FR3029225A1 - Dispositif de chasse d'une cuve tampon a declenchement par auget basculant - Google Patents

Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve tampon C comprenant un châssis (10) incluant au moins un tube (12-1, 12-2) ayant une partie rectiligne dont une extrémité (12-1B, 12-2B) proximale est reliée par des moyens d'articulation (28) à des évacuations (20-1, 20-2) portées par ladite cuve C tampon et dont l'autre extrémité (12-1S, 12-2S) distale est munie en amont d'un coude (22-1, 22-2), ledit châssis (10) étant monté pivotant par son extrémité proximale autour d'un axe XX', par rapport à la cuve C tampon, le châssis étant équipé de moyens de flottaison, caractérisé en ce que les moyens de flottaison sont des moyens (29) de flottaison, instables.

Description

DISPOSITIF DE CHASSE D'UNE CUVE TAMPON A DECLENCHEMENT PAR AUGET BASCULANT Le dispositif selon la présente invention concerne une chasse d'un fluide contenu dans une cuve tampon avec un déclenchement par un auget basculant. On connaît des installations de traitement des eaux usées d'installations collectives ou autonomes.

Ces installations comportent une arrivée des fluides, généralement des eaux usées domestiques, qui sont déversées sur un filtre afin de pouvoir retenir les matières organiques d'une part et de diffuser l'eau par un rejet en milieu naturel d'autre part. Pour la suite de la description, on entend par filtre tous les filtres. Ainsi, on connaît les "filtres à sable" terrassés comprenant généralement une cuve avec plusieurs couches de matériaux minéraux filtrants, de granulométries variant de la plus grosse à la plus fine du bas vers le haut du filtre suivant la gravité. Ainsi la première couche peut comporter un matériau drainant au fond, la seconde une couche de transition des graviers de moyenne granulométrie et enfin une troisième de surface qui est la couche filtrante avec un gravier fin, ceci pour donner un exemple.

Par filtre on entend aussi les filtres naturels plantés notamment de roseaux. Les matières organiques retenues dans ces couches sont digérées par des microorganismes travaillant de façon aérobie. De tels filtres ont de très longues durées de vie s'ils sont bien dimensionnés d'une part et si tout le massif filtrant est exploité d'autre part.

Pour fonctionner ledit filtre est complété par deux réseaux, un réseau de répartition du fluide en surface des couches avec une alimentation en fluide chargé et un réseau de collecte de l'eau filtrée, en partie inférieure des couches, avec une sortie d'eau claire. Par contre, un problème se pose quant à la répartition du fluide chargé sur la totalité de la surface du filtre.

En effet, le réseau en surface est constitué de rampes de répartition disposées à la surface du massif filtrant. Or les débits de fluide chargé entrant dans les rampes sont généralement très faibles et donc inaptes à propager le fluide sur l'intégralité de la surface du massif.

La conséquence est une répartition sur une faible partie du massif filtrant, ce qui laisse une importante surface non sollicitée. Il est donc connu de prévoir en amont de ce réseau de répartition, une cuve tampon qui collecte les eaux usées pour constituer un volume tampon.

Cette cuve tampon est équipée d'une chasse qui assure une libération rapide d'un volume important de fluide, celui accumulé dans la cuve, ce qui charge l'ensemble des rampes de répartition et assure une répartition surfacique complète et homogène du massif filtrant. La chasse de ce type de cuve présente des contraintes de réalisation car il faut qu'elle fonctionne avec des fluides chargés et de façon purement mécanique car il n'y a pas d'alimentation électrique prévue pour ce type de station d'épuration. De plus un agencement purement mécanique rend le dispositif plus fiable. Il faut aussi que le volume dans la cuve tampon puisse être éventuellement réglable dans une plage donnée, pour permettre un ajustement par exemple de la surface de filtration. Enfin, il s'agit d'un accessoire donc la réalisation doit être industriellement simple.

On connaît par exemple le brevet US 5 290 434 qui décrit une chasse comportant un tube avec une zone souple susceptible de se courber, raccordé par une de ses extrémités à une sortie ménagée en partie basse d'une cuve tampon et muni à l'autre de ses extrémités d'une tête flottante. Cette tête flottante est un boîtier fermé dans lequel débouche de façon étanche ladite extrémité dudit tube, au-delà de la partie susceptible de se courber. Le boîtier fermé de cette tête comprend une ouverture ménagée sur sa face supérieure. Lorsque la cuve est vide, le boîtier est vide et repose au fond de la cuve, l'ouverture vers le haut. Tout le fluide a été évacué par gravité à travers le tube. Lorsque du fluide est introduit dans la cuve tampon, le boîtier flotte car il est plein d'air, il suit donc la surface qui s'élève avec le niveau de fluide. Néanmoins, lorsqu'une hauteur donnée est atteinte, comme le boîtier se trouve retenu par le tube souple, il passe sous le niveau de la surface. Du fluide pénètre alors à travers l'ouverture dans le boîtier qui se remplit et le boîtier coule lorsque son poids est supérieur à la poussée d'Archimède.

Dès lors le fluide contenu dans la cuve tampon s'écoule par ledit tube sans aucune retenue et la cuve se vide.

Ce dispositif est surtout lié à la nature du tube souple et les mouvements nombreux de pliage sur des durées de plusieurs années peuvent engendrer des variations de résistance et donc provoquer des dysfonctionnements. De plus il n'y a aucune possibilité de réglage de la hauteur du niveau dans la cuve.

Surtout on constate qu'il n'y a pas d'effet de chasse et de vidange complète de la cuve. Dès lors, il se produit une décantation des charges du fluide en fond de cuve à chaque vidange. Au fur et à mesure ces charges ne sont pas évacuées et conduisent rapidement à des dysfonctionnements. On connaît aussi le brevet FR 2 861 109 qui est une amélioration du brevet précédent dans le sens où la boîte comprend son propre tube d'évacuation du fluide contenu dans la boîte et il est prévu deux tubes d'évacuation indépendants, portant chacun un coude de façon à générer un effet de siphon. Cette invention utilise la même boîte que le brevet précédent et cet agencement présente un inconvénient important qui est celui de recourir à une boîte fixe qui s'incline au fur et à mesure du pivotement de l'ensemble si bien que la flottabilité varie au cours de la montée du niveau de fluide dans la cuve comme le montre la courbe de la figure 1 illustrant l'art antérieur. Le moment de flottaison diminue brusquement pour retrouver, à la hauteur maximale correspondant au déclenchement, une valeur finale qui reste faible.

De plus il faut recourir à trois tubes qui sont des produits coûteux. L'effet de siphon était connu et décrit dans la demande de brevet FR 2 690 955 antérieure au brevet précédemment cité, le flotteur à remplissage, destiné à provoquer l'amorçage étant également décrit dans cette même demande de brevet. La présente invention vise un dispositif de chasse à auget basculant, qui permet de pallier les inconvénients des agencements antérieurs. Le dispositif proposé vise à conserver au dispositif de chasse une flottabilité sensiblement constante tout au long de la variation du niveau de remplissage de la cuve tampon qu'il équipe. De plus, le dispositif selon la présente invention est réalisable industriellement en limitant le recours à des produits onéreux tels que des tubes, nécessairement en acier inoxydable. Le dispositif permet un réglage de la hauteur d'eau accumulée dans la cuve tampon. Enfin et de façon importante, la vidange de la cuve tampon est complète à chaque chasse.

La présente invention est maintenant décrite en détail en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent : - Figure 1 : une vue d'un graphe du moment résultant de flottaison d'un dispositif de l'art antérieur, en fonction de la hauteur d'eau - Figure 2 : une vue en perspective de l'agencement selon la présente invention, - Figure 3 : une vue en élévation latérale du dispositif, - Figures 4A à 4E, un synoptique de fonctionnement du dispositif selon l'invention, et - Figure 5 : une vue d'un graphe du moment résultant de flottaison du dispositif selon la présente invention, en fonction de la hauteur d'eau.

Sur la figure 1, on a représenté le graphe du moment de flottaison d'un dispositif de l'art antérieur sur lequel on constate la variation du moment de flottaison au fur et à mesure du remplissage de la cuve tampon qui le reçoit et donc en fonction de la variation de la hauteur de fluide. En effet, la boîte s'incline et de ce fait la poussée d'Archimède varie en fonction de cette inclinaison.

Dès que le niveau monte, le moment de flottaison diminue fortement jusqu'à remonter faiblement lorsque le niveau atteint la hauteur maximale car la boîte est retenue donc elle s'enfonce avant de se remplir et la poussée d'Archimède augmente. Sur la figure 2, le dispositif selon la présente invention comprend un châssis 10 intégrant deux tubes 12-1 et 12-2 d'évacuation. Ce châssis 10 est monté articulé par son extrémité proximale par rapport au fond d'une cuve tampon C partiellement représentée car parfaitement connue de l'homme de l'art. Ces deux tubes 12-1 et 12-2 d'évacuation contribuent également à la constitution du châssis et à sa rigidité comme à sa résistance mécanique. Ces deux tubes 12-1 et 12-2 d'évacuation sont rectilignes et reliés entre eux dans un même plan S par tout moyen adapté, en l'occurrence des traverses 14 et des goussets 16. Le châssis 10 est articulé autour d'un axe XX', parallèle au fond de la cuve tampon C dans laquelle il est monté et auquel il est rattaché. Chacun de ces tubes est muni à son extrémité 12-1B et 12-2B proximale de moyens d'articulation 18, en l'occurrence d'un manchon 18-1 et 18-2, souple, par exemple en un tissu enduit et annelé. Chaque manchon 18-1 et 18-2 est solidaire d'une évacuation 20-1 et 20-2 rigide, débouchante, ménagée en partie inférieure de la cuve tampon C. De telles évacuations sont généralement reliées à un réseau de répartition d'un filtre ave une rampe, non représentée, et le niveau de cette rampe de répartition est inférieur à celui du fond de la cuve tampon C pour obtenir un effet de siphonage ainsi que cela sera expliqué ultérieurement. L'autre extrémité 12-1S et 12-2S distale de chacun des tubes est munie en amont d'un coude 22-1 et 22-2, sensiblement à 900. Chaque coude est ménagé dans un plan P perpendiculaire au plan S, orienté avec le sommet de chaque coude 22-1 et 22-2, orienté vers le haut. Chaque plan P est parallèle à la portion rectiligne de chaque tube. Le coude est surélevé par rapport à l'extrémité des tubes d'une valeur supérieure au diamètre dudit tube.

Chaque extrémité 12-1S et 12-2S de chacun des tubes est coupée en biseau de façon que l'ouverture 24-1 et 24-2 soit parallèle et à proximité du fond de la cuve tampon C ceci pour au moins une partie de sa périphérie afin d'aspirer tout le volume de fluide contenu dans la dite cuve tampon C. La surface d'ouverture est alors faiblement inclinée par rapport au fond de la cuve tampon lorsque le châssis et les deux tubes rectilignes qui le constituent, sont horizontaux, ainsi que cela sera expliqué de façon détaillée plus avant dans la présente description. Le dispositif selon la présente invention comporte également une entretoise 26, tubulaire, creuse, interposée entre les deux sommets des coudes 22-1 et 22-2, orientée parallèlement au plan S et perpendiculairement aux plans P contenant les coudes. Cette entretoise 26 tubulaire assure une résistance mécanique qui contribue à la rigidité du châssis d'une part et les extrémités 28-1 et 28-2 du tube dont elle est constituée, sont débouchantes dans le volume supérieur de chacun de sommets desdits coudes de façon à assurer une égalisation des pressions d'autre part. Le dispositif selon l'invention comprend des moyens 29 de flottaison instables, aptes à prendre au moins une première position de flottaison et au moins une seconde position de vidage. En l'occurrence, les moyens 29 de flottaison instables comprennent un auget basculant 30, disposé à proximité des extrémités 12-1S et 12-2S distales, l'axe de basculement étant référencé YY'.

Cet auget basculant 30 présente un volume V. Cet auget basculant 30 est monté pivotant autour d'un axe 32 parallèle à l'entretoise 26 et donc perpendiculaire aux plans P.

Cet auget basculant 30 est monté en position instable. En l'occurrence, la position instable est basculante vers les extrémités 12-15 et 12-2S distales. Cet auget est avantageusement disposé entre les tubes 12-1 et 12-2, à proximité des extrémités 12-15 et 12-2S distales.

Suivant un mode de réalisation retenu, l'auget basculant 30 présente une section dans le plan P, qui est sensiblement celle d'un triangle isocèle, dont le sommet 32 est orienté vers le bas, la base 34 étant orientée vers le haut. L'axe YY' est centré par rapport au sommet, l'auget restant néanmoins instable. En position instable, à basculement maximal, l'auget basculant 30 a sa face distale 36 parallèle au fond de la cuve. De façon avantageuse, le bord de l'auget basculant 30 est muni de moyens 38 de flottaison, comme par exemple deux flotteurs 40-1, 40-2 destinés pour le flotteur distal 40-1 à relever le bord basculant en l'occurrence le bord distal 42 de l'auget 30 basculant dès la présence de fluide d'une part et pour l'autre 40-2 proximal à compenser le déséquilibre de la position instable d'autre part une fois l'auget en position de flottaison complète. On note également la présence de moyens 44 limiteurs de l'angulation maximale du châssis 10 et des tubes 12 qui le constituent, autour de l'axe XX'. Ces moyens 44 limiteurs sont en l'occurrence un lien 46 souple tel qu'une chaîne, avantageusement réglable en longueur. Le fonctionnement du dispositif selon la présente invention est maintenant décrit en regard des figures 4. Lorsque la cuve tampon est vide, l'auget basculant 30 est basculé vers les extrémités distales et ces mêmes extrémités distales reposent pour une partie sur le fond de la cuve. Avantageusement, des butées, non représentées, peuvent permettre un maintien dans la position adaptée.

II est même possible de ménager une dépression dans le fond de la cuve de façon à assurer une vidange complète de la dite cuve, le volume finale de la cuve tampon C venant s'accumuler par gravité dans ladite dépression. Figure 4A. Lorsque du fluide chargé est introduit dans la cuve, le niveau monte et le flotteur 40-1 sur le bord distal assure le retour par rotation de l'auget a sa position d'équilibre instable dans laquelle la base 38 supérieure de l'auget basculant est sensiblement horizontale. Le second flotteur proximal assure l'équilibre de flottaison. Figure 4B.

Les extrémités des tubes sont obturées par le fluide dans cette première phase du fait de la géométrie des coudes. Dès que le niveau est suffisant, figure 4C, l'auget basculant 30 assure une certaine flottabilité, complémentaire de celle des tubes 12-1 et 12-2 qui sont vides jusqu'à la base des coudes. En effet, les coudes ont interdit le passage du fluide dans les tubes initialement et ensuite l'auget basculant 30, en position stable de flottaison, assure le complément de flottaison permettant le pivotement du châssis si bien que le fluide ne peut toujours pas pénétrer. On constate que l'auget basculant 30 bascule au fur et à mesure de l'inclinaison du châssis 10 de façon que la base ouverte supérieure dudit auget conserve son horizontalité et donc se maintienne parallèle à la surface, sans pouvoir se remplir de fluide. La poussée d'Archimède reste constante car l'auget basculant a toujours le même volume immergé de même que les tubes latéraux. En position maximale, figure 4D, le châssis est retenu par les moyens 44 limiteurs d'inclinaison. L'auget se remplit car il se trouve à un moment donné sous la surface puisque le niveau poursuit son élévation au fur et à mesure d'apport de fluide et l'auget reste à un niveau inférieur. Dès que l'auget est rempli, il ne fournit plus la poussée d'Archimède correspondante et donc la flottabilité complémentaire nécessaire, si bien que le châssis pivote pour revenir à sa position initiale. Dès lors, il se produit un effet de siphon du fait de la pression et l'extrémité proximale étant débouchante, le fluide pénètre dans le coude et amorce l'écoulement. Le fluide sort par les évacuations prévues avec un fort débit et le châssis 10 poursuit son pivotement retour jusqu'à revenir en appui sur le fond. Figure 4E, le châssis est en partie inférieure et l'effet de siphon se poursuit assurant le vidage complet de la cuve. L'auget basculant pivote au fur et à mesure que le niveau baisse sous le niveau de la base dudit auget basculant. L'auget étant instable bascule vers les extrémités proximales au fur et à mesure que le flotteur 40 du bord distal 42 descend en accompagnant le niveau de fluide. L'auget se vide 30 intégralement. La sortie de l'eau de la partie distale d'un des tubes provoque une entrée d'air dans le tube concerné et une entrée d'air par le tube de entretoise 26 tubulaire, interposée entre les deux sommets des coudes 22-1, 22-2, si bien qu'il se produit un désamorçage définitif de l'ensemble. Ceci permet de replacer le système en configuration initiale sans risque de procéder à un siphonage continu involontaire lors du re-remplissage de la cuve. De plus on interdit le déséquilibre de siphonage entre les tubes.

Sur la figure 5, on constate que la poussée d'Archimède étant constante, le dispositif selon l'invention bénéficie d'un couple de flottaison quasiment constant, exempt de brusques variations. On note également que le dispositif comporte uniquement les deux tubes d'évacuation, supprimant une portion de tube présente dans les agencements de l'art antérieur.

Le dispositif est réglable en niveau de fluide avant siphonage puisqu'il suffit de régler la longueur des moyens 44 limiteurs d'inclinaison. En effet, l'auget basculant 30 exerçant toujours la même poussée dans sa phase flottante, le niveau peut être ajusté et donc une telle cuve tampon peut voir son niveau adapté à l'installation sur laquelle elle est montée, ceci de façon extrêmement simple et rapide, sans aucune modification conceptuelle et avec un fonctionnement de même qualité. On note aussi que l'entretoise 26, interposée entre les deux sommets des coudes 22-1 et 222, étant creuse, si une disparité de pression venait à se produire entre les deux tubes lors du siphonage par exemple, alors l'équilibre serait restauré automatiquement, garantissant ainsi une aspiration équilibrée par les deux tubes.

Dans l'agencement selon la présente invention, l'auget est disposé de façon géométrique centré sur son axe YY' de pivotement. L'auget est néanmoins instable mais on constate que l'auget a tendance à pivoter vers la partie distale de façon naturelle, sans doute du fait du courant d'aspiration généré par les deux tubes et du fait du débit important. Le dispositif selon la présente invention contribue à un excellent fonctionnement, un vidage complet de la cuve, un désamorçage certain du système pour une remise en configuration initiale après chaque chasse et permet un réglage du niveau de déclenchement dans la cuve et donc du volume de chaque chasse.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve tampon C comprenant un châssis (10) incluant au moins un tube (12-1, 12-2) ayant une partie rectiligne dont une extrémité (12-1B, 12-2B) proximale est reliée par des moyens d'articulation (28) à des évacuations (20-1, 20-2) portées par ladite cuve C tampon et dont l'autre extrémité (12-15, 12-25) clistale est munie en amont d'un coude (22-1, 22-2), ledit châssis (10) étant monté pivotant par son extrémité proximale autour d'un axe XX', par rapport à la cuve C tampon, le châssis étant équipé de moyens de flottaison, caractérisé en ce que les moyens de flottaison sont des moyens (29) de flottaison, instables.
2. 2. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (29) de flottaison, instables comprennent un auget (30) basculant disposé à Proximité des extrémités (1245, 12-25) distales.
3. 3. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (29) de flottaison, instables ont une position instable basculante vers les extrémités (12-15, 12-2S) distales.
4. 4. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'auget basculant (30) présente sensiblement une section de triangle isocèle, dont le sommet (32) est orienté vers le bas, la base (34) étant orientée vers le haut, l'axe de basculement YY' étant centré par rapport au sommet.
5. 5. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que le bord de l'auget basculant (30) est muni de moyens (38) de flottaison, destinés à relever le bord basculant (42) dudit auget basculant dès la présence de fluide puis à compenser le déséquilibre de la position instable.
6. 6. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (44) limiteurs de l'angulation maximale du châssis (10) et des tubes (12) qui le constituent, autour de l'axe XX'.
7. 7. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon la revendication 6, caractérisé en ce que ces moyens (44) limiteurs de l'angulation sont réglables en longueur.
8. 8. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'articulation (18) des tubes (12-1, 12-2) comprennent à leurs extrémités (12-1B, 12-28) proximales un manchon (18-1, 18-2), souple.
9. 9. Dispositif de chasse d'un fluide accumulé dans une cuve C tampon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise (26) tubulaire, interposée entre les deux sommets des coudes (22-1, 22-2), dont les extrémités sont débouchantes dans le volume supérieur de chacun de sommets desdits coudes.