Brevet FR2500259A1 — publié le 19820827

EMETTEUR D'IRRIGATION EN GOUTTE A GOUTTE DESTINE A ETRE MONTE SUR UN CONDUIT D'AMENEE DE LIQUIDE L'invention concerne un émetteur d'irriga- tion, permettant, en particulier dans le domaine agricole, d'assurer un arrosage en goutte à goutte à partir d'un conduit d'amenée de liquide. On sait que l'arrosage en goutte à goutte procure dans le domaine agricole divers avantages et en par- ticulier d'importantes économies d'eau et d'énergie. Cet ar- rosage est généralement effectué en équipant un conduit d'une pluralité d'émetteurs d'irrigation correspondant aux points à arroser. On connatt à l'heure actuelle plusieurs ty- pes d'émetteurs d'irrigation, qui permettent de réaliser une régulation du débit d'eau délivré quelle que soit la position de l'émetteur le long du conduit (c'est-à-dire la pression de liquide au niveau de l'émetteur). Un type d'émetteurs donnant des résultats intéressants est en particulier décrit dans le brevet canadien n0 921.361 ou dans le brevet français numéro 75.37765 publié sous le n0 2.334.422. Les émetteurs de ce ty- pe sont pourvus d'une membrane souple, percée d'un trou cali- bré en son centre et susceptible de se déformer sous l'effet de la pression; ces membranes sont réalisées de sorte que leur trou central présente une section fonction décroissante de l'amplitude de leur déformation. Lorsque la pression croit, la section de ce trou décroît, assurant ainsi la régulation désirée du débit de liquide. Toutefois, ce type d'émetteurs présente certains défauts. En premier lieu, ces émetteurs ont une for- te tendance à s'obstruer et sont très fréquemment rendus ino- pérants en raison d'obturation ou bouchage par des particules contenues dans le liquide distribué, lesdites particules péné- trant et s'incrustant dans le trou calibré de la membrane. Il faut alors opérer un nettoyage manuel pour éliminer les par- ticules gênantes. De plus, pour un émetteur donné de ce type, la plage des pressions d'utilisation est relativement peu éten- due; par exemple, un émetteur destiné à fonctionner à une pression de l'ordre de 0,5 kg/cmn sera inapte à assurer une régulation satisfaisante à une pression 10 fois plus élevée. Par ailleurs, le calibrage précis des trous des membranes est difficile à obtenir lors de la fabrication de ces membranes; en effet, celles-ci sont réalisées par mou- lage en un matériau souple du type élastomère (silicone ou autre) et la réservation du trou central ne peut être obtenue O10 qu'avec des tolérances relativement larges. La présente invention se propose de fournir un émetteur d'irrigation a membrane apte à assurer une régula- tion du débit de liquide délivré, en l'absence des défaut ci- dessus évoqués. Un objectif de l'invention est en particu- lier de fournir un émstteur auto-nettoyant, conditionnant une élimination automatique des particules susceptibles de l'obs- truer. Un autre objectif est d'étendre considéra- blement la plage des pressions, à l'intérieur de laquelle l'é- metteur peut être utilisé de façon satisfaisante Un autre objectif est de simplifier la fa- brication des membranes, en écartant les difficultés de réali- sation des trous calibrés de celles-ci. /filtrant/ Un autre objectif est de. fournir,.un.émetteur. diréigation aute-/ A cet effet, l'émetteur d'irrigation visé par l'invention est du type comprenant: un corps évidé intérieurement pour déli- miter une chambre interne s'ouvrant d'un cSté et de l'autre dudit corps par des lumière d'admission- du liquide et lumiè- re de sortie de celui-ci, ee corps étant pourvu extérieurement à sa périphérie de moyens lui permettant d'être fixé sur le conduit d'amenée de liquide doté d'un orifice approprié, et une membrane élastique disposée dans la chambre interne du corps de façon à la diviser en deux com- partiments amont et aval, dans lesquels débouchent respective- ment la l!ière d'admission de liquide et la lumière de sortie. L'émetteur d'irrigation conforme à la pré- sente invention est caractérise en ce que le compartiment aval est délimité par une paroi du corps, convergeant depuis la membrane jusque vers la lumière de sortie et agencée pour servir d'appui à la mem- brane au cours des déformations de celle-ci, ladite paroi convergente est creusée d'au moins une gorge d'écoulement, s'étendant du bord de la membra- ne vers la lumière de sortie du liquide, chaque gorge d'écoulement précitée se prolonge au niveau de la membrane par un canal creusé dans le corps et débouchant dans le compartiment amont de celui-ci. Ainsi dans l'émetteur de l'invention, le liquide s'écoule, non par un trou pratiqué dans la membrane mais par une gorge latérale, pratiquée dans la paroi du corps; comme on le comprendra mieux plus loin, en se déformant sous l'effet de la pression, la membrane vient en appui contre cet- te paroi sur une surface qui est fonction de la pression et masque donc la gorge jusqu'à un niveau variable fonction de ladite pression: de la sorte, la perte de charge engendrée par la gorge est fonction croissantede la pression, réalisant ainsi la régulation du débit de liquide. De plus, la membrane est guidée par la pa- roi du corps (qui peut notamment être conique) et sa surface utile (conditionnant la déformation de celle-ci) décrolt lors- que la pression augmente; il est ainsi possible d'assurer une régulation de débit dans une plage de pression beaucoup plus étendue. déopée En outre, la membrane qui peut tre moulee/ de façmn classique en élastomère (du type silicone ou analo- gue) est dépourvue de tout trou calibré et sa fabrication en est considérablement simplifiée par rapport à celle des mem- branes classiques, cependant que l'émetteur peut être ajusté pour fournir une régulation de débit extrêmement précise grâ- ce à une réalisation précise du corps (et en particulier de sa gorge d'écoulement). Cette gorge d'écoulement qui introduit dans l'écoulement une perte de charge dépendant de l'état de déformation de la membrane et donc de la pression peut être prévue de faible longueur, et peut par exemple s'étendre sen- siblement selon une génératrice de la paroi convergente du corps. Dans ce cas, la section de la gorge d'écoulement est avantageusement prévue de valeur décroissante du bord de la membrane vers la lumière de sortie. Ainsi, l'orifice de la gorge par lequel s'effectue l'écoulement présente une section fonction décroissante de la pression et la variation de la perte de charge est essentiellement provoquée dans ce cas par la variation de la sectiond e cet orifice /suscep bile d etre comblnee a la précédente/ Selon une autre caractéristique/, - la gor- ge d'écoulement peut suivre un trajet plus long, s'étendant en spirale sur la paroi convergen e du Qorps. La variation pau moins en partie de la perte de charge est alors provoquée/par la longueur plus ou moins grande de gorge-masquée par la membrane. Comme on le comprendra mieux plus loin, un effet autonettoyant est assuré dans tous les cas lorsque la membrane revient au repos car la gorge d'écoulement se trouve alors ouverte sur toute sa longueur, ce qui a pour conséquence de libérer les éventuelles particules bloquées dans ladite gorge. D'autres caractéristiques, buts et avanta- ges de l'invention se dégageront de la description qui suit en référence aux dessins annexés qui illustrent l'invention et présentent un exemple de réalisation de celle-ci; sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description., la figure 1 est une vue en coupe axiale à échelle dilatée d'un émetteur d'irrigation conforme à ltin- vention, la figure 2 en est une vue schématique partielle en perspective avec coupe frontale, les figures 3 et 4 en sont des coupes partielles de détail par des plans A et B, 30. la figure 5 est une vue schématique d'é- metteurs conformes à l'invention montés sur un conduit d'amé- née d'eau, la figure 6 est une vue schématique en coupe d'un émetteur au repos, équipée d'une masse fibreuse filtrante, les figures 7 et 8 sont des coupes illus- trant le fonctionnement de l'émetteur, les figures 9 et 10 sont des coupes de détail illustrant l'effet auto-nettoyant de celui-ci. L'émetteur d'irrigation représenté à titre d'exemple aux figures 1, 2, 3 et 4 est constitué par deux piè- ces: un corps 1 et une membrane élastique 2. Le corps 1 est réalisé en une seule pièce par injection en matière synthétique, notamment en polyéthy- lène de haute densité. Il présente une forme générale cylin- drique et est pourvu extérieurement d'une rainure périphéri- que 3 et d'une partie conique 4 pour permettre de l'enchasser dans un orifice de dimension appropriée ménagé dans un conduit d'amenée d'eau. Deplus, le corps 1 est évidé intérieure- ment pour délimiter une chambre dans laquelle est disposée la membrane 2. Cette dernière sépare cette chambre en deux com- partiments: compartiment amont 5 qui débouche à l'extérieur du corps par une lumière d'admission du liquide 6 et compar- timent aval 7 qui débouche par une lumière de sortie du liqui- de 8. Le corps 1 est initialement fabriqué de sorte que son compartiment 5 soit cylindrique, puis la mem- brane est insérée dans celui-ci et le bord la est serti de façon à maintenir la membrane 2 et à délimiter la lumière d'admission 6. Le compartiment aval 7 est délimité par une paroi 9 sensiblement tronconique, convergeant depuis la membrane 2 jusque vers la lumière de sortie 8. Cette paroi présente un angle au sommet, de préférence compris entre environ 11400 et 1700. De plus, la paroi 9 est creusée, le long d'une génératrice, d'une gorge d'écoulement 10 de section dé- croissante depuis le bord de la membrane 2 jusqu'à la lumiè- re d'admission 8. Comme le montrent les coupes de détail 3 et 4, la gorge 10 présente, sur toute sa longueur, une section qui s'ouvre sans contre dépouille vers le compartiment aval 7, de façon à écarter tout risque de coincement d'une particule dans ladite gorge lorsque la membrane 2 est au repos (pression nulle ou faible). En l'exemple, la gorge 10 présente une sec- tion en forme de secteur de cercle, d'angle au sommet z/ plus égal à 1800 (en particulier de l'ordre de 1700). La gorge d'écoulement 10 se prolonge au niveau de la membrane 2 par un canal 11 qui est en l'exemple constitué par une gorge creusée dans le corps en bordure de ladite membrane; cette gorge 11 s'ouvre dans le compartiment amont 5 pour offrir un passage au liquide. La section de ce canal 11 est prévue au moins égale à la section maximale de la gorge d'écoulement 10 (au niveau de la membrane 2); de préfé- rence, cette section du canal 11 est prévue largement supérieu- re à la section de la gorge 10 de façon à écarter en pratique les risques d'obturation dudit canal. La membrane p'lastique 2 est réalisée à la /notamment a faces parallèles/ forme d'un disque cylindrique plein/par moulage ou decoupage en silicone et ses caractéristiques d'élasticité lui permettent de se déformer sous l'effet de la pression pour venir en appui contre la paroi 9 entre deux positions extrêmes, l'une corres- pondant à la position de repos (membrane entièrement libre: pression nulle ou très faible), l'autre correspondant à un appui sur toute la paroi 9 jusqu'en bordure de la lumière de sortie 8 (pression élevée). Les caractéristiques d'élasticité de la membrane sont prévues en conjonction avec l'angle de conicité de la paroi 9 de façon que les deux positions extrêmes préci- tées soient obtenues pour des valeurs extremes de pressions correspondant à la plage de,fonctionnement désirée de l'émet- teur. Cette plage peut être très étendue et aller d'une pres- sion très faible (de l'ordre de 0,05 kg/cm2 au-dessous de laquelle les déformations de la membrane sont négligeables) jusqu'à une valeur élevée pouvant dépasser 5 kg/cm2. Sur tou- te cette plage, la régulation est obtenue grâce à la présen- ce de la gorge d'écoulement 10 qui offre une section de passa- ge qui peut être parfaitement ajustée à chaque niveau de la - paroi 9 en fonction de la régulation désirée. La section de cette gorge 10 peut par exem- ple varier entre approximativement 1 à 3 mm2 (section maximale au niveau de la membrane) et 0,01 à 0,1 ramlil2 (section minimale au niveau de la lumière de sortie). Pour des pressions comprises dans la plage ci-dessus indiquée, ces valeurs fournissent un débit régulé de l'ordre de i à 6 litres/heureo Notons que le. corps 1 peut le cas échéant être équipé de types de membranes différents, sans modifier la fabrication du corps lui-même. L'ajustement de l'épaisseur des membranes et de leur module d'élasticité permet éventuel- lement d'étendre encore en fonction des besoins la gamme des pressions susceptibles d'être couvertes, sans augmentation très notable des coûts de fabrication. La figure 5 montre des émetteurs E1 et E2 conformes à l'invention, enchâssés dans des orifices pratiqués dans un tuyau d'eau 13. L'émetteur E1 situé en amont, du côté de l'alimentation en eau, est soumis à une pression P plus élevée que l'émetteur aval E2 (pression p) et sa membrane subit une déformation plus grande de sorte que la section d'écoulement est plus faible pour l'émetteur E1 (s) que pour l'émetteur E2 (S). Ces sections peuvent être prévues de façon à obtenir la régulation désirée, en particulier des débits d égaux dans les deux émetteurs (d = k. s. P = k. S. p). Les figures 7 et 8 montrent à échelle dilatée les émetteurs E1 et E2 avec leur section respective d'écoulement s et S. La figure 6 montre un émetteur au repos dans le compartiment amont 5 duquel ont été disposésdes moyens de filtrage 12 avant sertissage des bords la. En l'exemple, ces moyens sont -constitués par une masse fibreuse, de préférence formée par des fibres longues qui se trouvent par elles-même stabilisées dans le compartiment 5 sans risque d'être entraînées. Elle réalise un filtrage du liquide parvenant dans le corps et retient une partie des particules. Certaines particules qui passent le barra- ge constitué par la masse fibreuse 12, peuvent venir se blo- querau niveau de la section d'écoulement de la gorge 10 comme le montre la figure 9. Toutefois, en fin d'une période d'arrosage, ces particules sont libérées lorsque la membrane 2 revient en po- sition de repos comme le montre la figure 10. La remise en eau de l'émetteur au début d'une nouvelle période d'arrosage détermine alors un entraînement de la particule qui est ainsi éliminée. Un tel effet autonettoyant évite d'avoir à pratiquer régulièrement un nettoyage manuel des émetteurs. Il est à remarquer que le coefficient d'é- lasticité de la membrane 2 peut être choisi assez élevé pour que celle-ci pénètre partiellement dans la gorge 10 sous l'ef- fet de la pression, réduisant ainsi la section utile de cette gorge. Il est ainsi possible, pour obtenir des mêmes conditions de régulation, de prévoir une gorge de section plus grande à l'état libre; cette disposition présente le double avantage de faciliter la fabrication du corps -et d'accroître l'effet d'autonettoyage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux termes de la description précédente mais en comprend toutes les variantes. Par exemple, la paroi conique 9 peut compor- ter plusieurs gorges d'écoulement 10, réparties autour de cel- le-ci, avec, associé à chacunes d'elles, un canal 11 de passa- ge du liquide. Il est à noter que, à la sortie de la ou des gorges 10, le jet de liquide est incliné par rapport à l'axe de la lumière de sortie 8 et vient se briser contre les parois qui délimitent cette lumière, ce qui permet d'assurer un arro- sage direct par cette lumière sans avoir à adjoindre à l'émet- teur des moyens spécifiques pour remplir cette fonction. Le cas échéant, cette lumière de sortie peut être équipée du côté extérieur soit d'un becquet en sail- lie permettant de brancher un tube capillaire d'écoulement, soit d'un court manchon souple de protection. Par ailleurs, le corps 1 pourrait évidemment être réalisé en plusieurs pièces, avec mise en place d'un élé- ment de filtrage sur ces pièces lors du montage. REVENDICATIONS 1/ - Emetteur d'irrigation en goutte à gout- te, destiné à être monté sur un conduit d'amenée de liquide percé d'un orifice approprié, cet émetteur comprenant: un corps (1) évidé intérieurement pour dé- limiter une chambre interne s'ouvrant d'un côté et de l'autre du corps par des lumière d'admission du liquide (6) et lumiè- re de sortie de liquide (8), ce corps (1) étant pourvu exté- rieurement à sa périphérie de moyens (3, 4) lui permettant d'être fixé sur le conduit, et une membrane élastique (2) disposée dans la chambre interne du corps de façon à la diviser en deux compartiments amont (5) et aval (7) dans lesquels débou- chent respectivement la lumière d'admission (6) et la lumière de sortie (8), ledit émetteur d'irrigation étant caractéri- sé en ce que: le compartiment aval (7) est délimité par une paroi (9) du corps, convergeant depuis la membrane (2) jusque vers la lumière de sortie (8) et agencée pour servir d'appui à la membrane au cours des déformations de celle-ci, ladite paroi convergente (9) est creusée d'au moins une gorge d'écoulement (10), s'étendant du bord de la membrane (2) vers la lumière de sortie du liquide (8), chaque gorge d'écoulement (10) précitée se prolonge au niveau de la membrane (2) par un canal (11) creusé dans le corps (1) et débiuchant dans le compartiment amont (5) de celui-ci. 2/ - Emetteur d'irrigation selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que chaque gorge d'écoulement (10) présenteune section décroissante du bord de la membrane (2) vers la lumière de sortie (8). 3/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la paroi conver- gente (9) présente une forme sensiblement tronconique. 4/ - Emetteur d'irrigation selon la reven- dication 3, caractérisé en ce que la paroi convergente (9) présente une forme sensiblement tronconique d'angle au sommet approximativement compris entre 1400 et 170. 51 - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la gorge d'écoulement (10) présente, sur toute sa longueur, une section s'ouvrant sans contre-dépouille dans le compartiment aval (7). 61 - Emetteur d'irrigation selon la reven- dication 5, caractérisé en ce que la gorge d'écoulement (10) présente une section en forme de secteur de cercle d'angle au sommet oau plus égal à 180 . 71 - Emetteur d'irrigation selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la gorge d'écoulement (10) pré- sente une section de surface variant entre approximativement 1 à 3 mm au niveau de la membrane (2) et 0,01 à 0,1 mm au niveau de la lumière de sortie (8). 8/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque gorge d'écoulement (10) s'étend sensiblement selon une génératrice de la paroi convergente (9) du corps. 9/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque gorge d"écoulement (10) s'étend en spirale sur la paroi convergente (9) du corps. / - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 49 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que le canal (11) précité est constitué par une gorge creusée dans le corps (1) en bordure de la membrane {2) de façon à s'ouvrir dans le compartiment amont (5), la section de ce ca- nal (11) étant au moins égale à la section maximale de la gor- ge (10). 11/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisé en ce que des moyens de filtrage (12) sont disposes dans le com- partiment amont (5), en particulier une masse fibreuse. 12/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications précédentes, comprenant un corps (1) pourvu extérieurement d'une rainure périphérique (3) et d'une partie conique (4) pour permettre de l'enchâsser dans l'orifice du conduit. 13/ - Emetteur d'irrigation selon l'une des revendications précédentes, dont le corps (1) est réalisé 1 1 d'une seule pièce en matière synthétique, la membrane (2) étant maintenue dans celui-ci par des bords sertis (la) déli- mitant la lumière d'admission du liquide (6).