Brevet FR2680193A1 — publié le 19930212

La présente invention concerne d'une façon générale des toilettes, et de façon plus spécifique, les toilettes qui peuvent éliminer les déchets de la cuvette en utilisant une quantité réduite d'eau. Dans les toilettes alimentées par gravité, telles que celles utilisées dans la plupart des maisons particulières et dans de nombreux immeubles, un réservoir de stockage est préalablement rempli à partir du réseau d'alimentation en eau jusqu'à un niveau pré-déterminé, et le remplissage est contrôlé par un flotteur Lorsqu'on tire la chasse d'eau, une vanne de chasse dans le réservoir s'ouvre, ce qui libère l'eau dans la cuvette des toilettes Un siphon relie la partie "fosse d'aisance" la plus basse de la cuvette des toilettes à une canalisation d'évacuation qui permet à l'eau chassée et aux déchets de quitter la cuvette des toilettes Voir par exemple le Brevet U S 4,232,410. Cependant, un procédé de chasse d'eau efficace nécessite beaucoup plus que le simple fait d'ajouter de l'eau dans la cuvette des toilettes Sans une action énergique du siphon, l'eau ajoutée ne fait que se diluer dans les déchets Ainsi, un procédé de chasse d'eau efficace comprend une série d'étapes. Durant la première étape de "siphonnage", un jet d'eau provenant souvent, au moins en partie, d'un orifice séparé dans la cuvette et positionné près de la fosse d'aisance, donne son impulsion à l'eau et aux déchets situés dans la fosse d'aisance Voir par exemple le Brevet U S 3,131, 402 Cela entraîne une première partie de l'eau et des déchets, dans une quantité suffisante pour bloquer le reflux de l'air, et la mène dans le coude montant du siphon et par dessus son bord afin d'établir l'action du siphon Le coude descendant du siphon, relié à la canalisation d'évacuation, est conçu pour assurer le fonctionnement continu du siphon jusqu'à ce que les déchets et l'eau qui stagnaient soient totalement évacués. L'application continue d'une plus grande quantité d'eau empêche le reflux depuis le siphon dans la cuvette lorsque le siphon est cassé. La seconde étape de "nettoyage", qui a parfois lieu en même temps que l'étape de "siphonnage", comprend le raclage des côtés de la cuvette, en général par une série de jets d'eau dirigés vers le bas de la cuvette, depuis le bord de la cuvette De façon traditionnelle, le jet d'eau ainsi que les courants de nettoyage sont fournis par l'eau stockée dans le réservoir. Une troisième étape de "rétablissement de la garde d'eau" permet de remplir la cuvette pour établir une garde d'eau Cette eau provient parfois directement du réseau d'alimentation en eau, l'eau du réservoir ayant été épuisée durant la (les) étapes(s) précédente(s), et provient de la diversion directement dans la cuvette, d'un faible pourcentage de l'eau utilisée pour re-remplir le réservoir. Pour cette raison, la quantité d'eau utilisée pendant l'étape de rétablissement de la garde d'eau peut dépendre du temps nécessaire au re-remplissage du réservoir, temps qui est souvent plus long que ce qui serait optimal. L'intérêt croissant pour les économies d'eau a entraîné le développement de toilettes économes en eau, qui utilisent des quantités d'eau moins importantes pendant la chasse que les toilettes standards Dans une maison particulière, les toilettes peuvent consommer 15,9 litres ( 3,5 gallons) d'eau par chasse; par comparaison, des toilettes économes en eau peuvent permettre de réduire cette consommation de moitié environ. La quantité nécessaire aux étapes de "nettoyage" et de "rétablissement de la garde d'eau" du processus de chasse peut être réduite dans une certaine mesure par le contrôle de la taille du réservoir et de la cuvette Il est cependant plus difficile de réduire la quantité d'eau utilisée pendant l'étape de "siphonnage" car une quantité minimale d'eau est normalement nécessaire pour donner une impulsion suffisante afin d'assurer une vidange fiable et complète des déchets et de l'eau de la cuvette Le fait de réduire le flux d'eau pendant l'étape de siphonnage du processus de chasse peut entraîner une chasse incomplète. On a proposé des solutions impliquant l'utilisation de systèmes complexes et relativement onéreux dans le réservoir pour mettre l'eau sous pression D'autres solutions se basaient sur la réduction de la consommation d'eau par des techniques qui diminuaient considérablement la capacité de nettoyage de la cuvette Dans la pratique, les utilisateurs tirent souvent deux fois la chasse d'eau de telles toilettes de façon à obtenir l'évacuation souhaitée des déchets D'autres solutions faisaient apparaître la partie avant de la cuvette très profonde, ce qui menait les utilisateurs à penser que des éclaboussures peuvent se produire Ainsi, il est nécessaire de disposer de toilettes économes en eau, améliorées et de faible coût. La présente invention fournit une cuvette avec une lèvre supérieure et une paroi inférieure munie d'une fosse d'aisance au niveau de sa base La fosse d'aisance est reliée par une sortie de la cuvette à un siphon permettant l'évacuation des liquides et des déchets et le nettoyage Un bord creux, recevant le liquide de nettoyage est muni d'un premier et d'un second trou au niveau de son socle et est fixé à la cuvette de telle sorte que le liquide de nettoyage peut passer par les trous depuis le bord jusque dans la cuvette Le second trou est situé au niveau d'un palier et débouche dans le rebord à un niveau plus élevé que le premier trou. L'une des caractéristiques de la présente invention est de fournir des toilettes dans lesquelles on fournit par un second trou une grande quantité d'eau afin de générer une action fiable du siphon, sans interférer de façon indue avec l'eau s'écoulant par le premier trou pendant les étapes de "nettoyage" et de "rétablissement de la garde d'eau" Une autre caractéristique est l'utilisation d'une structure en paliers afin d'obtenir des toilettes économes en eau, efficaces et de faible coût. Un autre avantage d'une forme de réalisation préférée de la présente invention est de maximiser l'efficacité de la chasse d'eau dans des toilettes du type de celles décrites ci-dessus Cela est rendu possible en évacuant l'air emprisonné dans le bord par un orifice unique à paliers multiples et par un canal de centrage dans le socle de la cuvette. Ces caractéristiques et les avantages de la présente invention vont apparaître de la description qui suit d'une forme de réalisation préférée de la présente invention, dans laquelle: La Fig 1 est une vue en perspective de toilettes économes en eau préférées en accord avec la présente invention; La Fig 2 est une vue en coupe des toilettes de la Fig 1 prise le long de l'axe 2-2 de la Fig 1, montrant les toilettes peu de temps après le début du processus de chasse; La Fig 3 est une vue de dessus, plane et en coupe de la partie avant du bord de la Fig 2 prise le long de l'axe 3-3 de la Fig 1, montrant un trou d'évacuation et un ensemble agrandi de quatre trous sur un bossage à paliers multiples; La Fig 4 est une vue en coupe verticale d'une partie du bord montré Fig. 3, prise le long de l'axe 4-4 de la Fig 3 et La Fig 5 est une vue à plat du rebord et de la cuvette de la Fig 1. Si l'on se réfère à la Fig 1, on voit des toilettes 10 qui retiennent du liquide de nettoyage (normalement de l'eau) qui sont munies d'un réservoir 12 relié au réseau d'alimentation en eau (non montré) permettant de stocker l'eau 13 entre les cycles de chasse des toilettes 10 Le remplissage du réservoir 12 se fait selon un processus bien connu de l'homme de l'art (par exemple au moyen d'une vanne d'entrée commandée par un flotteur) Le réservoir 12 est positionné sur une tablette 15 derrière et au dessus une cuvette placée de façon verticale 16 Comme cela est bien connu, le réservoir pourrait tout aussi bien faire partie intégrante de la cuvette La cuvette 16 est entourée par un bord creux 18 au niveau de sa lèvre supérieure. Un levier de chasse d'eau 14 situé sur le réservoir 12 permet de tirer la chasse d'eau des toilettes 10 de façon traditionnelle Une jupe 20 soutient généralement le dessous de la cuvette 16 et cache un coupe-air de siphon 22 à l'arrière Le coupe-air de siphon 22 permet le passage depuis la cuvette 16 jusqu'à un tuyau d'évacuation (non montré) situé dans le sol Si on le souhaite, le tuyau d'évacuation peut également être placé dans un mur derrière les toilettes. Si l'on se réfère à la Fig 2, le réservoir 12 est muni d'une ouverture 24 au niveau de sa paroi de fond Cette ouverture 24 correspond à une ouverture similaire 26 située sur la surface supérieure de la tablette 15 du bord 18 Une vanne à clapet traditionnelle 28 bloque le passage formé par les ouvertures 24 et 26 de façon normale, et est maintenue en place au dessus de l'ouverture 24 par la pression de l'eau 13 qui est à l'intérieur du réservoir 12 Comme cela est bien connu, la vanne à clapet 28 peut être soulevée au moyen d'une chaîne (non montrée) fixée entre la vanne à clapet 28 et le levier de la chasse d'eau 14. Sous l'ouverture 26 située dans la tablette, il y a une chambre de réception ou un passage d'entrée 29 L'eau 13 passant du réservoir par les ouvertures 24 et 26 tombe sur le socle 30 de la chambre de réception 29 qui part en pente sous l'ouverture 26 Cela réoriente la vitesse de l'eau vers le bord 18 et réduit la perte d'impulsion de l'eau due aux turbulences (ce qui pourrait se produire si le socle 30 était complètement horizontal). La chambre de réception 29 communique au niveau de son bord supérieur, avec le bord 18 de façon à diriger l'eau le long des deux côtés de la cuvette (à la fois dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, autour de l'intérieur du bord 18), vers la partie avant des toilettes 10. Le bord 18 a en général une coupe rectangulaire et la partie inférieure du bord forme un socle 32 La Fig 5 montre que le socle 32 est percé d'une pluralité de trous 34, 36 et 38 Le bord 18 est monté de telle sorte que le socle 32 se projette vers l'intérieur au dessus de la cuvette 16 afin de permettre à l'eau de passer depuis l'intérieur du bord 18 par les trous 34, 36 et 38 pour s'écouler vers le bas des surfaces internes de la cuvette 16 Les trous 34 produisent des courants de nettoyage 72 alors que les trous 36 et 38 produisent un jet de siphonnage 66 et des courants de guidage 68. Si l'on se réfère encore à la Fig 2, la partie la plus basse de la cuvette 16 forme une fosse d'aisance 40 La fosse d'aisance est une forte dépression sur la surface interne de la cuvette 16, prévue pour concentrer les déchets solides à l'intérieur de son volume La fosse d'aisance 40 communique avec le coupe-une tablette du siphon 22 qui a un coude montant 46 qui remonte au dessus du bord du coupe-air 48 et qui est relié à un coude descendant 50 qui est lui-même en communication avec l'évacuation 52 située dans le sol Avant de tirer la chasse d'eau des toilettes 10, la fosse d'aisance 40 est remplie avec de l'eau jusqu'au niveau 55 qui est généralement défini par la hauteur du coupe- air Toute eau supplémentaire ajoutée dans la cuvette 16 élèverait le niveau de l'eau jusqu'au niveau 55 et passerait au dessus du bord du coupe-air 48 pour aller vers l'évacuation 52 située dans le sol L'eau contenue dans la fosse d'aisance 40 créée une garde d'eau dans le coupe-air du siphon 22, comme cela est bien connu. Pendant l'étape initiale du processus de chasse, la vanne à clapet 28 est soulevée par une chaîne attachée au levier de la chasse d'eau 14, permettant à l'eau 13 contenue dans le réservoir 12 de s'écouler dans la chambre de réception 29. L'eau passant par les ouvertures 24 et 26 tombe d'abord sur le socle en pente 30 de la chambre de réception 29 et est ensuite poussée vigoureusement vers l'avant dans le bord 18 Si l'on se réfère également à la Fig 5, l'eau provenant de la chambre de réception 29 passe dans le bord 18, comme cela est montré par les flèches 54, pour circuler dans le bord 18, à la fois dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens inverse. Pendant cette étape de la chasse, l'eau passe très rapidement vers la partie avant du bord 18 et une très petite quantité d'eau passe par les trous 34 Un niveau d'eau maximum peut être identifié à partir du volume normal de repos de l'eau dans le réservoir 12, du volume du bord 18 et des chambres de réception 59, et à partir des propriétés dynamiques de l'eau s'écoulant dans la cuvette par les trous 34, 36 et 38. Si l'on se réfère maintenant aux Fig 3 et 4, un bossage à paliers multiples 58 s'élève au dessus du socle 32 du bord 18 Deux trous d'aération 60, découpés dans le bossage 58, permettent le passage depuis l'intérieur du bord 18, vers l'extérieur du bord 18 sous le socle 32 de la cuvette 16, en passant au dessus du niveau d'eau maximum 56 Ces trous 60 permettent à l'air 61 de circuler de l'intérieur du bord 18 vers l'extérieur du bord 18, sans qu'il y ait obstruction par l'eau s'écoulant En particulier, pendant le début de la chasse d'eau provenant de la chambre de réception 29, un rythme d'écoulement élevé de l'eau provenant du réservoir, passant par la chambre de réception 29 pour aller dans le bord 18, est critique pour produire un flux initial d'eau qui va créer rapidement le nécessaire courant de jet de siphonnage Cependant, l'air doit sortir du bord pour que cela puisse se produire Si la circulation d'air n'est pas bonne, l'air sortant peut retarder le moment o l'eau nécessaire va atteindre le trou de sortie avant. Il convient de noter que le bossage 58 est situé à l'intérieur du bord 18 en position opposée par rapport à la chambre de réception 29 et approximativement au point au niveau duquel les courants réorientés d'eau provenant de la chambre de réception 29 se rencontrent après avoir passer dans le sens des aiguilles d'une montre et en sens inverse dans le bord 18. Le second palier 62 du bossage s'élève au dessus du socle 32 du bord 18 et contient un ensemble de trous 36 et 38 qui sont utilisés pour créer le courant de jet d'eau de siphonnage 66 Les rayons des trous 36 et 38 sont substantiellement plus grands que le rayon des trous 34. Les trous 36 et 38 sont situés sur le palier 62 de façon à déboucher à l'intérieur du bord 18 au niveau d'une hauteur de seuil 63 au dessus du socle 32 mais au dessous du niveau d'eau maximum 56 Lorsque l'eau remplit le bord 58 à partir du réservoir 12 pendant la chasse, elle devrait dépasser la hauteur du palier 62 pour l'étape de siphonnage, permettant à l'eau de s'écouler par les trous 36 et 38 Ensuite, pendant l'étape de nettoyage dans le processus de chasse, lorsque le courant du jet de siphonnage 66 n'est plus nécessaire, le niveau de l'eau à l'intérieur du bord 18 sera descendu au dessous de la hauteur du seuil 63 et l'eau cessera brusquement de s'écouler par les trous 36 et 38 Cet arrêt brutal permet d'optimiser l'utilisation d'eau. A cet égard, les côtés des paliers sont substantiellement verticaux Ainsi, non seulement l'eau s'écoulant par les trous 36 et 38 s'arrête-t- elle relativement brutalement à la fin de l'étape de siphonnage, mais pendant un temps pendant les étapes de nettoyage et de rétablissement de la garde d'eau, alors que l'eau est au dessous du niveau 63, les trous 34, qui ne sont pas sur le bossage, restent-ils couverts par une hauteur importante d'eau Cela assure un flux 72 substantiellement régulier au niveau des trous 34 pendant une certaine durée. Si l'on se réfère aux Fig 2, 3 et 4, le palier 62 est centré le long de l'axe d'évacuation longitudinal 64 De préférence, c'est ce même axe que suit l'eau provenant de la cuvette 16 pour aller dans le coude montant 46 du coupe-air du siphon 22 Le vecteur 65 décrit le vecteur de l'impulsion qui doit être absorbée depuis le courant en jet 66 par l'eau et les déchets qui sont dans la fosse d'aisance , pour donner une meilleure accélération à cette eau et à ces déchets afin de les emporter avec une force suffisante pour les faire remonter dans le siphon 42. Ainsi, l'eau s'écoulant par les trous du bossage 62 pour descendre dans la cuvette 16, est positionnée pour fournir le courant de jet à grande impulsion 66 souhaité. Comme mentionné, les trous 38 sont plus grands que les trous 36 Cela assure le démarrage rapide du siphonnage par les courants de jet 66 pour l'étape de siphonnage du processus de chasse Les trous 38 sont ceux qui sont situés le plus proche de l'axe d'évacuation 64 et de façon symétrique de chaque côté de l'axe d'évacuation 64 afin de mieux aligner l'impulsion du courant du jet 66 avec l'axe d'évacuation 64 Le long des trous 38, et plus en retrait par rapport à l'axe d'évacuation 64, il y a des trous de plus petit diamètre 36 Les trous 36 créent des courants de guidage de l'eau 68 qui servent à contenir la distribution des courants du jet 66 et donc à centrer les courants de jet 66 en un jet unique à forte impulsion. On a déterminé que plus le rayon du trou 36 est petit, tout en restant plus grand que celui des trous 34, plus cela permet d'économiser l'eau sans réduire de façon substantielle l'efficacité de ce guidage. Si l'on se réfère à la Fig 5, on voit que pour des raisons de facilité de fabrication, les trous 36 sont coupés droits au travers du palier inférieur 63 et ne fournissent donc pas une direction importante des courants de guidage 68. Néanmoins, les courants de guidage 68 sont orientés vers l'intérieur vers les courants 66 et l'axe d'évacuation 64 afin de remplir la fonction de guidage, à la fois à cause de l'impulsion retenue de la chasse de l'eau par le bord 18 et à cause du composant accru de la courbure vers l'intérieur de la cuvette 16 par rapport au déplacement des courants de guidage 68 depuis l'axe d'évacuation 64. Les courants combinés 66 et 68 sont centrés en un jet encore plus concentré 73 grâce à une rainure de centrage 70 De préférence, la rainure a une forme convergente (par exemple une forme en V) La rainure s'étend à partir d'un point situé juste au dessous du niveau d'eau de rétablissement de la garde d'eau 55, jusqu'à la fosse d'aisance La pente de la rainure de centrage 70 détourne les courants de nettoyage provenant des trous 34 en même temps que les courants de jet et de guidage 66 et 68, dans une direction plus perpendiculaire à l'axe d'évacuation 64, servant ainsi à comprimer le flux des courants 66 et 68 au niveau de la rainure 70, en un jet 73 compact et à forte impulsion Ce jet compact 73, entrant en collision avec l'eau et les déchets collectés dans la fosse d'aisance 40, assure qu'un volume substantiel d'eau remonte de façon accélérée dans le coude montant 46 du coupe-air 22 du siphon, puis descend dans le coude descendant 50. Une fois l'étape de siphonnage du processus de chasse terminé, l'eau s'évacue du bord 18 en courants de nettoyage 72, mais seulement depuis les trous 34 La raison en est que le niveau de l'eau dans le bord 18 sera descendu au dessous de la hauteur de seuil 63 du palier 62 Le fait qu'on empêche un flux supplémentaire d'eau de sortir des trous 36 et 38 par le palier 62 assure qu'un volume suffisant d'eau pour les étapes de nettoyage et de rétablissement de la garde d'eau sera disponible par les trous 34, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser plus d'eau à partir du réseau d'alimentation des toilettes 10, comme cela se fait traditionnellement dans les toilettes standards. L'eau utilisée pendant les étapes de nettoyage et de rétablissement de la garde d'eau du processus de chasse, est contrôlée en réglant le volume dans le bord 18 entre le socle 32 et la hauteur du seuil 63 Dans des toilettes standards, dans lesquelles l'eau servant au nettoyage et au rétablissement de la garde d'eau est obtenue depuis le réseau d'alimentation en eau pendant le re-remplissage du réservoir 12, ce volume d'eau utilisé pendant ces étapes n'est pas bien contrôlé, ce qui entraîne un gaspillage d'eau. De la même manière, l'eau utilisée durant l'étape de siphonnage du processus de chasse peut être déterminée de façon précise en réglant la distance entre la hauteur d'eau maximum 56 et la partie supérieure du bossage 62 de façon à assurer qu'une quantité d'eau juste suffisante soit présente dans le bord 18 afin de fournir une action de siphonnage suffisante. Bien que nous ayons décrit une forme de réalisation préférée de la présente invention, l'homme de l'art verra que de nombreuses variations peuvent être apportées sans s'écarter de l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Des toilettes ( 10) comprenant une cuvette ( 16) ayant une lèvre supérieure et une paroi inférieure ayant une partie de fosse d'aisance ( 40) au niveau de sa base, la partie de fosse d'aisance ( 40) étant reliée par une sortie de la cuvette ( 16) à un siphon pour l'évacuation du liquide de nettoyage et des déchets de la cuvette ( 16), et ayant un bord ( 18) creux pour recevoir le liquide de nettoyage, le bord ( 18) ayant un socle ( 32) en position adjacente par rapport à la lèvre supérieure de la cuvette ( 16), caractérisées en ce que le bord ( 18) est construit et disposé de façon à permettre au liquide de nettoyage de passer dans la cuvette ( 16) par un premier trou ( 34) situé dans le socle ( 32) et par un second trou ( 36, 38) situé dans le socle ( 32), et par un palier surélevé ( 62) faisant partie du socle ( 32) du bord ( 18) et situé en position adjacente par rapport au devant de la cuvette ( 16), dans lequel le premier trou ( 34) n'est pas formé, le second trou ( 36, 38) étant formé dans le palier ( 62) et le second trou ( 36, 38) débouche à l'intérieur du bord ( 18) à un niveau supérieur au niveau du premier trou ( 34) qui débouche dans le bord ( 18). 2 Les toilettes selon la revendication 1, caractérisées en ce que le second trou ( 36, 38) a une ouverture plus grande que le premier trou ( 34). 3 Les toilettes selon la revendication 1 ou 2, caractérisées en ce qu'il y a au moins quatre trous dans le palier ( 62) pour permettre la communication entre l'intérieur du bord ( 18) et la cuvette ( 16), deux de ces trous étant des trous primaires ( 38) et deux de ces trous étant des trous secondaires ( 36), les trous secondaires ( 36) étant tous deux plus petits que les trous primaires ( 38) et étant en outre en retrait par rapport à l'axe longitudinal central de la cuvette ( 16) par rapport aux deux trous primaires ( 38). 4 Les toilettes selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisées en ce qu'il y a au moins deux paliers ( 58, 62) formés sur le socle ( 32) du bord ( 18), l'un ( 58) des deux paliers étant plus haut que le second ( 62) et les deux étant plus haut que le socle ( 32) adjacent du bord ( 18), dans lequel un trou d'aération ( 60) débouche dans le bord ( 18) au travers du palier supérieur ( 64) afin de permettre la circulation de l'air vers l'extérieur du bord ( 18) au fur et à mesure que l'eau entre dans le bord ( 18). Les toilettes selon la revendication 4, caractérisées en ce que le trou d'aération ( 60) est situé en position adjacente par rapport au devant du bord ( 18). il 6 Les toilettes selon l'une des revendications précédentes, caractérisées en ce que la paroi inférieure de la cuvette ( 16) est munie d'une rainure de centrage longitudinale ( 70) s'étendant depuis la fosse d'aisance ( 40) vers le bord avant. 7 Les toilettes selon l'une des revendications précédentes, caractérisées par un réservoir ( 12) permettant de stocker un volume de liquide de nettoyage entre les chasses, ledit réservoir ( 12) communiquant avec le bord ( 18) par un passage d'alimentation ( 29) substantiellement horizontal. 8 Les toilettes selon la revendication 7, caractérisées en ce qu'une partie d'entrée d'un socle ( 32) dudit passage d'alimentation ( 29) part en pente inclinée vers le bas en direction du bord ( 18).