Brevet FR2518605A1 — publié le 19830624

Dispositif régleur de partialisation des siphons en dépression. Lorsqu'existe, sur un bassin, une canalisation ou autre, un déversoir de surverse, la longueur deversante et le debit maximal à déverser en trop-plein définissent une hauteur de lame déversante maximale obligee. On appelle "décrément total" du niveau de l'eau la variation totale de hauteur pour aller du débit de trop-plein nul au débit maximal. Si ce décrément est juge trop important, on peut, entre autres, soit allonger le déversoir, soit placer un Vannage mobile, soit recouvrir le déversoir d'une hotte étanche dont les deux extrémités plongent dans les niveaux amont et aval, pour obtenir un joint hydraulique. On réalise alors un "siphon en dépression" dont l'emploi est extrêmement ancien, et ou le débit traversier entraîne de l'air de l'intérieur de la hotte vers l'extérieur. Dans le cas particulier où le siphon doit régler un niveau amont, et ceci avec un faible décrement, les réalisations sont assez nombreuses qui, toutes (souvent par une soupape) modulent une entrée d'air tendant à desamorcer partiellementle siphon, pour obtenir toute une gamme de débits partiels : c'est la partialisatibn. Celle-ci pourra donner de bons fonctionnements si la suite des décréments élémentaires sont tous positifs. Un système de réglage du débit d'un siphon au moyen d'une soupape suspendue sous un siège et articulée est représente dans le brevet français nO 1.003.237. Un autre exemple de système à soupape suspendue et articulee est décrit dans le brevet français n" 1.444.275. Dans ce cas, on utilise une cloche retournée sur un bac à mercure pour definir une dépression contrôlant la position de la soupape par rapport assiège. Dans ces deux brevets, la soupape agit vertical ment, mais elle est suspendue et doit monter sous le siège pour le fermer, soit pour autoriser le démarrage, soit pour assurer le débit maximal du siphon. a soupape est donc sollicitée vers le haut par un ressort qui équilibre son poids, et par une autre force un levier dans le premier cas, une dépression sur une surface dans le second. Autour du problème général du réglage du niveau amont se greffent, suivant les besoins propres à chaque instal- lation, des problèmes de réglage de niveau aval, de débits, de vitesses en certains points. De plus, pour une de ces grandeurs. à régler autour d'un point de consigne, on se propose, de plus en plus, de modifier le point de - consigne, y compris par télécommande. Un premier but de la présente invention est de proposer un dispositif régleur de partialisation des siphons en dépression, du type soupape sur l'air, qui assure par des moyens .simples et sûrs, un réglage efficace. Dans un autre ordre d'idées, l'abondance des eaux uses véhiculant toutes sortes de matériaux, entrain des complications. A ce sujet, l'élimination de zones pavillonnaires au profit de grands immeubles (avec leurs terrasses, leurs parkings, leurs dessertes et leurs centres commerciaux) rend les égouts actuels (allant aux stations de traitement) tout à fait insuffisants en cas d'orages. C'est pourquoi on a tendance à établir un nouveau réseau de gros égouts inférieurs (allant à des réservoirs de décantation et/ou à la rivière), destinés à recevoir, en certains points de leur tracé, un débit d'eau de trop-plein en provenance du réseau supérieur plus ancien. C'est ainsi que se multiplient, actuellement, certaines applications de siphons avec regleur de partialisation. Une sujétion particulière à ce type de problème vient du fait que les anciens egouts, établis sous les voies publiques, se trouvent parfois à faible profondeur, si bien que le siphon déversant dans le nouveau réseau et son regleur doivent être conçus pour être de type surbaisse. Un deuxième but de l'invention est de proposer un dispositif régleur de partialisation des siphons en dépression qui ne présente pas l'encombrement excessif, au-dessus du siphon, d'un appareil à soupape suspendue. La presente invention a pour objet un dispositif régleur de partialisation des siphons en dépression du type dans lequel une soupape contrôle l'admission d'air dans le siphon, caractérisé en ce qu'il comporte : un corps de robinet d'air relié par sa partie supérieure à la partie superieure du siphon et présentant à sa partie inférieure un siege de soupape horizontal ; une soupape située a l'intérieur du corps de robinet et susceptible de cooperer avec le siege pour régler le debit d'air appliqué au siphon ; une cloche solidaire de la soupape, et placée à l'extérieur du corps du robinet ; et une cuvette présentant une gouttière garnie de mercure et susceptible de recevoir le bord inférieur de la cloche. Selon d'autres caracteristiques de l'invention - le bord de la soupape est muni d'un joint d'étancheité en élastomère, - la cloche presente sensiblement une forme conique à sa partie supérieure et une forme cylindrique à sa partie inferieure plongeant dans le mercure, - la cloche porte sur sa partie cylindrique une ceinture de raidissement rabattue vers le bas pour assurer la protection du mercure de la gouttiere, - la cuvette présente une partie centrale cylindrique susceptible de recevoir un lest et/ou un piston amortisseur solidaire de la soupape, - entre la partie centrale et la gouttière la cuvette présente une paroi dans laquelle debouche une arrivée d'air en pression généralement négative, - des entretoises de longueur réglable sont prévues entre le corps de robinet et la cuvette pour assurer la solidarisation de l'ensemble de sorte que le seul équipage mobile soit constitué par la soupape et la cloche, - des tiges de guidage pour la soupape sont prévues sur le siège, à l'intérieur du corps de robinet, - des butées réglables sont prévu-es sur les entretoises pour limiter à la hausse les déplacements de l'équipage mobile, - le bord inferi.eu-r de la cloche vient buter au fond de la gouttiere pour limiter l'écrasement du joint, - le soulèvement force de la cloche autorise l'accès à la surface du mercure. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre faite avec référence au dessin annexé sur lequel on peut voir un schéma simplifie en coupe d'un mode de réalisation d'un dispositif régleur de partialisation des siphons selon l'invention. Le régleur propre à l'invention comprend, pour les pièces fixes, un ensemble vertical où l'on trouve, du haut vers le bas un corps de robinet 1 avec tubulure supérieure 2 à relier au siphon, trappe de visite 3 et embase horizontale 4 recevant le siège 5 de robinet ; des entretoises 6, 7 verticales portant certaines butées réglables 8, 9 de fin de course haute de l'équipage mobile 10 ; une cuvette 11 reliee à ces entretoisesb où l'on trouve une gouttière étroite 12, profonde et circulaire garnie de mercure 13, un cylindre vertical 14 ou-vert vers le haut destine à recevoir par exemple un lest et/ou un piston 15 amortisseur de vibrations, une arrivée 16 d'air en pression généralement négative débouchant sous l'équipage mobile 10, à travers la paroi b7 de la cuvette reliant la gouttière 12 au cylindre central 14. Ce regleur comporte un équipage mobile 10 monobloc constitué du haut vers le bas: d'une soupape 18 inversée supérieure et munie d'-un joint 20 en élastomère qui vient se poser sur le siege fixe 5 entre trois tiges de guidage 19 , un servomoteur inférieur qui est une cloche 23 d'allure conique en haut, en 21, et cylindrique plus bas, en 22, quand elle plonge dans le mercure 13 de la cuvette 11. Ce servomoteur a une section de l'ordre de quatre fois celle de la soupape 18, ou même davantage, si l'on place une soupape plus petite. A titre d'exemple, une cloche de diamètre 500 mm peut être couplée à une soupape de diamètre compris entre 100 et 300 mm. Le grand cylindre 22 de cette large cloche 23, soumis à une depression interne par 16, est cerclé à mihauteur par une ceinture 24 assurant la rigidité en même temps qu'une protection de la gouttière à mercure. Le piston 15 destiné a amortir d'éventuelles vibrations fait bien partie de l'équipage mobile 10. 11 lui est relié rigidement dans le sens vertical par sa tige 25, qui est douée d'une certaine souplesse. 11 sera plus souvent remplacé par un lest additionnel destiné, alors, à contrebalancer la poussée d'Archiméde du mercure 13 déplacé. Le bord inférieur de la partie cylindrique 22 de la cloche 23 vient buter dans le fond de la gouttiere 12 à mercure. Par l'intermédiaire des entretoises 6, 7 dont la longueur est réglable, on peut ajuster la position de la cuvette 11 par rapport à l'embase 4 du corps de robinet à air 1. On peut ainsi limiter l'écrasement du joint elastomère 20 pour la position basse de l'équipage mobile 10. Le fonctionnement du dispositif est le suivant, en supposant l'équipage mobile 10 dans la position basse représentée, et la soupape 18 fermée. La dépression dans le siphon, transmise par la canalisation 2, a tendance à soulever la soupape 18 de son siège, de façon à ouvrir l'arrivée d'air atmosphérique vers le siphon. La sollicitation vers le haut de la soupape est régulee ou contrôlée par la dépression en 16 appliquee sous la cloche 23. La cloche et la soupape prennent ainsi solidairement une position d'équilibre definissant un régime de fonctionnement du siphon. Ensuite, toute modification de la dépression en 16 assure l'évolution correspondante du fonctionnement du siphon. Il decoule immédiatement du dessin que la fermeture du robinet s'opère vers le bas et que, par conséquent, le poids de l'équipage mobile agit dans le sens de la fermeture initiale : il n'y a donc pas besoin de ressort antagoniste. Cependant, ltequipage mobile doit être conçu de préférence léger, ce que rendent possible les résines époxy ou analogues ; quitte à l'alourdir un peu si la quantité de mercure nécessaire à une installation particuliere tendait à souleyer cet équipage 18-23. Cette fermeture vers le bas provoque en même temps une plongée de la cloche 23 dans son joint d'étan chiite à mercure 13 ; si bien que, plus on ferme, mieux ce joint peut supporter de dépressions internes importantes. Or, ce sont vers les fermetures du robinet que l'on trouve précisément les plus grosses dépressions dans les siphons. Il résulte de cette disposition, non seulement une très bonne utilisation du mercure, mais encore d1apprécia- bles économies de ce produit qui vont d'ailleurs en s'accusant, si la course nécessaire est réduite. On pourrait objecter que le poids de la soupape 18 en position haute contrarie un équilibre vertical, naturel de l'équipage mobile 18-23. En réalité la soupape 18 est légère et l'épicentre de la poussee du mercure 13 sur une cloche 23 très large tend à recréer cet équilibre vertical Il y a, de toutes façons, des guides hauts et bas comme on le verra plus loin. Cette cloche 23, soumise à une dépression interne est cependant calculée pour ne pas se deformer, depuis sa partie haute, conique- 21, jusqu'à la ceinture 24 entourant la partie cylindrique 22. La partie basse du cylindre 22 (qui demande à être mince pour limiter la poussée d'Archimède de la part du mercure) travaille en porte-à-faux à partir de cette ceinture 24. En outre, aussi bien pour economiser le mercure, que pour apporter une limite à d'éventuelles ovalisations du cylindre mobile 22, la paroi intérieure de la cuvette à mercure n'est qu'à 1 mm de distance environ dudit cylindre. Parce que cette butée anti-ovalisation peut jouer très tot, les frottements sont négligeables par le simple fait de la très faible ovalisation du cylindre 22. Il est souvent cité que des vibrations tres rapidés apparaissent généralement pour les très faibles ouver turnes de la soupape. Les essais ont ici montré un grand avantage du joint elastomèe 20 (de polyuréthane par exemple) qui, à condition de ne pas être exactement horizontal (le sieste 5 l'étant) pose d'abord sur un bord en annulant toute vibration puis s'ecrase davantage jusqu'à fermeture étanche. Il n'y a pas d'usure à craindre avec ce type de produit, La possibilité ouverte à la mise en place d'un amortisseur 15 sera donc très exceptionnement utilisée. En outre, ce joint évite l'articulation de la tige de soupape prévue dans les matériels connus. Par ailleurs, les surfaces motrices étant très largement dimensionnées et, de par les commandes modernes, les amplifications de la dépression agissante pouvant être multipliées, les efforts correctifs mis en jeu peuvent être très grands. Il en résulte tout d'abord que l'étanchéité de la soupape fermee est parfaite, son corollaire etant qu'un seul type de gros régleurs (les gros sont de fonctionnement plus efficace) peut couvrir toute la gamme des siphons habituels, même petits. La fabrication en série et la maintenance sont donc facilitées et l'économie s'en ressent directement. Il en résulte-aussi que si certains effets de collage (dus au gel, par exemple) apparaissent, le décol- lage se produit dans des limites améliorées. En ce qui concerne l'entretien, il faut tout d'abord parler de l'eau qui, à la longue peut -apparaître sur le mercure : soit sous la cloche mobile 23 en ca-s de condensation, soit à l'extérieur de celle-ci en cas de jet d'eau ou de neige. Le gel est alors à craindre. Dans tous les cas, par soulèvement manuel accompagne d'une utile pression d'air interne, on a acces à la surface mouillée du mercure 13, soit pour l'essuyer, soit pour y deposer un peu d'ant-igel. Cette disposition est propre au regleur selon l'invention. De toutes façons, tous les éléments sont visibles, mieux encore si la trappe de visite est obture par une matière plastique transparente, et tous sont facilement démontables par élements. De toutes façons, ce regleur comporte un nombre de pièces extrêmement reduit. Un guidage bas a été mentionné, de même q le guidage haut avec ses trois tiges 19 légèrement diver-entes et vissées directement sur le siège 5 (prenant éve-ntuelle- ment contact avec le joint élastomère 20). Il -n'y a d'ailleurs en principe pas de contact car, pour le bas, le mercure refuse le contact entre parois, et pour le haut, un auto-centrage naturel de la soupape 18 par rapport à son siège 5 est obtenu par I 'écoulement de l'air. Pour limiter le risque d'ovalisation de la cloche 23, on peut prévoir sur le conduit d'arrivée d'air 16 un système de limitation de la dépression. Dans l'exemple représenté, on a utilisé -du- mercure pour constituer un joint hydraulique au bord infé- rieur de la cloche 23. Il va de soi qu'on peut utiliser un autre fluide dans certains cas particuliers. Dans l'exemple représenté la soupape 18 et la cloche 23 sont représentées solidaires. Il va de soi que cet ensemble est démontable, la solidarisation intervenant par tout moyen mécanique au voisinage du centre de la soupape. Le dispositif régleur selon l'invention est par- ticulièrement bien adapte au cas des égouts places sous l chaussée et au-dessus desquels la hauteur disponible est très limitée. Pouvant être place latéralement par rapport au siphon, il permet d'assurer sans difficulté la partia- lisation du siphon commandant le déversement du trop-plein de l'égout supérieur dans l'égout inférieur en cas d'orage par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif régleur de partialisation des siphons en dépression du type dans lequel une soupape contrôle l'admission d'air dans le siphon, caractérisé en ce qu'il comporte, du haut vers le bas: un corps de robinet (1) relie par sa partie superieure à la partie supérieure du siphon et présentant à sa partie inférieure un siège (5) de soupape horizontal ; une soupape-(18)situee à l'inte- rieur du corps de robinet (1) et susceptible de coopérer avec le siège (5) pour regler le debit d'air applique au siphon ; une cloche (23) solidaire de la soupape (18) et placée à l'extérieur du corps du robinet (1) ; et une cuvette (11) presentant une gouttière (12) garnie de mercure (13) et susceptible de recevoir le bord inférieur de la cloche (23). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérise en ce que le bord de la soupae (18) est muni d'un joint d'étancheit (20) en élastomère. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloche (23) présente sensiblement une forme conique à sa partie supérieure (21) et une forme cylindrique à sa partie inférieure (22) plongeant dans le mercure. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cloche (23) porte sur sa partie cylindrique (22) une ceinture de raidissement (24) rabattue vers le bas pour assurer la protection du mercure (13) -- de la gouttière (12). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cuvette (11) présente une partie centrale (14) cylindrique susceptible de recevoir un lest et/ou un piston amortisseur (15) solidaire de la soupape. 6. Dispositif sel on la revendication 5, caractérisé en ce qu'entre la partie centrale (14) et la gouttière (12), la cuvette (11) présente une paroi (17) dans laquelle débouche une arrive (16) d'air en pression généralement négative. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des entretoises (6, 7) de longueur réglable sont prévues entre le corps de robinet (1) et la cuvette (11) pour assurer la solidarîsation de l'ensemble de sorte que le seul equipage mobile soit constitué par la soupape-(18) et la cloche (23). 8. Dispositif selon-la revendication i, caractérisé en ce que des tiges de guidage (19) sont prevues pour la soupape (18) a l'intérieur du corps de robinet (1). 9. Dispositif selon la revendication 7, caracterise~en ce que des butées reglables (8, 9) sont prévues sur les entretoises (6, 7) pour limiter à la hausse les deplacements de l'équipage mobile (18-23). 10. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bord inférieur de la cloche (23) vient buter au fond de la gouttière (12) pour limiter l'écrasement du joint (20). 11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que leçsoulevement forcé de la cloche (23) autorise l'accès a la surface du mercure (13). 12. Dispositif selon la revendication 1 carac térisé en ce que les bords de la soupape (18) et de la cloche (23) respectivement, sont tournés dans le même sens, vers le bas.