Brevet FR2435619A1 — publié le 19800404

La présente invention se rapporte à un siphon hydraulique à reflux pneumatique,destiné à opérer dans un reservoir,notamment pour lavage des water-closets. Des siphons hydrauliques à reflux pneumatique sont déjà connus. Ils comprennent essentiellement une partie en forme de cloche dont le sommet est relié à un conduit pour la décharge du liquide,à un conduit pour l'introduction ou aspiration d'un gaz(air)et à un dispositif d'amorçage qui,en position de repos,maintient sous pression un volume- d'air intercepté pendant l'immersion du siphon, dans le but d'éviter un auto-amorçage. Ce principe sur lequel sont basés les siphons hydrauliques à reflux pneumatiques connus,a été developpé et perfectionné par le titulaire du brevet USA 3,973,751,lequel,en en confirmant la validité,a apporté des améliorations et perfectionnements à la technique précédente soit en ce qui concerne la réalisation du siphon,soit en ce qui concerne le fonctionnement de celui-ci.Malgré cela, le si- phon réalisé selon le brevet USA 3,973,751 présente quelques inconvénients dont le premier consiste à nécessiter que le réservoir soit placé à une distance déterminée du point de décharge.En effet,si le tube de décharge n'a pas une hauteur suffisante par rapport au point de décharge,la quantité de liquide qu'il contient ne détermine pas,à l'intérieur du siphon,une dépression capable de rappeler la membrane de la soupape vers le haut et ensuite de la maintenir en position soulevée de son siège pendant toute la durée de décharge du liquide contenu dans le réservoir. Un autre inconvénient du siphon selon le brevet susmentionné est dû au fait que, lorsque l'amorçage est initié,la membrane de la soupape,se soulevant de son siège,entraine vers le haut l'élé- ment tubulaire cylindrique le plus intérieur (central) du siphon. I1 en résulte une augmentation de la hauteur de la colonne de liquide comprise entre la paroi extériuere de cet élément et la paroi intérieure dlun deuxième élément tubulaire qui entoure coaxialement le premier et dont l'extrémité supérieure plus élevée que celle de ce dernier est fixée à une plaque fermant l'extrémité supérieure d'un élément tubulaire formantl'extérieur du siphon et dont llextrémité inférieure est évasée en une cloche, ce qui provoque une turbulence importante à l'intérieur du siphon, laquelle interrompe souvent l'amorçage. Enfin, la pompe à poussoir utilisée pour la commande de la décharge du liquide,présente une certaine inertie dans la phase de retour.Il en résulte une action moins fiable sur l'air contenu dans l'espace compris entre la paroi extérieure dudit deuxième élément tubulaire et la paroi intérieure d'un troisième élément tubulaire du siphon,qui entoure coaxialement la partie inférieure du deuxième,dans l'espace compris au-dessus de ce troisième élément et dans l'espace compris entre la paroi extérieure du deuxième élément et la paroi intérieure dudit élément tubulaire extérieur.La conséquence en est une fiabilité réduite en ce qui concerne la mise en route de l'amorçage. Le but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients précités. A cet effet, le siphon qui en fait l'objet est caractérisé par le fait qu'il comprend,à partir de l'intérieur, disposés coaxialement,un premier élément tubulaire cylindrique ouvert aux deux extrémités et dont l'extrémité inférieure est engagée à l'intérieur du tube de décharge du réservoir; un deuxième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est fermée et située légère- ment au-dessus de l'extrémité supérieure dudit premier élément et dont l'extrémité inférieure est ouverte et taillée selon un plan incliné;;un troisième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est ouverte et située sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure fermée dudit deuxième élément et dont l'extrémité inférieure fermée,sur laquelle prend appui l'extrémité ouverte inférieure dudit deuxième élément, est fixée autour dudit premier élément;et un quatrième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est fermée et située sensiblement plus haut que les extrémités supérieures des autres trois éléments,et dont l'extrémité inférieure ouverte est en forme de cloche ayant son bord sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure dudit troisième élément;les parois de ces quatre éléments tubulaires délémitant trois espaces annulaires communicants;;le siphon comprenant en outre une soupape de fermeture hermétique de l'entrée du tube de décharge du réservoir,fixé dans le fond de celui-ci,et un flotteur en forme de cloche fixé autour dudit troisième élémént,à l'inté rieur de l'extrémité inférieure en forme de cloche dudit quatrième élément, de manière que leurs parois parallèles délimitent un espace. L'idée fondamentale de l'invention consiste dans l'arrangement des éléments tubulaires cylindriques en position inversée!tete-beche) de façon à former des espaces annulaires communicants, lesquels, en position de repos, sont remplis de liquide et de gaz sous pression. Ainsi,on obtient un équilibre entre les pressions hydrostatiques à l'extérieur et-à l'intérieur du siphon. En pressant sur le poussoir d'une pompe de commande ,on introduit dans le siphon du gaz lequel,en expulsant le gaz contenu dans le siphon, trouble l'équilibre statique, alors que la même quantité de gaz est aspirée par la pompe lorsqu'on lâche le poussoir.L'équilibre hydrostatique étant ainsi troublé, il se produit la décharge du réservoir. Il est évident que l'amorçage du siphon par la pompe sera d'autant plus fiable que l'inertie de celle-ci sera plus faible.Dans ce but,la pompe proposée par la présente invention est une pompe à soufflet. La fiabilité de décharge est due aussi à la présence dans le siphon d'unflotteuren forme de cloche solidaire avec ledit troisième élément tubulaire.D'autre part,tous les éléments tubulaires coaxiaux intérieurs du siphon sont solidaires entre eux et avec la soupape de fermeture hermétique.Cette dernière est formée d'une membrane en matériau élastique imperméable qui obture le tube de décharge du réservoir.Ainsi,le flotteur entraîne, dans son déplacement vers le haut, toutes les parties intérieures du siphon et maintient donc soulevée la membrane garantissant ainsi la décharge totale du réservoir. Les caractéristiques et les avantages du siphon selon la présente invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre et dans laquelle on décrira une forme d'exécution -du siphon, en se référant au dessin annexé, donné à titre d'exemple, dans lequel: La Fig.l représente une coupe verticale du siphon monté dans un réservoir, et La Fig.2 représente une coupe transversale de la pompe de com mande de la décharge. Le siphon est monté dans un réservoir 1 dans la partie supériuere duquel débouche un tube 2 d'alimentation en eau sous pression. Dans le fond du réservoir 1 est fixé,par l'intermédiaire d'-une garniture d'étanchéité 4 et d'un écrou 5,un tube de décharge 6 dont l'extrémité supérieure est évasée dans le réservoir de manière à former un support 3.Sur un siège 7 fixé sur ce dernier et entourant le bord du tube 6, est placée une membrane 8 en matériau élastique,munie,près de sa périphérie,d'une rangée de trous ll,dont la partie centrale renforcée 8a est fixée autour d'un élément tubulaire cylindrique 9,ouvert aux deux extrémités, et dont la périphérie 8b est repliée vers le haut et encastrée entre la paroi intérieure de l'extrémité évasée du support 3 et la paroi extérieure de l'extrémité inférieure en forme de cloche 10 d'un élément tubulaire cylindrique 12coaxial à l'élément 9,sensiblement plus haut que celui-ci, ayant l'extrémité supérieure fermée et formant l'extérieur du siphon.Un raccord 13 fixé à cette extrémité supérieure permet de relier l'intérieur de l'élément 12 à une pompe P ,par l'intermédiaire d'un tuyau 17. A l'intérieur de la cloche 10 est placé unflotteurl4a,égale- ment en forme de cloche, dont le bord est situé légèrement au-dessus de la partie periphérique de la membrane 8,sensiblement au niveau de celui de la cloche lO,et dont le fond est fixé autour de la partie inférieure d'un élément tubulaire cylindrique 14 situé entre les éléments 9 et 12 et ayant l'extrémité supérieure ouver-- te située légèrement au-dessus de celle de l'élément 9,et l'extrémité inférieure fermée fixée autour de ce dernier,au-dessus de la membrane 8,sensiblement au niveau du bord de la cloche lO.Entre les éléments 9 et 14 est placé coaxialement un élément tubulaire cylindrique 15 dont l'extrémité supérieure est fermée et située sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure ouverte de l'élément 14 et dont l'extrémité inférieurelouverte et taillée selon un plan incliné,prend appui sur le fond de l'élément 14. I1 ressort de la description qui précède que le siphon est formé de quatre éléments tubulaires cylindriques coaxiaux que l'on désignera,à partir de l-'intérieur(centre) du siphon, comme le premier 9,le deuxième l5,le troisième 14 et le quatrième 12.Le premier 9 supporte le poids du deuxième 15 et du troisième 14 et par conséquent duflotteur 14a,poids qui est reporté,par le bord de ce dernier,sur la membrane 8,10rsqu'elle est soulevée de son siège 7, pour la repousser vers celui-ci. Les parois des quatre éléments tubulaires délimitent trois espaces annulaires,à savoir un espace A,entre les éléments 9 et 15, un espace B, entre les éléments 14 et 15,et un espace C, entre les éléments 12 et 14,ainsi qu'un espace cylindrique D,entre les ex- trémités supérieures des éléments 9,14 et 15 et l'extrémité supérieure de l'élément 12.En outre,les parties en forme de cloche 10 et 14a délimitent un espace E. Autour de la partie évasée du support 3 sont pratiqués des trous 16. La pompe P représentée à la Fig.2 comprend un boîtier 18,par exemple en un matériau plastique,à l'intérieur duquel est placé un soufflet 19 en un matériau plastique souple, dont l'ouverture l9a débouche dans le tuyau 17 et dont le poussoir l9b traverse le couvercle 20 du bottier, Le siphon décrit ci-dessus fonctionne de la manière sulvdllse:: Le réservoir vide 1 se remplit de liquide(eau)entrant par le tube d'alimentation 2.Lorsque le liquide atteint le niveau des trous 16, il y pénètre et passant par les trous 11 de la membrane 8 continue à monter progressivement dans les espaces E et C tout en exerçant une pression sur la membrane 8,ce qui renforce l'aplication de celle-ci sur le siège 7 et par conséquent l'obtura- tion de l'entrée du tube de décharge 6.Lorsque le liquide arrive au niveau de l'extrémité supérieure de l'élément 14,il déborde celui-ci et retombe dans 11espace annulaire B d'ou il remonte dans l'espace A grace à l'ouverture que forme l'extrémité inclinée de l'élément 15 avec le fond de l'élément 14.L'air contenu dans les espaces D et B est donc emprisonné.Au fur et à mesure de l'augmentation du niveau du liquide dans le réservoir,l'air contenu dans les espaces D et B se comprime en exerçant une poussée sur deux colonnes Iiquides:la colonne liquide extérieure comprise entre l'extrémité supérieure ouverte de l'élément 14 et le niveau du liquide dans le réservoir au-dessus de cette extrémité, et la co lonne liquide intérieure comprise entre l'extrémité inférieure de l'élément 15 et le niveau du liquide dans l'espace annulaire A. Le niveau maximal dans le réservoir 1 est atteint au moment où le liquide à l'intérieur du siphon arrive à l'extrémité supérieure de l'élément 9 et son hauteur,dans le réservoir 1, correspond alors à la somme des deux colonnes liquides définies ci-dessus.Lorsque le liquide atteint ce niveau maximal, il se décharge automatiquement.En effet,débordant dans l'élément 9,il attire liquide et air des espaces annulaires A et B annulant la charge hydrostatique de l'espace A,du moment que l'espace B est plein de liquide et par conséquent la pression du liquide extérieur au siphon provoque une importante vitesse de circulation à l'intérieur. La surface de la membrane 8,qui couvre le siège 7 est prévue inférieure à celle s'étendant à l'extérieur du siège,et ses trous 11 sont calibrés de manière adéquate,afin que la décharge du réservoir puisse s'effectuer correctement. La vittesse de décharge du liquide à travers le tube 6 et le poids de la colonne liquide dans celui-ci attirent le liquide et créent une dépression à l'intérieur du siphon lorsque le passage par les trous 11 est insuffisant.La membrane 8 attirée par la dépression intérieure et solicitée à l'extérieur vers le haut par une charge hydrostatique devenue supérieure à celle à l'intérieur du siphon et qui agit sur une surface plus grande que celle qui couvre le siège 7,se soulève de ce dernier pour ouvrir l'entrée du tube 6 et permettre la décharge du réservoir 1. Pendant la décharge du liquide,le flotteur 14a en forme de cloche fait flotter les éléments intérieurs 9,14 et 15 du siphon en maintenant la membrane soulevée de son siège. La pompe P permet d'amorcer la décharge avant que le liquide dans le réservoir atteint le niveau maximal nécessaire pour l'amor çage automatique. Lorsque le niveau du liquide dans le réservoir 1 est arrivé à proximité de l'extrémité supérieure de l'élément 9,le liquide retombant dans l'espace annulaire B atteint l'extrémité ouverte de llélément tubulaire 15.En pressant sur le poussoir l9b,on ajoute dans l'espace D de l'air comprimé qui,en barbotant dans le liquide contenu dans les espaces A et B,s'échappe par l'élément 9.En relâ- chant le poussoir l9b,on provoque l'aspiration de l'air par la pompe P et par conséquent le retour du liquide dans 1'espace B et l'annulation de la charge hydrostatique dans l'espace A.La plus grande pression du liquide extérieur et la charge de la colonne liquide dans l'élément tubulaire 9 provoquent une dépression à l'intérieur du siphon1 due sorte que la membrane 8 se soulève de son siège 7 pour permettre la décharge du réservoir 1 par le tube 6.Lorsque le niveau du liquide,en baissant, libère les trous ll,le siphon aspire l'air qui agit sur le flotteur 14a,de sorte que celui-ci descend et,pesant sur la membrane 8,repousse celle-ci sur son siège 7 et par conséquent provoque l'obturation de 1'entrée du tube de décharge 6 Il convient de remarquer que le niveau du liquide dans le réservoir 1 peut être réglé au moyen d'un robinet à flotteur qui fermera le tube d'alimentation 2 dans les conditions optimales d1amor- çage du siphon.Ces conditions sont contenues entre les niveaux croissant dans l'espace A. REVENDICATIONS 1. Siphon hydraulique à reflux pneumatique, destiné à opérer dans un réservoir disposé à une distance quelconque du point de décharge, notamment dans un réservoir pour lavage des water-closeds, caractérisé par le fait qu'il comprend,à partir de l'intérieur,dis~ posés coaxialement ,un premier élément tubulaire cylindrique ouvert aux deux extrémités et dont l'extrémité inférieure est engagée à l'intérieur du tube de décharge du réservoir,un deuxième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est fermée et située légèrement au-dessus de l'extrémité supérieure dudit premier élément et dont l'extrémité inférieure est ouverte et taillée selon un plan inclinérun troisième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est ouverte et stiuée sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure fermée dudit deuxième élément et dont l'extrémité inférieure fermée,sur laquelle prend appui l'extrémité inférieure ouverte dudit deuxième élément, est fixée autour dudit premier élément et un quatrième élément tubulaire cylindrique dont l'extrémité supérieure est fermée et située sensiblement plus haut que les extrémités supérieures des autres trois éléments, et dont l'extrémité inférieure ouverte est en forme de cloche ayant son bord sensiblement au niveau de l'extrémité inférieure dudit troisième élément;les parois de ces quatre éléments tubulaires délimitant trois espaces annulaires communicants;;le siphon comprenant en outre une soupape de fermeture hermétique de l'entrée du tube de décharge du réservoir, fixé dans le fond de celui-ci,et un flotteur en forme de cloche fixé autour dudit troisième élément,å l'intérieur de l'extrémité inférieure en forme de cloche dudit quatrième élément, de manière que leurs parois parallèles délimitent un espace. 2. Siphon selon la revendication l,caractérisé par le fait que ladite soupape est formée d'une membrane élastique imperméable,dont une partie centrale entoure hermétiquement ledit premier élément, en-dessous de l'extrémité inférieure fermée dudit troisième élément, et s'appuie sur un siège entourant l'entrée dudit tube de décharge, et dont la partie s'étendant à l'extérieur du siège présente une rangée circulaire de trous calibrés et une partie périphérique repliée vers le haut et encastrée entre la paroi extérieure de l'extrémité inférieure dudit quatrième élément et la paroi intérieure d'une partie supérieure évasée dudit tube de décharge. 3. Siphon selon la revendication 2,caractérisé par le fait que la surface de la membrane,comprise entre ledit premier élément et ledit siège,est inférieure à celle s'étendant à l'extérieur de ce dernier. quelconque 40Siphon selon il une/des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'extrémité supérieure dudit quatrième élément est munie d'un raccord permettant de relier l'intérieur du siphon à une pompe à soufflet.