Brevet FR2533898A1 — publié le 19840406

La présente invention concerne la vidange automatique de récipients susceptibles d'être alimentés de façon irregulière avec un fluide liquide quelconque et elle vise, plus particulièrement, la vidange automatique de tout ou partie du contenu d'un récipient lorsque le débit de liquide qui l'alimente dépasse une certaine valeur, soit en quantité interne lorsque le récipient ne possède pas d'orifice de sortie, soit en débit lorsque ce dernier excède celui de sortie et que le niveau de remplissage maximal est atteint. Le domaine technique visé est, plus particulièrement, celui du contrôle de niveau de réservoir chargé de recevoir des eaux usées pour en assurer un premier traitement, notamment par séparation de phases. Pour assurer la fonction ci-dessus, la technique antérieure préconise la mise en oeuvre de dispositifs comprenant des siphons qui ont l'inconvénient de se colmater facilement et d'être d'un entretien difficile. En outre, il est généralement nécessaire de réaliser de tels siphons de manière à leur faire comporter un circuit d'amorçage, ce qui a pour conséquence de réduire la section utile de passage au moment de la vidange rapide et de limiter le débit de vidange. ta technique antérieure offre d'autres moyens pour assurer la vidange automatique de réservoirs, mais ces moyens sont, en général, soit destructeurs de l'intégrité physique du réservoir, soit très onéreux, compte tenu des moyens techniques qu'ils comprennent, tels que pompes, détecteurs de niveau, moteurs électriques, etc ... L'invention vise à résoudre le problème ci-dessus en proposant un nouveau dispositif automatique comprenant des moyens simples, peu onéreux et d'un fonctionnement fiable pouvant être, de surcroît, adaptés aisément sur tout type de récipients ou réservoirs chargés d'une fonction de réception temporaire, de stockage-tampon, de pré-traitement de fluides liquides de natures diverses délivrés de façon continue ou intermittente. Un objet supplémentaire de l'invention est de proposer un nouveau dispositif capable d'assumer la fonction ci-dessus et de permettre supplémentairement une fonction éventuelle de séparation de phases de produits différents entrant dans la composition du fluide liquide alimentant le récipient ou réservoir. Un objet supplémentaire de l'invention est de proposer un dispositif dont l'installation, l'entretien et le contrôle puissent être confiés à un personnel non spécialement qualifié. Pour atteindre le but ci-dessus, le dispositif de vidange automatique d'un récipient comportant une arrivée haute de liquide et une sortie basse fermée par un clapet, est caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble mobile monté articulé sur un axe horizontal interne au récipient et comportant - un flotteur de niveau monté réglable sur un bras de levier s'étendant radialement par rapport à l'axe, - un clapet monté à l'extrémité basse d'une tige rigide guide et reliée par une articulation coulissante à un bras de levier s 'étendant ra dialement par rapport à l'axe, - un flotteur de poussée monté réglable sur un bras de levier s'étendant radialement à partir de l'axe en direction du fond du récipient, fai sant avec l'axe du bras un angle Oc différent de 1800 et définissant, dans un état stable de l'en- semble correspondant d la position de fermeture du clapet, un angle d'inclinaison P avec laver- ticale. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une vue schématique d'un réservoir équipé d'un dispositif conforme S l'invention. Les fig. 2 à 4 sont des vues schématiques analogues à la fig. I et illustrant différentes phases de fonctionnement du dispositif. La fig. 5 est une vue en plan pouvant être considérée comme prise selon la ligne V-V de la fig. I et montrant un exemple de construction de l'objet de l'invention. Les fig. -6 a 8 sont des schémas correspondant à des vues latérales et représentant trois formes d'exécution possibles. Les fig. 9 et 10 sont des vues schématiques correspondant à deux phases différentes de fonctionnement du dispositif dans une application spécifique. La fig. 1 montre lé dispositif monté dans un récipient 1 en tout matériau convenable comportant une amenée 2 de liquide et une sortie basse 3 destinée permettre une vidange rapide du fluide liquide contenu dans le récipient 1. Dans l'exemple illustré, le récipient I comporte également une sortie 4 s'établissant à un niveau proche de l'orifice de l'arrivée 2. Le dispositif est constitué par un ensemble mobile 5 monté sur un axe d'articulation -6 qui s 'étend horizontalement à l'in térieur du récipient I en étant placé, selon le dessin, sensiblement dans le plan horizontal du niveau d'arrivée du liquide dans le réci- pient 1. t'axe d'articulation 6 peut etre porté par les parois du récipient 1 ou, au contraire, faire partie d'une structure porteuse éventuellement adaptée sur le rebord périphérique supérieur du récipient 1. L'ensemble mobile 5 comprend un premier bras de levier 7 s'étendant à partir du point d'articulation 6 et comportantf à son extrémité opposée, un flotteur de niveau 8, de préfetence, à position réglable. Le bras de levier 7 est ainsi articulé avec possibilité d'oscillation dans un plan vertical dans le sens des flèches f et fl. L'ensemble 5 comprend, par ailleurs, une tige rigide 9 qui est reliée par une articulation coulissante 10 située- entre le flotteur 8 et l'axe 6. L'articulation 10 peut entre, dans certains cas, à position réglable. ta tige 9 s'étend de façon sensiblement verticale direction du fond du récipient I et porte, à son extrémité basse, un clapet 11 destiné à obturer ou dégager la section de passage de la sortie 3. Bien que cela ne soit pas représenté, le clapet 11 est, de façon connue en soi, muni d'une garniture d'tanchéité et se trouve relié à l'extrémité inférieure de la tige 9 par une articulation d'axe horizontal. La tige 9 coopère, dans sa partie inférieure, avec un guide 12 servant aussi de butée à l'ouverture du clapet 11. L'ensemble mobile 5 comprend, par ailleurs, un second bras de levier 13 fixé rigidement et formant, avec le levier 7, un angle c Le bras de levier 13 s'étend en direction du fond du-récipient 1 et porte, à son extrémité basse, un flotteur de poussée 14, de préférence à position réglable. Bien que cela ne soit pas représenté à la fig. 1, l'ensemble 5 est construit de manière que le bras de levier 13 et le flotteur 14 soient placés, au moins partiellement, dans un plan vertical différent de la tige 9. L'ensemble 5 est, en outre, réalisé de manière que, sous la seule influence de la gravité, dans une position stable correspondant à l'application du clapet 11 sur l'orifice de la sortie 3, le bras 13 fasse, avec la verticale, un angle # négatif dans le sens trigonométrique et, de préférence, relativement faible. Le dispositif de vidange automatique décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Dans l'état illustré par la fig. 1, le remplissage du réservoir 1 par le fluide liquide L délivre par l'arrivée 2 a pour effet de faire monter le niveau N qui atteint le flotteur 14. La poussée hydrostatique exercée sur ce dernier est dirigée de bas en haut et exerce ainsi sur le flotteur 14 une poussée selon la flèche f2. Cette poussée a tendance à faire pivoter l'ensemble 5 dans le sens de la flèche fl sur l'axe 6 et, par conséquent, à appliquer d'autant plus fermement le clapet 11 sur l'orifice de sortie 3 pour établir une fermeture d'autant plus étanche que le niveau N monte. Lorsque le niveau N atteint le flotteur 8 la pression hydrostatique soumet ce dernier à une poussée selon la flèche f3 (fig. 2) et sollicite, par conséquent, l'ensemble en pivotement sur l'axe 6 dans le sens de la flèche f selon la fig. 1. La rotation de l'ensemble 5 amène le flotteur 14 dans une position sensiblement symétrique de sa position initiale par rapport à la verticale et tend, par conséquent, à solliciter le clapet 11 en ouverture. Cependant, lors du pivotement de l'ensemble 5, le clapet 11 n'est pas soulevé de son siège, du fait de la présence de l'articulation coulissante 10 qui compense ce pivotement. Le clapet 1I reste donc en appui sur son siège par la pression hydrostatique qui lui est appliquée. Dans cet état schématisé par la fig. 2, toute arrivée de fluide liquide correspondant au débit d'évacuation par la sortie 4, connait un transfert dans le récipient 1, sans modification des conditions d'équilibre de l'ensemble 5. Cet état de fonctionnement peut être considéré comme un état d'équilibre. Si pour une raison quelconque le débit d'arrivée de fluide liquide devient plus important que le débit de sortie, le niveau du liquide à l'intérieur du récipient 1 continue à monter et sollicite le flotteur 8 dans le sens de la flèche f (fig. 3). Le bras de levier 7 fait tourner l'ensemble 5 qui exerce une traction sur la tige 9. Le clapet 11 se soulève permettant la vidange rapide par la sortie 3. Au cours du pivotement de l'ensemble 5 sur l'axe 6, le flotteur 14 est déplacé dans une position favorable au maintien ouvert du clapet 11 par la poussée hydrostatique f2 s'exerçant sur lui. La fig. 4 montre que la vidange automatique du réservoir I s'effectue alors de façon continue jusqu'au moment où la pression hydrostatique s'établissant sur le clapet 11 et le flotteur 14 devient insuffisante pour combattre la tendance à la rotation par gravité de l'ensemble 5 dans le sens de la flèche f1 ayant pour effet de replacer le dispositif en la position illustrée å la fig. 1. Un nouveau cycle de fonctionnement identique peut alors se dérouler sans aucune intervention pour donner lieu à un fonctionnement normal avec écoulement du débit par la sortie 4 ou, éventuelliement, avec vidange automatique par la sortie 3 lorsque le niveau N dépasse le niveau de remplissage maximal. L'ensemble 5 peut être réalisé de plusieurs façons dif ferventes. La fig. 5, qui peut être considérée comme une vue en plan prise selon la ligne V-V de la fig. 1 montre que l'axe d'articulation 6 peut etre matérialisé par deux paliers 15 supportant un arbre 16 comportant, en un point A, un premier bras de levier 7a radial pour le flotteur 8, dans sa partie médiane B, un bras de levier 7b radial pour la liaison avec la tige 9 par l'articulation coulissante 10 et, en un point C, un bras de levier 13 radial pour le flotteur 14. Dans cet exemple, le bras 7b possède une même orientation que le bras 7a. il pourrait être prévu de supprimer le bras 7b et de relier le bras 7a a la tige 9 par une barrette 7c, illustrée en traits mixtes, incluant l'articulation coulissante 10. De même, le bras 13 pourrait tre prévu entre les bras 7a et 7b. La fig. 6 montre que le bras 7b peut aussi etre orienté différemment du bras 7a en faisant, par exemple avec le bras 13, un angle d' inférieur à l'angle o(. La fig. 7 illustre une disposition différente de l'ensem- ble 5 adapté pour porter un clapet 11 destiné à contrôler un orifice d'évacuation dont l'axe est incliné par rapport à la verticale. La fig. 8 montre un autre exemple de construction selon lequel l'ensemble 5 est réalisé pour être monté sur un axe d'articulation & situé dans un plan horizontal inférieur au plan passant par 1' amenée 2. Dans un tel cas, le bras 7a comporte, par exemple, une première branche 7a1 s'élevant sensiblement verticalement jusqu'au dessus du niveau N de remplissage maximal. La branche 7a1 est prolongée par une seconde branche 7a2 portant le flotteur 8. tes caractéristiques constructives retenues pour les bras de leviers 7b et*13 peuvent être, par exemple, celles décrites en référence aux figures 5 et 6. il peut être prévu aussi de placer les bras de leviers 7 et 13 dans le même plan vertical et de conformer alors le flotteur 14 pour qu'il puisse emboîter la tige 9 lors du pivotement de l'ensemble 5. Dans un tel cas, le flotteur 8 et la tige 9 peuvent être associés à un bras 'de levier commun, tel que 7, ou à deux bras distincts, tels que 7a-7b. Les fig. 9 et 10 montrent un exemple d'application dans lequel le dispositif de l'invention est associé à un récipient la chargé d'assurer une séparation de phases du liquide L délivré par l'arrivée 2. Dans un tel cas, le récipient la comporte une cloison séparatrice 17 en partie au moins percée ou perforée en-dessous du niveau maximal de remplissage. La cloison 17 délimite, dans la réservoir la, un compartiment 18 de réception et un compartiment 19 de séparation de phases. En cas de fonctionnement normal selon lequel le débit d'arrivée permet de maintenir le niveau maximal de faucon sensiblement constante, le liquide L subi, dans le récipient la, une séparation de ses composants moins denses qui se concentrent en une couche C en niveau supérieur de remplissage. Au fur et à mesure de l'arrivée des effluents à traiter9 cette couche C peut ainsi être évacuée par la sortie 4. Dans la mesure où le débit d'arrivée dépasse le débit d'évacuation, le fonctionnement du dispositif s'établit comme dit précédemment et permet de réaliser la vidange automatique de la phase la plus dense occupant principalement le réservoir la pour permettre ensuite le rétablis-sement des conditions de fonctionnement normal. L'application selon les fig. 9 et 10 peut être réservée par exemple au pré-traitement des eaux de pluie ruisselant des ehaussées et parkings et contenant, de façon connue, des substances toxiques et indésirables et, notamment, des hydrocarbures. La mise en oeuvre du dispositif dans une telle application permet d'implanter des appareils répondant aux conditions de traitement normal mais dont les capacités deviennent insuffisantes pour un débit d'eau résultant d'une pluie importante soudaine. L'objet de l'invention permet ainsi, en cas d'orage, de séparer très rapidement la plus grande partie des hydrocarbures collectés par les eaux de ruissellement et d'évacuer rapidement vers le réseau fluvial le flot important d'eau débarrassé de la majeure partie des produits polluants. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de vidange automatique d'un récipient comportant une arrivée haute (2) de liquide et une sortie basse (3) au moins, fermée par un clapet (11) caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble mobile (5) monté articulé sur un axe horizontal (6) interne au récipient (1) et comportant - un flotteur de niveau (8), monté réglable sur un bras de levier (7) s'étendant radialement par rapport à l'axe (6), - un clapet (11) monté à l'extrémité basse d'une tige rigide (9), guidée et reliée par une arti culation coulissante (10) à un bras de levier (7) s'étendant radialement par rapport à l'axe (6), - un flotteur de poussée (14) monté réglable sur un bras de levier (13) s'étendant radialement à partir de l'axe (6) en direction du fond du récipient, faisant avec l'axe du bras (7) un angle oc. différent de 180 et définissant, dans un état stable de l'ensemble correspondant à la position de fermeture du clapet (11), un angle d'inclinaison 6 avec la verticale. 2 - Dispositif de vidange automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras radiaux (7-13) occupent des plans verticaux différents. 3 - Dispositif de vidange automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les bras radiaux (7-13) sont placés dans un même plan vertical. 4 - Dispositif de vidange automatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flotteur de niveau (8) et la tige (9) sont adaptés sur un bras de levier commun (7). 5 - Dispositif de vidange automatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flotteur de poussée (8) et la tige (9) sont adaptés sur deux bras de levier indépendants (7a-7b). 6 - Dispositif de vidange automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe (6) d'articulation de l'ensemble (5) est matérialisé par deux paliers (15) portant un arbre (16) sur lequel sont fixés les bras (7-13). 7 - Dispositif de vidange automatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les bras (7 et 13) forment entre eux un angle cd proche de 900. 8 - Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, à la vidange automatique et à la séparation de phases dans un récipient séparateur (la) comportant un premier compartiment (18) de réception du fluide et un second compartiment (19) séparé du premier par une cloison (17) en partie perforée et associé à un dispositif de vidange automatique.