Brevet FR2522771A1 — publié le 19830909

La présente invention est relative à un dispositif de réglage commandé par flotteur pour modifier la section de passage d'un tuyau d'évacuation d'un bassin de liquide en fonction du niveau de liquide. Des bassins d'eau de pluie et de décantation sont pourvus de tuyaux d'évacuation disposés à proximité du sol, qui conduisent à une station d'épuration. Pendant les périodes sans précipitations,l'eau polluée passe d'une conduite d'entrée dans le bassin et, de là, directement à travers le tuyau d'évacuation dans la station d'épuration. Les stations d'épuration sont conçues de telle sorte qu'elles peuvent également recevoir une partie de l'eau des précipitations qi se produisent en cas de pluie. En cas de crue, par contre, la capacité de la station d'épuration dépasse l'apport d'eau de précipitation. Le niveau d'eau dans le bassin monte jusqu'à la hauteur d'un trop-plein disposé dans le bassin et une partie de l'eau coule directement dans un ruisseau ou une rivière en évitant la station d'épuration. La quantité d'eau qui s'écoule dans la station d'epuration par le tuyau d'évacuation est déterminée par la section du tuyau et le niveau d'eau existant chaque fois dans le bassin. La section du tuyau doit être choisie de telle sorte qu'en cas de niveau d'eau maximum (correspondant au niveau de trop-plein) il apparaisse la quantité d'eau maximale pour laquelle la station d'épuration a été conçue. Ceci en train divers inconvénients. L'amenée d'eau à la station d'épuration n'est pas constante et celle-ci n'est donc pas régulièrement chargée. La section du tuyau - correspondant au niveau de trop-plein - est relativement petite et peut se boucher facilement. La petite section est particulièrement désavantageuse dans le cas où le bassin est vide, quand seule l'eau polluée passe. La présente invention a en conséquence pour but d'éliminer ces inconvénients en créant une évacuation règlable hors du bassin de liquide, de telle façon que la secticn du tuyau puisse être modifiée automatiquement en fonction du niveau d'eau. L'invention permet, en particulier, de maintenir constant le débit par unité de temps en cas de variation du niveau de liquide. Ce but est atteint, conformément à l'invention, en ce que le flotteur est placé sur une tige de flotteur qui fait partie d'un dispositif à leviers articulés à réglages multiples, et en ce que ce dispositif agit sur un organe d'étranglement pouvant pénétrer de façon règlable dans la section du tuyau, pour modifier sa position en fonction des mouvements du flotteur. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits de façon plus détaillée dans ce qui va suivre, en référence aux dessins, dans lesquels - la fig. 1 est une vue schématique en blévation du dispositif de modification de la section de passage d'un tuyau, - la fig. 2 est une vue en coupe transversale du dispositif de la fig. 1 monté sur la paroi du bassin, - la fig. 3 montre la géométrie du dispositif de réglage en cas d'excentricité négative, - la fig. 4 montre la géométrie du dispositif de règlage en cas d'excentricité positive, - la fig. 5 est un diagramme "A" avec des courbes hydrauliques de débit, - la fig. 6 est un diagramme "B" avec des courbes de fermeture résultant de la géométrie du dispositif de règlage, - la fig. 7 montre les diagrammes "A" et "B" des fig. 5 et 6 superposés, - la fig. 8 représente un autre mode de réalisation de l'invention, - la fig. 9 représente un organe de fermeture réalisé sous forme de segment, - la fig. 10 représente une vue en perspective d'un détail du dispositif de réglage, et - la fig. 11 représente de façon détaillée le bati avec le coulisseau. I1 doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation. Dans la zone de la paroi 1 proche du sol,dbn bassin de décantation est disposée une ouverture de passage 2 dont la section d'ouverture peut être modifiée à l'aide d'un coulisseau 3. Le coulisseau 3 est monté de façon réglable en hauteur entre une position terminale inférieure, et une position terminale supérieure 21, 22, dans deux guides latéraux verticaux 5 d'un bàti 4. Sur la fig. 1 le coulisseau 3 est représenté en position basse et la position supérieure est indiquée en pointillé. Un mécanisme à manivelle est prévu pour déplacer le coulisseau 3. I1 présente une tige ou bielle de manivelle 7 pouvant être allongée de façon téléscopique et fixée en longueur à l'aide d'un manchon 6, l'extrémité inférieure de la dite tige étant reliée de façon articulée (articulation 8) avec un pivot 9 monté sur le coulisseau 3. L'extrémité supérieure de la tige de manivelle 7 est reliée à un bras de manivelle 11 par une articulation à bille 10 et peut être fixée en longueur à l'aide du manchon 6. Comme les longueurs et/ou les points d'application de la tige de manivelle 7 et du bras de manivelle 11, respectivement, peuvent être modifiés, les bras de levier a, b, correspondants peuvent étre réglés à volonté. La réalisation du manchon 6 permet de régler le point central 10 jusqu'à 1' axe 12 et au-del . L'extrémité intérieure de la tige de manivelle 11 est fixée à un axe 12 horizontal, qui est supporté dans un palier 13. Ce palier 13 est monté à déplacement transversal dans deux guides horizontaux 14 du b ti 4, de telle sorte que l'excentricité e peut être modifiée. L'excentricité e est définie comme suit : on désigne par 15 une verticale passant par le pivot du coulisseau 9 ou par le point d'application 8, respectivement, de la tige de manivelle 7. Une autre verticale qui passe par l'axe de pivotement 12, porte le numéro de référence 16. La distance entre ces deux verticales 15, 16 qui se trouvent dans le plan du bâti 4 est alors l'excentricité e. L'axe 12 traverse un évidement 17 ménage dans la paroi 1 disposé au-dessus de l'ouverture d'évacuation 2,et il conduit vers l'intérieur du bassin. Le passage est rendu étanche d'une manière non représentée en détail. A l'intérieur du bassin est prévu un flotteur 18 qui est monté de façon à pouvoir se déplacer et être bloqué, à l'extrémité extérieure d'une tige de flotteur 19 qui peut pivoter parallèlement à la paroi du bassin. L'extrémité intérieure 20 de la tige de flotteur 19 est fixée de façon amovible sur l'axe 12 de telle sorte que l'angle & entre la tige de flotteur 19 et le bras de manivelle 11 peut être réglé. Comme on le voit sur la fig. 1, le coulisseau 3 peut être déplacé en hauteur en cas de variation du niveau d'eau H, à l'aide du flotteur 18 et du mécanisme à manivelle. Confcrmément à la fig. 1, le coulisseau se trouve, en cas de niveau haut H2 de l'eau, dans une position inférieure, partiellement fermée, et en cas de niveau bas H1 de l'eau, dans une position supérieure ouverte, ayant été remonté d'une hauteur H5 La cinématique du mécanisme de réglage peut être modifiée à volonté pour régler en particulier un débit constant souhaité à l'intérieur d'une zone de niveau déterminée bH en fonction du niveau d'eau H variable. A cet effet, il faut fixer les paramètres suivants : la position du flotteur 18 sur la tige de flotteur 19, l'angle & la longueur du bras de manivelle 11 et de la tige de manivelle 17, l'ex centricité e, la distance k. La cinématique du dispositif de réglage ressort des fig. 3 et 4, où, selon la fig. 3, le coulisseau 3 réglable entre les butées 21, 22, sert au réglage de l'ouverture de passage 2.Sur la fig. 3 l'excentricité e est négative, alors qu'elle est positive sur la fig. 4. Pour ajuster le dispositif de réglage de telle sorte que le débit reste sensiblement constant, indépendamment du niveau d'eau, on procède comme suit : On calcule d'abord les diagrammes hydrauliques "A" (fig. 5). Les lignes indiquées par vl, 2' v3 sont des courbes de débit d'eau constant (quantité par unité de temps) pour une section de tuyau donnée, en fonction du niveau d'eau H dans le bassin et en fonction de la hauteur du coulisseau h5 à partir du bord inférieur du tuyau. De façon appropriée, on calcule pour différents tuyaux des diagrammes "A" correspondants, avec les familles de courbes hydrauliques associées vl, b2, f3 et on les dessine sur du papiercalque. On calcule ensuite les diagrammes "B" et on les dessine. Dans ces diagrammes, on a à nouveau la hauteur de coulisseau h5 en ordonnée et le niveau d'eau H dans le bassin en abscisse. Selon l'excentricité e, les longueurs de levier a, b, 1 et l'angle de pivotement & etc... choisis, les mouvements transmis par le flotteur au dispositif de réglage agissent de façon différente sur le coulisseau 3. On reporte les courbes de fermeture sl, s2, s3 calculées en fonction de la cinématique du dispositif de réglage, sur le diagramme "B", où il apparaît de telles familles de courbes pour différentes excentricités e et différents diamètres de tuyaux. Dans les diagrammes "B", la branche de droite des courbes correspond à une excentricité e négative et la branche de gauche à ybe excentricité e positive. En principe, les segments de courbes de fermeture consistent en une courbe cinématique sinusoldale pour le mécanisme à levier articulé (dans le cas général pour un polygone articulé, dans le cas spécifique pour un entraine- ment à bielle-manivelle à coulisse;Si on désigne par P l'angle de rotation entre la tige de manivelle 7 et le bras de manivelle 7, on obtient les relations suivantes (voir fia. 3 et 4) Ah ( ) = h0 - h En clair : le déplacement en hauteur du coulisseau Ah5 en fonction d'un angle de rotation 4 quelconque peut etre exprimé comme une fonction de la longueur de bras de manivelle a, de la longueur de la tige de manivelle b, de l'excentricité e et de l'angle de rotation e, Pour que les deux diagrammes "A" et "B" puissent être reliés entre eux, il faut encore trouver une relation entre la différence de niveau d'eau AH = H2-H1 et l'angle de rotation # .L'angle de rotation # 1 correspond au niveau d'eau H1 et l'angle de rotation 2 au niveau d'eau H2. On désigne par #2, l'angle entre la verticale 16 et le bras de flotteur 19 au niveau d'eau maximal H2. La distance entre l'axe de pivotement 12 et le pivot 9 est désignée par k. On a alors H ( ) = 1. cos ( 1' + ) + k On pose maintenant les diagrammes "A" hydrauliques correspondant à une section de tuyau donnée, sur les diagrammes de fermeture "B". La plupart du temps, il faut sélectionner différents diagrammes pour trouver un recouvrement optimal. On marque alors la portion de courbe de fermeture qui convient le mieux, à l'intérieur du domaine de réglage choisi, à la portion de courbe hydraulique pour le débit par seconde souhaité. Cette portion de courbe de fermeture correspond à des paramètres déterminés pour les longueurs de leviers, le positionnement des leviers et l'excentricité, qui doivent alors être ajustés sur le dispositif de réglage, pour assurer le débit constant pour un niveau d'eau variable. Sur la fig. 8, on a représenté un mode de réalisation de l'invention dans lequel le dispositif de règlage est entièrement disposé à l'intérieur du bassin. Cette figure montre comment on peut agrandir ou réduire la zone de pivotement ss maximale en faisant varier la longueur 1 de la tige de flotteur 19. La liaison réglable et blocable sans rotation entre la tige de flotteur 19 et le bras de manivelle 11, s'effectue au moyen d'un disque à trous 23 et de goupilles 24. Pour que le flux ne s'interrompe pas et crée des turbulences, un talon 26 orienté contre le courant et guidant le courant, peut être disposé sur le bord inférieur du coulisseau 3. On empêche ainsi également que des fils, des chiffons, des salissures de forme allongée ne s'enroulent sur le bord inférieur. Sur la fig. 9, il est prévu, à la place du coulisseau 3, une fermeture par segment 25 qui est montée à pivotement à l'extrémité de deux paliers 30. L'extrémité de la tige de manivelle 7 vient en prise dans la fermeture par segment 25 pour faire pivoter celle-ci. La zone de pivotement est à nouveau limitée par deux butées 21, 22. Le segment est avantageusement réalisé sous forme de corps fermé. D'autres détails du dispositif de règlage sont visibles sur les vues en perspective des fig. 10 et 11. On y montre comment les deux butées 21, 22 sont fixées de façon règlable sur le bâti 4 et coopèrent avec un élément en saillie 27 qui est monté sur le coulisseau 3. (fig. 11). Conformément à la fig. 10, on voit comment la tige de manivelle 7 est reliée au bras de manivelle 11 à l'aide de l'articulation à bille 10 et comment ce bras et la tige de flotteur 19 sont fixés sur l'axe 12 à l'aide de manchons 28. Le flotteur 18 est monté à coulissement sur la tige de flotteur 19, par une fixation 29. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'exprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadi ni de la portée, de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réglage commandé par flotteur, pour modifier la section de passage d'un tuyau d'évacuation d'un bassin de liquide, en fonction du niveau du liquide, caractérisé en ce que le flotteur (18) est placé sur une tige de flotteur (19) qui fait partie d'un dispositif à leviers articulés à règlages multiples (7, 11, 19) ,et en ce que ce dispositif agit sur un organe d'étranglement (3, 25) pouvant pénétrer de façon règlable dans la section du tuyau, pour modifier sa position en fonction des mouvements du flotteur (18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur (18) est monté à coulissement et à blocage sur la tige de flotteur (19), en ce que cette dernière et un bras de manivelle (11) qui lui est relié, sont montés à pivotement autour d'un axe de pivotement (12), la tige de flotteur (19) et le bras de manivelle (11) formant entre eux un angle ( & , et en ce que la liaison entre la tige de manivelle (11) et le bras de flotteur (19) est déblocable et blocable sans rotation en vue de modifier l'angle ( & . 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bras de manivelle (11) est relié de façon articulée avec une tige de manivelle (7) dont l'extrénité libre (8) vient en prise de façon articulée avec un pivot (9) monté sur l'organe d'étranglement (5), et en ce que les longueurs (a, b) du bras de manivelle (11) et de la tige de manivelle (7), respectivement, peuvent être modifiées en vue de modifier le rapport de levier (a:b) correspondant. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il présente une fixation (4) disposée sur la paroi du bassin (1) au voisinage de l'ouverture du tuyau (2) et sur laquelle l'organe d' étranglement (3) est monté de façon mobile, et en ce que l'axe de pivotement (12) repose dans un bloc de palier (13) qui est monté à coulissement et à blocage dans la fixation (4). 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la distance mesurée entre une verticale (15) passant par le pivot (9) et une verticale (16) passant par l'axe de pivotement (12) et définie en tant qu'excentricité (e), peut être modifiée. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement est un coulisseau (3) mobile verticalement et monté dans deux guides latéraux (5) du bâti (4). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un talon (26) orienté contre le courant est monté sur le bord inférieur du coulisseau (3). 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement est un segment (25) pivotant réalisé sous la forme d'un corps fermé. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à leviers articulés est disposé à l'intérieur ou à l'extérieur du bassin et en ce que l'axe (12) traverse la paroi du bassin de façon étanche. 10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'étranglement (3,25) est disposé de façon mobile entre deux butées (21, 22) règlables. 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur (18) est monté dans un réservoir qui se trouve en liaison communicante avec le bassin. 12. Procédé d'actionnement du dispositif de réglage selon la revendication 1, caractérisé en ce que des diagrammes (A) avec des familles de courbes (vl,v2,v3 ..) de débit d'eau constant sont établis pour une section de tuyau déterminée, en ce que d'autres diagrammes (B) avec des familles de courbes de fermeture (SlrS2'S3".) sont établis, qui dépendent de la cinématique'du dispositif de réglage, en ce que les diagrammes (A,B) sont superposés l'un sur l'autre pour trouver une portion de courbe de fermeture (s) qui s'ajuste sur une portion de courbe de débit (v) pour le débit par seconde souhaité, et en ce que les valeurs de consigne (l,a,b, & e) associées à cette portion de courbe de fermeture (s) sont ajustées sur le dispositif de réglage.