Brevet FR2684701A1 — publié le 19930611

L'invention concerne le domaine des réseaux de conduites destinées au transport des fluides et, plus particulièrement, un dispositif pour évacuer par un siphon des corps flottants charriés par un effluent qui s écoule par le siphon. On rencontre fréquemment, pour collecter et acheminer des eaux usées vers une station d'épuration, des ouvrages circulaires de 3 à 4 m de diamètre, encore appelés émissaires et qui, pour franchir certains obstacles, sont aménagés en siphons. Les eaux usées circulent parfois à l'air libre et se chargent de corps flottants (branchages, matières plastiques, ...). Ces flottants sont charriés jusqu'aux siphons où, en raison des fortes turbulences qui règnent à l'aplomb de ceux-ci, ils cessent de suivre le flot et stagnent en surface. Le "chapeau" des flottants qui s'accumulent à l'aplomb du siphon a tendance à fermenter et génère des pollutions et des odeurs. Les centres de traitement des eaux procèdent donc fréquemment à une collecte manuelle des flottants accumulés au droit de chaque siphon pour les éliminer. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant un dispositif permettant l'évacuation automatique par le siphon des corps flottants charriés par l'effluent, de façon à ce que ceux-ci ne s'accumulent plus à l'aplomb de chaque siphon mais suivent leur cours vers une station d'épuration conçue pour traiter ces corps flottants. L'invention atteint ce but grâce à un dispositif pour évacuer par un siphon des corps flottants charriés par un effluent qui s'écoule par le siphon, caractérisé en ce qu il comporte des moyens d'entraînement pour prélever les corps flottants dans une zone de prélèvement sensiblement située à l'aplomb du siphon et les entraîner vers le fond de la branche d'entrée du siphon, pour les libérer dans une région où le courant vainc la poussée d'Archimède et entraîne les corps flottants en aval du siphon. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, les moyens d'entraînement sont constitués par une vis d'Archimède, plongeant dans la branche d'entrée du siphon et comportant une bouche d'alimentation placée dans la zone de prélèvement. Avantageusement, la vis d'Archimède est essentiellement constituée par un corps cylindrique de révolution autour d'un axe ayant une extrémité inférieure libre, contenant une vis intérieure de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps cylindrique, ladite vis intérieure ayant une extrémité libre tournée vers l'extrémité libre du corps cylindrique, ledit corps cylindrique étant ouvert en regard d'une portion de vis intérieure ne contenant pas son extrémité libre sur un secteur angulaire et une longueur limités de sa périphérie pour définir la bouche d'alimentation de la vis d'Archimède, ladite vis intérieure étant accouplée à des moyens d'entraînement pour l'entraîner en rotation et déplacer les corps flottants engagés par la bouche d'alimentation entre la vis intérieure et le corps cylindrique vers l'extrémité libre du corps cylindrique. On préfèrera que l'axe de la vis d'Archimède soit sensiblement parallèle à la branche d'entrée du siphon. Avantageusement, la longueur de la bouche d'alimentation est supérieure ou égale aux écarts de niveau usuels de l'effluent, mesurés le long de l'axe de la vis d'Archimède. On préfèrera que la vis d'Archimède soit positionnée par rapport au siphon pour que la partie inférieure de la bouche d'alimentation soit légèrement en deçà du plus bas niveau de l'effluent. De façon avantageuse, la vis d'Archimède comporte de plus un manchon adapté pour coulisser le long du corps cylindrique de façon à obturer la partie de la bouche d'alimentation comprise selon l'axe de la vis d'Archimède entre l'extrémité inférieure de la bouche d'alimentation et une région légèrement en deçà de la surface de l'effluent. Avantageusement, le manchon se prolonge à sa partie supérieure sur un secteur limité de sa périphérie pour former une portion cintrée essentiellement demi-cylindrique dont la concavité est orientée vers l'amont du siphon. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comporte de plus des moyens d'asservissement pour commander le déplacement du manchon le long du corps cylindrique de façon à suivre les variations du niveau de l'effluent. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif selon l'invention comporte de plus un collecteur partiellement immergé, ouvert vers l'amont du siphon pour collecter et guider les corps flottants vers la zone de prélèvement. Avantageusement alors, le collecteur est constitué par deux volets parallèles à la surface de l'effluent, partiellement immergés et disposés symétriquement par rapport à un plan médian pour former un entonnoir ouvert vers l'amont du siphon et faire converger les corps flottants vers la zone de prélèvement. Avantageusement, le collecteur est muni de moyens d'asservissement pour maintenir son immersion quelles que soient les variations du niveau de l'effluent. Avantageusement, les volets se raccordent aux bords longitudinaux de la portion cintrée du manchon pour former un entonnoir convergent vers la concavité de celle-ci. Selon une autre caractéristique de l'invention, le collecteur comporte de plus des moyens de gavage pour déplacer les corps flottants collectés vers la zone de prélèvement. Alors, avantageusement, les moyens de gavage comportent un chariot adapté pour se déplacer horizontalement à translation le long du plan médian aux deux volets formant entonnoir, muni d'un volet adapté pour se déplacer par rapport au chariot, entre une position immergée et une position émergée, et des moyens de commande pour déplacer le chariot avec le volet en position immergée dans la direction de convergence de l'entonnoir puis avec le volet en position émergée dans le sens contraire. Avantageusement, le chariot est monté coulissant sur des rails de guidage parallèles reposant sur les volets formant entonnoir. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, les moyens d'entraînement sont constitués par une roue à augets. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture détaillée de la description d'un mode de réalisation de l'invention, à caractère non limitatif et au vu du dessin annexé sur lequel - la figure I montre en vue de dessus schématique partielle montrant un siphon d'émissaire équipé d'un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe selon le trait de coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un élément de l'invention. Sur la figure 1, on a représenté en vue de dessus, très schématiquement, un siphon d'émissaire référencé 10, comportant une branche d'entrée rectiligne 12. Un effluent 11 débouche sur la branche d'entrée 12, par où il s'écoule afin de franchir un obstacle non représenté. Des corps flottants 15 sont charriés selon la direction des lignes de courant en surface, illustrées dans une zone amont du siphon par les flèches C. Le courant dé surface est perturbé par la présence du siphon et devient tourbillonnaire à l'aplomb de celui-ci, ce qui ne permet plus aux corps flottants 15 de suivre naturellement leur cours. L'effluent 1 1 est contenu par des parois verticales 14 et 18, qui s'étendent symétriquement le long d'un plan médian référencé 19, pour former un canal. Les parois 14 et 18 surplombent des berges 13 et 17 qui bordent l'effluent Il symétriquement par rapport au plan 19. Une barre 20 horizontale s'étend perpendiculairement au plan 19, entre les parois 14 et 18 dans une zone située sensiblement à l'aplomb du siphon. La barre 20 est fixée à chacune de ses extrémités sur les parois 14 et 18, à une hauteur qui sera précisée dans la suite de la description. La barre 20 soutient en son milieu une vis d'Archimède référencée dans son ensemble par l'indice 30, et partiellement immergée dans la branche d'entrée du siphon. La vis d'Archimède 30 comporte un corps cylindrique 32 de révolution autour d'un axe 33. La vis d'Archimède est symétrique par rapport à un plan contenant l'axe 33 du corps cylindrique 32, avantageusement confondu avec le plan 19. Le corps cylindrique 32 est fermé à son extrémité supérieure, qui correspond à l'extrémité émergée de la vis d'Archimède 30, par une calotte 37 concave vers l'intérieur. Le corps cylindrique 32 est terminé à son extrémité inférieure par une section droite pour définir une ouverture circulaire 34. Une vis intérieure 35, de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps cylindrique 32 est logée dans le corps cylindrique 32, son extrémité libre 38 tournée vers l'extrémité libre 34 du corps cylindrique 32. La vis 35 est accouplée à un moteur logé dans le corps cylindrique 32 à sa partie supérieure. Le corps cylindrique 32 est ouvert symétriquement par rapport au plan de symétrie de la vis d'Archimède 30 sur un secteur angulaire et une longueur limités de sa périphérie pour définir une ouverture en regard d'une portion de la vis intérieure 35 ne contenant pas l'extrémité libre 38 de ladite vis intérieure. Cette ouverture sert de bouche d'alimentation 36 pour la vis d'Archimède 30. Des corps flottants engagés par la bouche d'alimentation 36, entre la vis intérieure 35 et le corps cylindrique 32 sont déplacés par rotation dans un sens adéquat de la vis intérieure vers l'extrémité libre 38 de celle-ci, et poussent éventuellement d'autres corps flottants déjà engagés dans le corps cylindrique 32, pour les chasser vers l'ouverture circulaire 34 du corps cylindrique 32. La vis d'Archimède 30 est partiellement immergée dans l'effluent, la bouche d'alimentation 36 au contact de la surface 16 de l'effluent et tournée vers l'amont du siphon. La barre de soutien 20 est fixée à une hauteur telle que la bouche d'alimentation 36 se trouve située au contact de la surface 16 de l'effluent. La vis d'Archimède 30 est soutenue par la barre 20 par l'intermédiaire d'une liaison pivotante, d'axe parallèle à l'axe de la barre 20, grâce à un tourillon 21 engagé dans une chape 31 ménagée sur la partie supérieure du corps cylindrique 32 et soutenu par une semelle 22 fixée sur la barre 20. Un dispositif d'attache de la vis d'Archimède 30 est prévu pour ajuster l'inclinaison autour de l'axe du tourillon 21 de la vis d'Archimède dans le siphon. Ce dispositif d'attache est avantageusement constitué par trois chaînes non représentées, attachées à la partie immergée du corps cylindrique 32, et ancrées sur la paroi du siphon pour maintenir, par triangulation, la vis d'Archimède 30 dans une inclinaison souhaitée. Cette inclinaison correspond avantageusement à une orientation de l'axe de la vis 33 parallèlement à la branche d'entrée du siphon. Afin de permettre à la vis d'Archimède 30 de continuer à prélever les corps flottants malgré les variations usuelles du niveau de la surface 16 de l'effluent 11 entre un niveau inférieur, référencé MIN sur la figure 2 et un niveau supérieur référencé MAX, la bouche d'alimentation 36 s'étend avantageusement le long de l'axe 33 sur une longueur du corps cylindrique 32 correspondant aux variations de niveau mesurées le long de l'axe 33. La vis d'Archimède est alors avantageusement positionnée par rapport au siphon pour que la partie inférieure de la bouche d'alimentation 36 soit légèrement en deçà du plus bas niveau usuel de l'effluent, pour permettre aux corps flottants d'être prélevés par la vis intérieure 35, même dans cette configuration extrême. Lorsque le niveau de l'effluent est supérieur au niveau minimum, il convient d'obturer la partie de la bouche d'alimentation 36 située sous la surface 16 de l'effluent pour éviter aux corps flottants de quitter la vis intérieure 35 par la partie immergée de la bouche d'alimentation 36. Un manchon 40, adapté pour coulisser le long du corps cylindrique 32 est prévu à cet effet. Le manchon 40 obture la portion de bouche d'alimentation 36 située sous la surface de l'effluent, pour un niveau donné. Des moyens d'asservissement sont avantageusement prévus pour commander le déplacement du manchon le long du corps cylindrique 32 de façon à suivre les variations du niveau de l'effluent. Le manchon 40 se déplace avantageusement sous l'action d'un couple de vérins 90 et 91, d'axe parallèle à l'axe 33 du corps cylindrique 32. Les corps des vérins 90 et 91 s'appuient sur des chapes 37 et 38 fixées sur la partie supérieure du corps cylindrique, diamétralement opposées par rapport au plan de symétrie 19. Les tiges des vérins 90 et 91 s'appuient sur des chapes prolongeant le manchon 40. Les vérins 90 et 91 sont alimentés par une centrale hydraulique commandée par un dispositif électronique non représenté, comparant un premier signal fourni par une sonde de niveau fixe et un deuxième signal fourni par une sonde de niveau solidaire du manchon 40. Le dispositif électronique agit alors sur la centrale hydraulique pour créer une boucle d'asservissement de la position du manchon 40 aux variations de niveau de l'effluent 11. Le manchon 40 se prolonge avantageusement à sa partie supérieure sur un secteur limité de sa périphérie pour former une portion cintrée 41, essentiellement demi-cylindrique, dont la concavité est orientée selon le plan de symétrie 19, vers l'amont du siphon. Le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un collecteur partiellement -immergé, ouvert vers l'amont du siphon pour collecter et guider les corps flottants vers la bouche d'alimentation 36 de la vis d'Archimède 30. Avantageusement, un tel collecteur est constitué par deux volets 60, 61, partiellement immergés, d'axe longitudinal parallèle à la surface de l'effluent, disposés symétriquement par rapport au plan 19 pour former un entonnoir convergent vers la bouche d'alimentation de la vis d'Archimède 30. Les deux volets 60, 61 se raccordent aux bords longitudinaux de la portion cintrée 41 du manchon 40 pour former un entonnoir convergent vers la concavité de celle-ci, comme illustré sur la figure 3. Les volets 60, 61 sont soutenus à leur extrémité libre par une barre transversale 80. Les extrémités de la barre 80 sont engagées dans des rails de guidage latéraux 81, 82, pour coulisser le long de ceux-ci. Les rails 81 et 82 sont parallèles au plan 19, disposés symétriquement par rapport à celui-ci et reposent à leur base sur des semelles 86 et 87 fixées sur le berges 13 et 17. Les rails 81 et 82 sont maintenus à leur extrémité supérieure par des barres transversales 84 et 85, fixées perpendiculairement sur les parois 14 et 18. Les semelles 86, 87 et les barres 84, 85 sont positionnées de façon à ce que les rails 81 et 82 soient parallèles à la branche d'entrée du siphon. Les volets, solidaires du manchon, suivent avantageusement avec celui-ci les variations du niveau de l'effluent, et conservent leur immersion partielle pour une efficacité maximale du dispositif. Le dispositif selon l'invention comporte avantageusement des moyens de gavage pour déplacer les corps flottants 15 collectés par les volets 60, 61 vers la bouche d'alimentation 36. Ces moyens de gavage ne sont pas représentés sur la figure I par un souci de clarté et sont illustrés schématiquement sur la figure 2. A cet effet, des rails horizontaux 101 et 102, parallèles, sont disposés parallèlement et symétriquement par rapport au plan 19. Les rails 101 et 102 reposent sur les volets 60, 61 et par l'intermédiaire de pattes 63, 65 fixées verticalement sur les volets 60, 61. Les rails 101, 102 servent à guider en translation un chariot 100 qui se déplace sur ceux-ci, sous l'action de moyens de déplacement non représentés. Le chariot 100 est muni d'un volet 103, avantageusement orienté parallèlement à l'axe 33 et guidé en translation selon cet axe, par des glissières prévues sur le chariot 100. Le volet 103 a un plan médian avantageusement parallèle au plan 19. Des moyens de commande sont également prévus pour déplacer le volet 103 entre une position émergée et une position immergée. Lors de la mise en oeuvre des moyens de gavage, le chariot est déplacé dans la direciton de convergence des volets 60, 61 avec le volet 103 en position immergée, puis déplacé dans le sens contraire avec le volet en position émergée. Les corps flottants 15 sont ainsi poussés par le volet 103 vers la bouche d'alimentation 36. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, on peut prévoir comme moyen d'entraînement une roue à augets pour entraîner vers le fond du siphon des flottants prélevés en surface. De nombreux avantages découlent du mode de réalisation décrit. La vis d'Archimède 30 permet de fragmenter des corps flottants volumineux, grâce au choix d'un moteur d'entraînement de la vis intérieure 35 de couple élevé. Un capteur de rotation de la vis intérieure 35 permet avantageusement de détecter si il y a blocage ou anomalie de fonctionnement de la vis, par exemple en raison d'un corps flottant engagé partiellement dans la bouche d'alimentation et trop résistant pour être broyé entre la vis intérieure 35 et le corps cylindrique 32. Dans ce cas il est avantageux d'inverser pendant quelques instants le sens de rotation de la vis intérieure pour libérer le corps flottant. Le dispositif selon l'invention permet de supprimer les opérations de prélèvement des corps flottants à l'aplomb des siphons tout en étant, grâce à ses caractéristiques avantageuses, particulièrement robuste. REVENDICATIONS 1/ Dispositif pour évacuer par un siphon (10) des corps flottants (15) charriés par un effluent (11) qui s'écoule par le siphon (10), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'entraînement pour prélever les corps flottants (15) dans une zone de prélèvement (A) sensiblement située à l'aplomb du siphon (10) et les entraîner vers le fond de la branche d'entrée (12) du siphon, pour les libérer dans une région où le courant vainc la poussée d'Archimède et entraîne les corps flottants (15) en aval du siphon (10). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement sont constitués par une vis d'Archimède (30) plongeant dans la branche d'entrée du siphon et comportant une bouche d'alimentation (36) placée dans la zone de prélèvement (A). 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vis d'Archimède (30) est essentiellement constituée par un corps cylindrique (32) de révolution autour d'un axe (33) ayant une extrémité (34) inférieure libre, contenant une vis intérieure (35) de diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du corps cylindrique (32), ladite vis intérieure ayant une extrémité libre tournée vers l'extrémité libre du corps cylindrique, ledit corps cylindrique étant ouvert en regard d'une portion de vis intérieure ne contenant pas son extrémité libre sur un secteur angulaire et une longueur limités de sa périphérie pour définir la bouche d'alimentation (36) de la vis d'Archimède (30), ladite vis intérieure étant accouplée à des moyens d'entraînement pour l'entraîner en rotation et déplacer les corps flottants engagés par la bouche d'alimentation (36) entre la vis intérieure (35) et le corps cylindrique (32) vers l'extrémité (34) libre du corps cylindrique (32). 4/ Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'axe (33) de la vis d'Archimède (30) est sensiblement parallèle à la branche d'entrée du siphon. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la longueur de la bouche d'alimentation (36) est supérieure ou égale aux écarts de niveau usuels de l'effluent, mesurés le long de l'axe de la vis d'Archimède (30). 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vis d'Archimède (30) est positionnée par rapport au siphon (10) pour que la partie inférieure de la bouche d'alimentation (36) soit légèrement en deçà du plus bas niveau (MIN) de l'effluent (11). 7/ Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la vis d'Archimède (30) comporte de plus un manchon (40) adapté pour coulisser le long du corps cylindrique (32) de façon à obturer la partie de la bouche d'alimentation (36) comprise selon l'axe de la vis d'Archimède entre l'extrémité inférieure de la bouche d'alimentation (36) et une région légèrement en deçà de la surface de l'effluent. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le manchon (40) se prolonge à sa partie supérieure sur un secteur limité de sa périphérie pour former une portion cintrée (41) essentiellement demicylindrique dont la concavité est orientée vers l'amont du siphon. 9/ Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu il comporte de plus des moyens d'asservissement pour commander le déplacement du manchon le long du corps cylindrique (32) de façon à suivre les variations du niveau de l'effluent. 10/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte de plus un collecteur partiellement immergé, ouvert vers l'amont du siphon pour collecter et guider les corps flottants vers la zone de prélèvement (A). 11/ Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le collecteur est constitué par deux volets (60, 61) parallèles à la surface de l'effluent, partiellement immergés et disposés symétriquement par rapport à un plan médian pour former un entonnoir ouvert vers l'amont du siphon et faire converger les corps flottants (15) vers la zone de prélèvement (A). 12/ Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le collecteur est muni de moyens d'asservissement pour maintenir son immersion quelles que soient les variations du niveau de l'effluent (Il). 13/ Dispositif selon la revendication 8, prise en combinaison avec la revendication 12, caractérisé en ce que les volets (60, 61) se raccordent aux bords longitudinaux de la portion cintrée (41) du manchon (40) pour former un entonnoir convergent vers la concavité de celle-ci. 14/ Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le collecteur comporte de plus des moyens de gavage pour déplacer les corps flottants (15) collectés vers la zone de prélèvement (A). 15/ Dispositif selon les revendications 13 à 14, caractérisé en ce que les moyens de gavage comportent un chariot (100) adapté pour se déplacer horizontalement à translation le long du plan médian (19) aux deux volets formant entonnoir, muni d'un volet (103) adapté pour se déplacer par rapport au chariot (100), entre une position immergée et une position émergée, et des moyens de commande pour déplacer le chariot avec le volet en position immergée dans la direction de convergence de l'entonnoir puis avec le volet en position émergée dans le sens contraire. 16/ Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que le chariot est monté coulissant sur deux rails de guidage (101, 102) reposant sur les volets (60, 61) formant entonnoir. 17/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement sont constitués par une roue à augets.