Brevet FR2613397A1 — publié le 19881007

La présente invention concerne un dispo- sitif d'égout sous vide, comprenant un élément de rejet à l'égout, par exemple une cuvette de cabinets, raccordé à un égout sous vide par l'intermédiaire d'une vanne d'é- gout normalement fermée, un dispositif de commande de la vanne d'égout, et un conduit d'entrée d'air qui est agencé pour introduire de l'air dans l'égout sous vide séparément de l'élément de rejet à l'égout. Un inconvénient grave des dispositifs d'égout sous vide fonctionnant avec une différence de pression, engendrée par un vide, de 500 hPa environ est le niveau de bruit élevé. Le bruit se produit lorsque la vanne d'égout s'ouvre et se ferme et lorsque l'air est aspiré dans l'égout ouvert. Le bon fonctionnement d'un égout sous vide nécessite qu'une quantité d'air relativement grande s'écoule dans l'égout après le passage des matières à évacuer. Ces fonctions entraînent des variations de pres- sion importantes et elles engendrent du bruit. La présente invention a pour objet un dispositif d'égout sous vide qui réduit beaucoup le niveau de bruit, en particulier lorsqu'il est utilisé comme dispositif d'é- gout pour des toilettes. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un dispositif du type ci-dessus, caractérisé en ce que le conduit d'entrée d'air comporte une vanne d'entrée d'air qui commande l'entrée d'air dans l'égout sous vide, et en ce que des moyens sont prévus pour comman- der le fonctionnement de la vanne d'entrée d'air de sorte qu'elle s'ouvre à un instant dépendant de l'ouverture de la vanne d'égout et se ferme après la fermeture de la vanne d'égout. Le niveau de bruit d'un dispositif d'égout sous vide pour toilettes, construit comme décrit ci-dessus, peut être réduit sensiblement au niveau de bruit de toilettes gravitaires usuelles, c'est-à-dire à un niveau très infé- rieur au niveau de bruit de toilettes sous vide usuelles. Conformément à l'invention, un conduit d'entrée d'air commandé par une vanne est raccordé de manière à in- troduire de l'air dans l'égout sous vide, à l'aval de la vanne d'égout. De ce fait, on peut fermer la vanne d'égout aussitôt après le passage des matières à évacuer dans l'égout sous vide, puisque l'air nécessaire au transport des matières à évacuer provient du conduit d'entrée d'air. Par suite, la quantité d'air qui pénètre dans l'égout par la vanne d'égout ouverte est faible et, lorsque la vanne d'égout est fermée, l'air circule dans le conduit d'entrée d'air et pénètre dans l'égout, ce qui réduit la différence de pression agissant sur la vanne d'égout. Ces disposi- tions tendent à réduire beaucoup le niveau de bruit. Le conduit d'entrée d'air peut être insonorisé par une isola- tion et il peut comporter un silencieux. Dans ce cas, la circulation d'air dans le conduit d'entrée d'air n'engen- dre pas un niveau de bruit gênant. Afin de réduire encore le niveau de bruit de toilettes sous vide suivant l'inven- tion, on peut munir la cuvette d'un couvercle constituant une fermeture sensiblement étanche à l'air et au son, à la partie supérieure de la cuvette. Du fait du couvercle, le volume d'air contenu dans la cuvette peut être trop faible pour une évacuation correcte des matières à rejeter à l'égout et, dans ce cas, de l'air supplémentaire peut être amené par un tube séparé. Ce tube peut être raccordé au conduit d'entrée d'air, à l'amont de sa vanne. Dans des toilettes sous vide ayant cette structure, on obtient le niveau de bruit le plus faible. Par raccordement du conduit d'entrée d'air à l'égout sous vide immédiatement à l'aval de la vanne d'é- gout ou même à travers la vanne d'égout, on peut réduire beaucoup la quantité d'air qui passe de l'élément de rejet à l'égout dans l'égout, ce qui tend à réduire le bruit à une valeur minimale. De façon usuelle, la vanne d'égout d'un dispo- sitif d'égout sous vide est commandée au moyen du vide présent dans l'égout sous vide. Dans un dispositif con- forme à l'invention, on peut utiliser le même vide égale- ment pour actionner la vanne de commande du conduit d'en- trée d'air. Cela donne une structure simple et sûre. De préférence, on utilise des vannes ayant la même ou sensi- blement la même structure, à la fois pour la vanne d'é- *gout et la vanne d'entrée d'air. Cela simplifie la fabri- cation et le service de pièces de rechange, puisqu'un seul type de vanne est nécessaire. Le fonctionnement de la vanne d'entrée d'air peut s'effectuer de la même manière que le fonctionnement de la vanne d'égout, mais il doit y avoir normalement un petit décalage de temps. On peut obtenir un retard appro- prié, par application de la pression différentielle né- cessaire au fonctionnement de la vanne d'égout également à la vanne d'entrée d'air mais par l'intermédiaire d'un tube étranglé, de sorte que l'étranglement engendre le retard nécessaire dans la manoeuvre de la vanne d'entrée d'air. Le vide qui existe dans l'égout peut être insuf- - fisant pour actionner deux vannes, en particulier parce qu'il se produit une augmentation de pression dans l'égout sous vide lorsque la vahne d'égout s'ouvre. On peut faci- lement éviter les difficultés de fonctionnement dues à un vide insuffisant, par installation,de façon connue, d'un accumulateur de vide entre l'égout sous vide et le dispositif de commande de la vanne d'égout. Un clapet de non retour doit être disposé entre l'accumulateur de vide et l'égout de sorte qu'une augmentation de pression dans l'égout ne peut pas avoir d'influence sur la pres- sion dans l'accumulateur sous vide. Dans certains dispositifs d'égout sous vide, on préfère utiliser une vanne d'égout à commande mécanique ou électrique. C'est le cas dans des toilettes sous vide d'avion, dans lesquelles la quantité d'eau de chasse est très petite, seulement de 0,2 1 environ ou moins. Dans ce cas, la vanne d'égout doit fonctionner avec une très gran- de précision. Pour ce type de toilettes sous vide, le brevet US n 4 713 847 propose l'utilisation d'une vanne dans laquelle l'organe de fermeture est un disque rotatif percé. Un tel disque obturateur rotatif peut être entraîné par un moteur, un solénoide et/ou une transmission d'é- nergie mécanique. En outre, ce type de vanne ainsi que beaucoup d'autres types de vannes peuvent facilement être prévus de sorte que la vanne fonctionne comme une vanne à trois voies qui connecte le conduit d'entrée d'air à l'é- gout sous vide dans une première position de fonctionne- ment et qui connecte l'élément de rejet des matières à évacuer à l'égout sous vide dans une autre position de fonctionnement. On peut également prévoir un organe obtu- rateur rotatif comportant deux orifices dont l'un fonc- tionne comme un orifice d'écoulement de la vanne d'égout et l'autre fonctionne comme un orifice d'écoulement de la vanne d'entrée d'air. L'invention permet de réduire considérablement le temps pendant lequel la vanne d'égout doit rester ou- verte. Normalement, il suffit de maintenir la vanne ou- verte pendant 3 secondes environ, mais des durées encore plus faibles sont possibles dans un dispositif bien ré- glé. Un système de commande de vanne approprié peut être conçu de sorte que la vanne d'égout s'ouvre une seconde environ avant la vanne d'entrée d'air qui se ferme elle- même deux à trois secondes après la fermeture de la vanne d'égout. Dans le cas o on utilise dans l'égout un vide très poussé, c'est-à-dire une pression absolue très faible, afin d'obtenir un transport efficace des matières évacuées ou pour d'autres raisons, la pression différentielle agis- sant de part et d'autre de la vanne d'égout peut être trop élevée. De l'air peut alors être admis dans l'égout par le conduit d'entrée d'air également pendant la phase d'ou- verture de la vanne d'égout, pour réduire cette différen- ce de pression. Si la cuvette des toilettes est munie d'un couvercle étanche pour minimiser le niveau de bruit, il est avantageux que le couvercle soit en une matière d'i- solation phonique relativement épaisse. Diverses matières plastiques, structures composites, etc., conviennent bien pour cet usage. Il est alors avantageux d'introduire de l'air additionnel dans la cuvette. Dans la présente description et dans les reven- dications annexées,le terme "vide" désigne un"vide partiel", d'une valeur appropriée à l'utilisation dans un système d'égout sous vide. Habituellement, le vide dans un tel système est de 500 hPa environ ou 38 cm Hg environ. Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre. L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description ci-après, qui se réfère aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation, comportant une vanne d'égout commandée par le vide, la figure 2 représente schématiquement un dis- positif de vanne combinée, conforme à l'invention, les figures 3A et 3B sont des graphiques de fonctionnement d'une vanne conforme à la figure 2, la figure 4 illustre un autre mode de réalisa- tion de la vanne représentée sur la figure 2, et les figures 5A et 5B sont des diagrammes de fonctionnement d'une vanne conforme à la figure 4. Il 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. La figure 1 représente une cuvette de toilettes 1 raccordée par l'intermédiaire d'une vanne d'égout 3 à un égout 2 sous vide. Le vide dans l'espace intérieur de l'égout 2 est engendré, de façon connue, par une pompe à vide 23. Cette pompe est habituellement située dans l'ex- trémité aval de l'égout 2 ou bien elle est raccordée à un réservoir sous vide de collecte des matières évacuées. La vanne d'égout 3 comprend un dispositif de manoeuvre (non représenté) qui ouvre la vanne lorsqu'il est alimenté en vide. Diverses vannes de ce type sont décrites dans les brevets US 3 482 267, 3 807 431, 3 984 080 et 4 376 444. Puisqu'on connait des vannes à commande par le vide ap- propriées, la structure de la vanne n'est pas expliquée ici. Un conduit d'entrée d'air 4 est raccordé à l'é- gout 2, immédiatementà l'aval de la vanne d'égout 3. L'ex- trémité amont 5 du tube communique avec l'atmosphère am- biante, par l'intermédiaire d'un clapet antiretour 19 et d'un silencieux 20. Dans le conduit d'entrée d'air 4 est prévue une vanne d'entrée d'air 6 qui, dans le mode de réa- lisation illustré sur la figure 1, est de la même structu- re que la vanne d'égout 3. Un dispositif de commande 7, qui commande à la fois la vanne 3 et la vanne 6, est ac- tivé par une impulsion de fonctionnement 8. Une telle im- pulsion peut provenir d'un bouton-poussoir actionné par l'utilisateur des toilettes et elle peut être transmise, par exemple mécaniquement, sous la forme d'une impulsion de pression ou électriquement, au dispositif de commande 7. L'impulsion de fonctionnement 8 peut dépendre, par exemple, de la fermeture d'un couvercle 17 de la cuvette, ou d'autres facteurs qui concernent la commande de la chas- se des toilettes. Puisque ces facteurs sont également bien connus dans la technique, on n'explique ici ni la création d'une impulsion de fonctionnement ni le fonctionnement du dispositif de commande 7. Un principe général dans un dispositif d'égout sous vide est que la vanne d'égout doit fonctionner seule- ment lorsqu'il y a un vide suffisant dans l'égout pour transporter effectivement les matières rejetées. Afin d'ob- tenir ce résultat, le vide requis pour ouvrir la vanne d'é- gout 3 est pris sur l'égout 2 ou à un autre point du sys- tème de vide. Si le vide disponible est trop faible pour assurer un transport effectif des matières rejetées, la vanne d'égout 3 ne s'ouvre pas. Dans le mode de réalisa- tion de la figure 1, le vide requis pour le fonctionnement de la vanne d'égout 3 est communiqué de l'égout 2 au dispo- sitif de commande 7 par l'intermédiaire d'un tube 9, d'un clapet antiretour 10 et d'un tube 12. Un accumulateur de vide 11 peut être connecté entre le clapet 10 et le tube 12. Lorsqu'il reçoit une impulsion de fonctionnement 8, le dispositif de commande 7 transmet le vide reçu en pro- venance de l'égout 2 et/ou de l'accumulateur de vide 11 par l'intermédiaire d'un tube 13 à la vanne d'égout 3, qui s'ouvre alors. En même temps, le dispositif de comman- de 7 transmet le vide, par un tube 14, vers la vanne d'en- trée d'air 6 qui s'ouvre également lorsque-son organe de manoeuvre vient sous l'influence du vide. L'application d'un vide à un dispositif signifie en pratique que la pression atmosphérique dans le disposi- tif peut se détendre dans un espace o la pression est plus faible. Par suite, lorsque le vide est appliqué à l'organe de manoeuvre de la vanne 6, l'air qui y est contenu s'é- chappe par le tube 14. Puisqu'il est habituellement souhai- table que la vanne d'entrée d'air 6 s'ouvre légèrement plus tard que la vanne d'égout 3, l'écoulement d'air à partir de l'organe de manoeuvre de la vanne 6 est freiné. Cela peut être obtenu au moyen d'un dispositif d'étranglement 16, de Dréférence réglable. Le tube 14 peut également être 261339? équipé d'un clapet antiretour 15 qui n'assure pas une fermeture parfaitement étanche mais permet également dans sa position fermée un petit écoulement étranglé d'air de la vanne 6 vers le dispositif de commande 7.Il en résulte un étranglement différent dans le tube 14, dans les diffé- rents sens d'écoulement. L'utilisation de l'accumulateur de vide 11 n'est pas toujours nécessaire. Le rôle de l'accumulateur de vide est d'assurer qu'une quantité suffisante de vide est dis- ponible pour les vannes 3 et 6. Lorsque la vanne 3 s'ou- vre, la pression dans l'égout 2 augmente. Le clapet 10 em- pêche cette pression plus élevée d'atteindre le tube 12 et de réduire le vide présent dans les organes de manoeuvre des vannes 3 et 6. L'accumulateur de vide 11 accroît égale- ment le volume sous vide, de sorte qu'on dispose avec cer- titude d'un vide suffisant pour le fonctionnement des deux vannes 3 et 6. Bien entendu, on peut également commander élec- triquement les vannes 3 et 6, par exemple au moyen d'un mo- teur, d'un solénoide ou autre. La structure de base d'un dispositif conforme à l'invention nécessite que de l'air soit dirigé par le conduit d'entrée d'air 4 vers l'égout sous vide 2, lors- que l'élément de rejet des matières 1 doit être vidé. Cela réduit sensiblement le niveau de bruit mais celui-ci peut cependant être désagréablement élevé. Par suite, l'admis- sion d'air par un conduit d'entrée d'air ne suffit pas toujours pour réduire le niveau de bruit à une valeur acceptable. Des dispositions supplémentaires peuvent être nécessaires pour améliorer l'effet technique du mode de réalisation de base de l'invention. Une disposition sup- plémentaire appropriée consiste à munir la cuvette de toilettes,ou l'élément correspondant de rejet de matières à évacuer, d'un couvercle 17 étanche à l'air. Un tel cou- vercle doit être relativement isolant phoniquement. L'ou- 9. verture de la vanne d'égout 3 peut, de façon connue, être facilement asservie à la fermeture du couvercle 17, de sorte que la vanne 3 s'ouvre seulement lorsque le couvercle est fermé. L'utilisation d'un couvercle étanche à l'air dans des toilettes sous vide peut avoir pour conséquence que la quantité d'air présente dans la cuvette 1 est trop faible pour une chasse efficace. On peut y remédier par un raccordement d'un tube d'air 18 à la cuvette 1. L'air est admis dans la cuvette par le tube 18 sans bruit nota- ble. L'alimentation en air pour le tube 18 peut être prise à un endroit quelconque, par exemple à l'extérieur du com- partiment des toilettes. Puisque le conduit d'entrée d'air 4 est déjà présent, la meilleure solution consiste habituel- lement à prendre l'air d'alimentation pour la cuvette sur ce conduit. Dans ce cas, le tube 18 est raccordé au conduit d'entrée d'air 4 en un point situé à l'amont de la vanne d'entrée d'air 6. La figure 2 représente un organe obturateur de vanne qui est constitué par un disque rotatif percé 29. Par rotation du disque 29 de 90 en sens inverse des ai- guilles d'une montre autour de son centre 21, le trou 28 du disque vient en alignement avec un conduit d'égout 2a placé entre l'élément de rejet des matières et l'égout sous vide, de sorte que le conduit d'écoulement est com- plètement ouvert. A partir de cette position, la rotation du disque 29 peut être poursuivie en sens inverse des ai- guilles d'une montre, ou inversée. Lorsque le disque 29 a tourné dans un sens ou dans l'autre de 180 à partir de la position ouverte de la vanne d'égout, le trou 28 est aligné avec un conduit d'entrée d'air 4a qui est alors complètement ouvert. La figure 3A illustre l'ouverture et la ferme- ture du conduit d'égout 2a en fonction de l'angle de ro- tation a du disque 29 et la figure 3B illustre de façon correspondante l'ouverture et la fermeture du conduit d'entrée d'air 4a. Le pourcentage d'ouverture des conduits 2a et 4a est indiqué sur l'axe vertical des deux figures 3A et 3B. Si on désire que le conduit d'entrée d'air 4a commence à s'ouvrir avant la fermeture complète du con- duit d'égout 2a, la position du conduit 4a peut être rap- prochée du conduit 2a du côté droit de la figure 2, le long de la trajectoire du trou 28. Toutefois, cela exige que le disque 29 tourne seulement en sens inverse des aiguilles d'une montre. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, le disque 29 comporte également un trou 22 plus petit. Lorsque le plus grand trou 28 se déplace vers le conduit d'égout 2a, le plus petit trou 22 passe sur le conduit d'entrée d'air 4a, de sorte que ce conduit est partiellement ouvert comme illustré par la courbe 25 sur la figure 5B. Lorsque le trou 28 est aligné avec le con- duit.d'égout 2a, le plus petit trou se trouve à la posi- tion 22a et le conduit 4a est fermé. On fait alors tour- ner le disque 29 en sens inverse, afin de fermer le con- duit d'égout 2a. En même temps, le conduit d'entrée d'air est à nouveau partiellement ouvert, comme indiqué par la courbe 26 sur la figure 5B. Lorsqu'on poursuit la rota- tion du disque 29 dans le sens des aiguilles d'une montre au-delà de sa position initiale, le trou 28 vient en ali- gnement avec le conduit d'entrée d'air 4a qui est alors complètement ouvert, comme illustré par la moitié gauche de la courbe 27 sur la figure 5B. Le trou 22 est alors à la position 22b. Par rotation du disque 29 en sens in- verse des aiguilles d'une montre, en retour à sa posi- tion initiale, le conduit d'entrée d'air se ferme, comme illustré par la moitié droite de la courbe 27 sur la figure 5B. Dans le mode de réalisation de la figure 4, le conduit d'entrée d'air s'ouvre partiellement dans la phase initiale de l'ouverture du conduit d'égout (courbe 25) 1 1. ainsi que dans la phase finale de sa fermeture (courbe 27). La position relative mutuelle des figures SA et 5B peut être modifiée par changement de la position des con- duits 2a et 4a et/ou de la position des trous 28 et 22 du disque. Les pourcentages d'ouverture des conduits 2a et 4a sont indiqués sur les figures 5A et 5B, de la même manière que sur les figures 3A et 3B. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in- vention ne se limite nullement à ceux de ses modes 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'esprit du tech- nicien en la matière sans s'écarter du cadre ni de la por- tée de la présente invention. Revendications 1. Dispositif d'égout sous vide, et en particu- lier dispositif destiné à des toilettes, comprenant un élément (1) de rejet de matières à l'égout, par exemple une cuvette de toilettes, raccordé à un égout sous vide (2) par l'intermédiaire d'une vanne d'égout (3) normale- ment fermée, un dispositif de commande (7) pour la vanne d'égout, et un conduit d'entrée d'air (4) qui est agencé de manière à admettre de l'air dans l'égout sous vide (2) séparément de l'élément de rejet à l'égout (1), caracté- risé en ce que le conduit d'entrée d'air (4) comporte une vanne d'entrée d'air (6) qui commande l'entrée d'air à l'é- gout sous vide (2), et en ce que des moyens sont prévus pour commander le fonctionnement de la vanne d'entrée d'air (6) de sorte qu'elle s'ouvre à un instant dépen- dant de l'ouverture de la vanne d'égout (3) et se ferme après la fermeture de la vanne d'égout (3). 2. Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le conduit d'entrée d'air (4) est rac- cordé à l'égout sous vide (2) en un point situé immédiate- ment à l'aval de la vanne d'égout (3). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la vanne d'entrée d'air (6) est au moins sensiblement de la même structure que la vanne d'é- gout (3). 4. Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un premier dispositif de commande de vanne associé à la vanne d'égout (3) et un deuxième dispositif de commande de vanne associé à la vanne d'entrée d'air (6), chacun de ces dispositifs de commande de vanne étant prévu pour ou- vrir sa vanne respective en réponse à l'application de vi- de au dispositif de commande de vanne. 5. Dispositif suivant la revendication 4, carac- térisé en ce que le dispositif de commande de la vanne d'entrée d'air (6) est relié au dispositif. de commande (7) de la vanne d'égout (3) par un tube pneumatique(14) compor- tant un organe d'étranglement (16). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce qu'un accirnula- teur de vide (11) est raccordé entre l'égout sous vide (2) et les premier et deuxième dispositifs de commande de van- ne, et en ce qu'un clapet antiretour (10) est raccordé en- tre l'accumulateur de vide (11) et l'égout sous vide (2). 7. Dispositif suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que la vanne d'égout (3) et la vanne d'en- trée d'air (6) sont constituées par un dispositif intégré, ayant une première position de fonctionnement pour connec- ter l'élément de rejet à l'égout (1) à l'égout sous vide (2) et une deuxième position de fonctionnement pour con- necter le conduit d'entrée d'air (4) à l'égout sous vide (2). 8. Dispositif suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que la vanne intégrée d'égout et d'entrée d'air comporte un organe obturateur sous la forme d'un disque rotatif percé (29) dans lequel un orifice (28) rem- plit à la fois la fonction d'égout et la fonction d'entrée d'air de la vanne. 9. Dispositif suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que la vanne intégrée d'égout et d'entrée d'air comporte un organe obturateur sous la forme d'un dis- que rotatif percé (29) dans lequel il y a au moins deux orifices (22) dont l'un assure l'entrée d'air à l'égout sous vide (2). 10. Dispositif suivant l'une quelconque des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de rejet à l'égout est une cuvette de toilettes (1) qui est munie d'un couvercle fermable (17),de préférence étan- che à l'air. 11. Dispositif suivant la revendication 10, ca- ractérisé en ce qu'un tube (18) est raccordé à la cuvette de toilettes (1) , ce tube permettant l'admission d'air dans la cuvette (1) lorsque le couvercle (17) de la cuvette est fermé. 12. Dispositif suivant la revendication 11, carac- térisé en ce que le tube d'air (18) raccordé à la cuvette de toilettes (1) est branché sur le conduit d'entrée d'air (4,5) de l'égout sous vide, à l'amont de la vanne d'entrée d'air (6).