électrique alimenté par un réseau électrique externe, et l’unité de commande est disposée à l’intérieur dudit tableau électrique, déportant ainsi la commande de marche/arrêt de l’électropompe dans ce tableau électrique, et donc hors de la cuve. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d’exemples de mise en oeuvre non limitatifs, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique d’une station de relevage conforme à l’invention ; - la figure 2 est une vue schématique partielle et en coupe du détail de réalisation du système de détection mis en place dans la station de relevage de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique de l’extrémité inférieure biseautée du tube plongeur employé dans la station de relevage de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue schématique de l’extrémité inférieure fendue d’un autre tube plongeur adapté à l’invention.

En référence à la figure 1, une station de relevage 1 des eaux, notamment du type eaux usées, eaux claires (eaux faiblement voire pas usées ou chargées) ou eaux chargées (eaux moyennement ou fortement usées ou chargées), comporte une cuve 2 de collecte des eaux, présentant un orifice 20 d’entrée des eaux, et une ouverture supérieure 21 d’accès à l’intérieur de la cuve 2, cette ouverture supérieure 21 étant de manière optionnelle hermétiquement close par un couvercle 22 amovible. La cuve 2 présente également un fond 23 formant l’embase d’appui de la cuve 2 sur un support, par exemple le sol.

La station de relevage 1 comporte également une électropompe 3 montée à l’intérieur de la cuve 2 et raccordée à une conduite de refoulement 30 sur laquelle peuvent être positionnés un clapet anti-retour 31 et une vanne 32. Il est bien entendu envisageable de prévoir plusieurs électropompes 3 raccordées à une conduite de refoulement 30 unique ou bien à des conduites de refoulement 30 propres à chaque électropompe 3. L’électropompe 3 repose sur le fond 23 de la cuve 2, soit directement soit via une assise de support. L’électropompe 3 est raccordée électriquement à un tableau électrique 4 alimenté par un réseau électrique externe, via un câble électrique 33 traversant de manière étanche la paroi de la cuve 2, notamment au moyen d’un presse-étoupe 34. Plus précisément, l’électropompe 3 est raccordée électriquement à une unité d’alimentation électrique 40 disposée à l’intérieur dudit tableau électrique 4.

La station de relevage 1 comporte aussi un système de détection 5 du niveau des eaux à l’intérieur de la cuve 2, ce système de détection 5 comprenant : - un tube 50 plongeur pourvu d’une extrémité inférieure 51 ouverte et d’une extrémité supérieure 52 fermée de manière étanche par une résine ; et - un capteur de pression interne 53 monté de manière étanche sur l’extrémité supérieure 52 et propre à mesurer la pression d’air dans le tube 50.

Le tube 50 est disposé à l’intérieur de la cuve 2 de sorte que son extrémité inférieure 51 est située en-dessous d’un niveau bas NB dit niveau d’arrêt. Le tube 50 s’étend verticalement. Le tube 50 est creux, de section transversale par exemple circulaire, carrée, rectangulaire ou d’autre forme.

Le tube 50 est fixé sur la cuve 2, par exemple au moyen d’une attache 6 assurant la fixation du tube 50 sur une paroi latérale de la cuve 2. Cette attache 6 est fixée d’un côté sur la paroi latérale de la cuve 2, par exemple par vissage ou boulonnage, et supporte de l’autre côté le tube 50 au moyen d’un dispositif de maintien, assurant par exemple un maintien par vissage, boulonnage, serrage, encliquetage ou autre moyen équivalent.

Ainsi, le tube 50 est suspendu à l’intérieur de la cuve 2, et l’extrémité inférieure 51 du tube 50 vient en appui contre le fond 23 de la cuve 2. L’extrémité inférieure 51 du tube 50 délimite une ouverture 54 s’étendant verticalement sur une hauteur HM prédéfinie, dite hauteur morte. En référence aux figures 3 et 4, deux exemples de réalisation non limitatifs sont envisagés, à savoir un premier exemple illustré sur la figure 3 dans lequel l’extrémité inférieure 51 est biseautée sur la hauteur morte HM, et un second exemple illustré sur la figure 4 dans lequel l’extrémité inférieure 51 est fendue sur la hauteur morte HM.

Ainsi, et comme illustré sur la figure 2, lorsque l’extrémité inférieure 51 du tube 50 vient en appui contre le fond 23 de la cuve 2, les eaux peuvent rentrer dans le tube 50 jusqu’à atteindre le haut de l’ouverture 54, autrement dit jusqu’à atteindre un niveau équivalent à la hauteur morte HM ; en définissant le fond 23 de la cuve 2 comme référence pour établir le niveau des eaux dans la cuve 2. Bien entendu, le haut de l’ouverture 54 est situé en-dessous du niveau bas NB, pour permettre une détection de ce niveau bas NB.

Sur la figure 2, le niveau des eaux correspond à la hauteur H, et le système de détection 5 permet de mesurer le différentiel de hauteur (H-HM). Donc, connaissant HM qui est une valeur fixe prédéfinie, on peut remonter au niveau des eaux H à partir des mesures de pression réalisées par le système de détection 5.

Le capteur de pression interne 53 est avantageusement du type transducteur de pression propre à mesurer la pression de la colonne d’air contenu à l’intérieur du tube 50. Une capote 55 souple peut éventuellement être prévue pour protéger de manière étanche le capteur de pression interne 53.

De manière préférentielle, le système de détection 5 comprend également un capteur de pression externe 56 propre à mesurer la pression d’air ambiant à l’intérieur de la cuve 2. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le capteur de pression externe 56 est distinct du capteur de pression interne 53 ; ces deux capteurs 53, 56 pouvant tous les deux être du type transducteur de pression absolue. Le capteur de pression externe 56 est avantageusement du type transducteur de pression propre à mesurer la pression ambiante à l’intérieur de la cuve 2 ; une capote 58 souple pouvant éventuellement être prévue pour protéger de manière étanche le capteur de pression externe 56.

Les deux capteurs 53, 56 sont par exemple montés à l’intérieur d’une enceinte 57 fermée sur le dessus et montée sur l’extrémité supérieure 52 du tube 50 ; cette enceinte 57 formant un dôme ou une cloche emprisonnant l’air pour protéger les capteurs 53, 56 en cas de remontée des eaux. Sur la figure 2, le câble électrique 59 traverse de manière étanche l’enceinte 57 et, dans une variante non illustrée, le câble électrique 59 passe par-dessous l’enceinte 57, afin d’éviter de percer l’enceinte 57.

En variante, le capteur de pression externe 56 peut être fixé sur la cuve 2 pour mesurer également la pression d’air ambiant à l’intérieur de la cuve 2.

Il est également envisageable que les deux capteurs 53, 56 soient réunis au sein d’un même capteur de pression différentielle, notamment du type transducteur de pression différentielle, avec une première entrée en relation avec l’air dans le tube 50 et une seconde entrée en relation avec l’air ambiant à l’intérieur de la cuve 2.

Il est aussi envisageable que le capteur de pression externe soit placé à l’extérieur de la cuve 2, par exemple sur le tableau électrique 4, pour mesurer la pression d’air ambiant à l’extérieur de la cuve 2.

Le système de détection 5 comprend également une unité de commande 41 raccordé aux capteurs de pression 53, 56 par au moins un câble électrique 59. Cette unité de commande 41 peut être intégrée à un coffret électrique.

Plus précisément, le ou les capteurs de pression 53, 56 disposés à l’intérieur de la cuve 2 sont raccordés électriquement à une unité de commande 41 disposée à l’extérieur de la cuve 2, via le câble électrique 59 traversant de manière étanche la paroi de la cuve 2, notamment au moyen d’un presse-étoupe 60.

Cette unité de commande 41 est propre à : - calculer le niveau des eaux à l’intérieur de la cuve 2 en fonction de la pression d’air dans le tube 50 mesurée par le capteur de pression interne 53, de la pression d’air ambiant à l’intérieur de la cuve 2 ou à l’extérieur de la cuve 2 mesurée par le capteur de pression externe 56, et également de la hauteur morte HM ; - comparer ce niveau des eaux avec le niveau bas NB d’arrêt et avec un niveau haut NH dit niveau de marche ; - commander l’arrêt de l’électropompe 3 si ce niveau des eaux atteint le niveau bas NB, et commander la mise en marche de l’électropompe 3 si ce niveau des eaux atteint le niveau haut NH. A cet effet, l’unité de commande 41 est par exemple disposée à l’intérieur du tableau électrique 4, et est relié à l’unité d’alimentation électrique 40 pour commander l’arrêt/marche de l’électropompe 3.

Bien entendu l’exemple de mise en oeuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d’autres améliorations et détails peuvent être apportés à la station de relevage selon l’invention, sans pour autant sortir du cadre de l’invention où d’autres formes de tube plongeur et/ou de technologies de capteur de pression peuvent par exemple être réalisées. A titre d’exemple, l’extrémité inférieure 51 du tube 50 peut être de section droite et horizontale, ce qui équivaut à une hauteur morte HM nulle. Autrement dit, cette extrémité inférieure n’est ni biseautée ni fendue.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Station de relevage (1) d’eaux, notamment d’eaux usées, claires ou chargées, comportant une cuve (2) de collecte des eaux usées, au moins une électropompe (3) montée à l’intérieur de la cuve (2) et raccordée à une conduite de refoulement (30), et un système de détection (5) du niveau des eaux à l’intérieur de la cuve (2), ledit système de détection (5) commandant la au moins une électropompe (3) en arrêt et en marche en fonction dudit niveau des eaux, où le système de détection (5) comprend, d’une part, un tube (50) plongeur pourvu d’une extrémité inférieure (51) ouverte et d’une extrémité supérieure (52) fermée de manière étanche, notamment par une résine, et, d’autre part, un capteur de pression interne (53) disposé sur l’extrémité supérieure (52) du tube (50) et propre à mesurer la pression d’air dans le tube (50), ledit tube (50) étant disposé à l’intérieur de la cuve (2) de sorte que son extrémité inférieure (51) est située en-dessous d’un niveau bas (NB) dit d’arrêt, ladite station de relevage (1) étant caractérisée en ce que le système de détection (5) comprend en outre un capteur de pression externe (56) propre à mesurer la pression d’air ambiant à l’intérieur ou à l’extérieur de la cuve (2).
2. 2. Station de relevage (1) selon la revendication 1, dans laquelle l’extrémité inférieure (51) du tube (50) délimite une ouverture (54) s'étendant verticalement sur une hauteur prédéfinie dite hauteur morte (HM).
3. 3. Station de relevage (1) selon la revendication 2, dans laquelle l’extrémité inférieure (51) du tube (50) est soit biseautée sur la hauteur morte (HM), soit fendue sur la hauteur morte (HM).
4. 4. Station de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le capteur de pression interne (53) est au moins partiellement noyé à l’intérieur d’un matériau isolant, notamment du type résine.
5. 5. Station de relevage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’extrémité inférieure (51) du tube (50) est soit en appui contre le fond (23) de la cuve (2), soit maintenue sans contact au-dessus du fond (23) de la cuve (2),
6. 6. Station de relevage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les capteurs de pression externe et interne (56, 53) sont réunis au sein d’un même capteur de pression différentielle comprenant une première entrée en relation avec l’air dans le tube (50) et une seconde entrée en relation avec l’air ambiant à l’intérieur de la cuve (2), ledit capteur de pression différentielle étant monté sur l’extrémité supérieure (52) du tube (50).
7. 7. Station de relevage (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le capteur de pression externe (56) et le capteur de pression interne (53) sont deux capteurs distincts, le capteur de pression externe (56) étant soit disposé à l’intérieur de la cuve (2), par exemple sur l’extrémité supérieure (52) du tube (50), soit disposé à l’extérieur de la cuve (2).
8. 8. Station de relevage (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le système de détection (5) comprend une unité de commande (41) raccordée au moins au capteur de pression interne (53) et propre à : - calculer le niveau des eaux à l’intérieur de la cuve (2) en fonction de la pression d’air dans le tube (50) mesurée par le capteur de pression interne (53); - comparer ce niveau des eaux avec le niveau bas (NB) d’arrêt et avec un niveau haut (NH) dit de marche ; - commander l’arrêt de la au moins une électropompe (3) si ce niveau des eaux atteint le niveau bas (NB) d’arrêt, et commander la mise en marche de la au moins une électropompe (3) si ce niveau des eaux atteint le niveau haut (NH) de marche.
9. 9. Station de relevage (1) selon la revendication 8, dans laquelle la au moins une électropompe (3) est raccordée électriquement à un tableau électrique (4) alimenté par un réseau électrique externe, et l’unité de commande (41) est disposée à l’intérieur dudit tableau électrique (4).