Brevet FR2720424A1 — publié le 19951201

DISPOSITIF DE CHASSE D'EAU AUTOMATIQUE POUR UN RESERVOIR DE LIQUIDE ET APPLICATION A UNE FOSSE D'AISANCE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne tous les récipients, réservoirs ou citernes qu'il faut vider d'une quantité déterminée de fluide à un moment déterminé ou à partir d'un niveau de liquide accumulé déterminé. C'est le cas des fosses d'aisance et en particulier des fosses septiques. Art antérieur et problème posé Dans les fosses septiques, lorsque l'eau a été débarrassée de ses matières en suspension dans la cuve de la fosse septique, elle doit être répandue dans le sol et distribuée par un système de tuyaux percés. Quelle que soit la forme du réseau de tuyaux, cet épandage se fait dans les premiers mètres de canalisation. Lorsque la zone comprenant ces premiers mètres de canalisation est colmatée, ce sont les mètres suivants qui sont utilisés et ainsi de suite. On a donc le soucis permanent d'améliorer l'épandage de l'eau à la sortie des fosses septiques. Une amélioration possible est de stocker l'eau dans un réservoir et de la relâcher par débits unitaires importants, c'est-à-dire environ de 40 à 50 litres, pour que la plus grande partie du réseau de tuyaux d'épandage soit utilisée lors de cette opération de vidange. On connaît différents procédés et dispositifs permettant d'effectuer cette opération. Par exemple, un premier système utilise un récipient basculant monté pivotant autour d'un axe horizontal de rotation situé au milieu de celui-ci. La forme de ce récipient est telle que son centre de gravité est décalé par rapport à l'axe de rotation, ce récipient étant bloqué dans une position de remplissage par une butée, et également cette forme est telle que lorsque ce récipient se remplit, le centre de gravité se déplace de l'autre côté de l'axe de rotation pour le dépasser. Le récipient bascule alors et déverse son contenu. Ce système présente des inconvénients qui sont la faible quantité d'eau évacuée pour un encombrement relativement important et un positionnement assez délicat de ce récipient pour que son fonctionnement soit optimal. Un autre système consiste à placer dans le réservoir d'accumulation d'eau un bac ouvert à son extrémité supérieure et relié à sa base à un conduit de sortie débouchant hors du réservoir, l'ensemble étant monté sur une liaison pivotante étanche. Lorsque le niveau d'eau monte dans le réservoir, le bac se comporte comme un flotteur et suit le niveau de l'eau. Lorsque celui-ci arrive à un niveau dans lequel la flexion maximale de l'ensemble du conduit de sortie et du bac est atteinte, l'eau submerge le bac et le rempli. Celui-ci tombe alors au fond du réservoir et permet à toute la quantité d'eau comprise au-dessus de celui-ci de se déverser par son intermédiaire dans le conduit de sortie. Le bac est alors de nouveau en position de début pour un cycle suivant. L'inconvénient principal de ce système est qu'il présente un débit de fuite important. En effet, si, au niveau déterminé, l'eau commence à pénétrer doucement dans le bac par un très faible débit, on n'obtient pas la descente du bac et il se produit un écoulement faible et permanent dans le conduit de sortie. Un autre système est constitué principalement d'un réservoir muni d'un orifice supérieur plongeant en partie dans le réservoir, de manière à ce que, lorsque le niveau de fluide à l'intérieur arrive à la hauteur de cet orifice plongeant, de l'air se trouve comprimé dans le haut du réservoir. Un syphon est placé à l'intérieur du réservoir et débouche sur la sortie. Le coude du syphon est à la hauteur de la zone d'air compressée. De la sorte, lorsque le niveau d'eau dans le réservoir atteint cette zone, un brutal amorçage du syphon a lieu et la vidange du réservoir se produit. Ce système présente l'inconvénient de ne nécessiter un dénivelé important pour que le syphon puisse s'amorcer directement. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en présentant un système de chasse automatique de conception différente. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un dispositif de chasse d'eau automatique pour un réservoir de liquide et destiné à libérer une quantité déterminée de fluide lorsque le niveau dans le réservoir a atteint une valeur déterminée, le réservoir comportant un orifice de sortie latéral. Selon l'invention, le dispositif comprend - un moyen de fermeture et d'ouverture du réservoir, monté pivotant autour d'un premier axe de pivotement horizontal et placé à un niveau inférieur à celui de l'orifice de sortie du réservoir, ce moyen ayant une première surface interne sur laquelle le fluide fait pression ; et - un moyen de rappel pour maintenir le moyen de fermeture dans sa position fermée avec une force de rappel supérieure à la force due à la pression du fluide sur la surface interne de ce moyen lorsque le niveau du fluide dans le réservoir est en dessous de la valeur déterminée et inférieure lorsque le niveau atteint cette valeur déterminée. Dans une première réalisation, le moyen de fermeture et d'ouverture est constitué d'un conduit monté pivotant grâce à un manchon flexible dont le centre de torsion est le premier axe de rotation horizontal, ce manchon étant fixé, d'une part, sur l'orifice de sortie du réservoir et, d'autre part, à l'entrée du conduit, la surface interne est celle du conduit, opposée au premier axe de rotation, le conduit ayant une position naturelle légèrement inclinée du côté opposé au réservoir, grâce à une force de rappel pour que la pression du fluide s'accumulant dans le réservoir et le conduit augmente sur ces parois afin pour que la force correspondante dépasse la force de rappel appliquée au manchon. Cette réalisation se complète avantageusement d'un contrepoids fixé rigidement au conduit et ayant son centre de gravité placé du côté opposé au conduit par rapport au premier axe de pivotement. Dans une deuxième réalisation les moyens d'ouverture et de fermeture comprennent - un volet monté pivotant à la base de l'orifice de sortie du réservoir autour du premier axe de rotation - un flotteur placé dans le réservoir et monté pivotant autour d'un deuxième axe de rotation parallèle au premier axe de rotation et placé à une hauteur déterminée et dont le volume émergé a un centre de poussée placé en-dessous de ce deuxième axe de rotation pendant le remplissage du réservoir et placé du côté opposé au volet quand le niveau de liquide atteint la valeur déterminée pour faire basculer le flotteur ; et - une biellette montée pivotante sur le flotteur et sur le volet pour abaisser ce dernier quand le flotteur bascule dans une position dans laquelle son centre de gravité est placé du côté opposé au volet par rapport au deuxième axe de rotation. Dans ce cas, de préférence, le couple crée par le poids du flotteur autour du deuxième axe est supérieur au couple crée par le poids du volet abaissé autour du premier axe de rotation pour remonter ce dernier en position fermée lorsque la quantité de fluide sur le volet est négligeable. Avantageusement, le volet est réalisé sous la forme d'une toile flexible fixée de façon étanche à une armature fixée à l'orifice de sortie du réservoir, la biellette étant un simple câble ou un fil. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, accompagnée de quelques figures représentant respectivement - figures 1A et 1B, deux schémas d'une première réalisation du dispositif selon l'invention dans les deux positions de fonctionnement - figures 2A à 2E, des schémas relatifs au fonctionnement d'une deuxième réalisation du dispositif selon 1 invention; - figure 3, en vue cavalière, une réalisation du dispositif évoqué aux figures 2A à 2E dans un réservoir de fosse septique ; et - figure 4, le dispositif selon l'invention représenté à la figure 3. Description détaillée de deux réalisations de l'invention Première réalisation Sur la figure 1A et 1B, un réservoir 1 a été représenté, ainsi qu'un orifice de sortie 2 placé sur le côté gauche. Ce réservoir 1 est destiné à recevoir l'eau qui est issue de la fosse septique, c'est-à-dire débarrassée de ses matières en suspension. Cette eau doit être répandue régulièrement, en paquets, dans le voisinage de la fosse septique par l'intermédiaire d'un réseau de tuyaux percés, non représentés. Le réservoir 1 est équipé d'un moyen d'ouverture et de fermeture de son orifice de sortie 2. Ce moyen se compose de trois éléments principaux qui sont un manchon flexible 3, un conduit de sortie 4 et un contrepoids 5. Le manchon 3 est fixé sur l'orifice de sortie 2 du réservoir 1 par une première extrémité 3A et par une deuxième extrémité 3B à une première extrémité 4A du conduit de sortie 4. Ce manchon 3 est flexible, c'est-à-dire qu'il peut se tordre, notamment sous l'effet du poids du conduit de sortie 4 augmenté du poids de l'eau qu'il contient, ou sous l'effet du contrepoids 5. La figure 1A représente l'ensemble rempli d'eau jusqu'à une valeur D déterminée du niveau dans le réservoir 1. L'eau a rempli à la fois le réservoir 1, mais également le conduit de sortie 4, ainsi que le manchon 3. On voit que le poids de l'eau contenu dans le conduit de sortie 4 exerce une pression sur la surface interne 4S de ce dernier. Ceci crée une force qui tente à abaisser ce conduit de sortie 4, comme l'indique la flèche. Le contrepoids 5, ainsi que la longueur de son bras de fixation 6 sont calculés pour que le conduit de sortie 4 et le manchon 3 cèdent sous l'effet du poids de l'eau lorsque le niveau de l'eau atteint la valeur déterminée D dans l'ensemble. Ainsi, comme le montre la figure 1B, le manchon flexible 3 et le conduit de sortie 4 changent de position par une rotation autour d'un premier axe horizontal de rotation 3C qui est l'axe de torsion du manchon flexible 3. Ceci provoque bien entendu la vidange de la plus grande partie de l'eau contenue dans l'ensemble et, plus particulièrement, de toute l'eau qui se trouve au-dessus de l'extrémité 4B de la surface 4S du conduit de sortie 4. Une fois que cette quantité d'eau s'est écoulée hors de l'ensemble, le poids faisant pression sur cette surface 4S du conduit de sortie 4 est beaucoup moins important et le couple provoqué par le reste de l'eau dans le conduit de sortie 4 devient inférieur à celui du contrepoids 5 augmenté du couple de rappel provoqué par la rigidité naturelle du manchon flexible 3, le tout par rapport au premier axe de rotation 3C.De ce fait, le conduit de sortie 4 et le manchon flexible 3 auront tendance à reprendre leur position naturelle qui est celle représentée à la figure 1A. Ce phénomène continu jusqu'à la position intiale, par exemple jusqu'à ce que le bras de fixation 6 du contrepoids 5 vienne en butée mécanique qui peut être le bord 1B du réservoir 1. En effet, le couple crée par le contrepoids 5 et son bras de fixation 6 augmente à ce moment là, tandis que le couple de l'eau résiduelle dans le conduit de sortie 4 diminue. Le dispositif est alors prêt pour un cycle suivant de remplissage du réservoir 1 et de vidange d'une grande partie de l'eau qu'il contient. Les moyens de rappel en position initiale du conduit de sortie 4 sont donc constitués par la rigidité du manchon 3 et le poids du contrepoids 5. Deuxième réalisation On retrouve sur les figures 2A à 2E un réservoir 10 dans lequel est stockée l'eau à répandre. Un orifice d'entrée 11 est prévu pour le remplissage de ce réservoir 10. Les moyens de fermeture et d'ouverture de réservoir 10 sont constitués principalement par un volet 12 dont une surface 12S obtrue le réservoir 10 sur un orifice de sortie qui peut être toute une paroi entière du réservoir 10. Le volet 12 est monté pivotant autour d'un premier axe de rotation 13, horizontal et placé à la base du réservoir 10 en-dessous de l'orifice. Les moyens de fermeture et d'ouverture sont également constitués d'un flotteur 14 ayant une forme particulière. Ce flotteur est monté pivotant autour d'un deuxième axe de rotation 15 parallèle au premier axe de rotation 13 et placé dans le réservoir 10, pratiquement au-dessus du premier axe de rotation 13. De plus, une biellette 16 est montée pivotante, à la fois sur la surface 12S du volet 12, mais également sur l'extrémité 14E d'une partie proéminente 14B du flotteur 14. En effet, comme le montre ces figures 2A à 2E, le flotteur est composé d'un corps 14C situé globablement autour du deuxième axe de rotation 15 et une partie proéminente 14B faisant saillie du côté opposé au volet 12 et placée à une hauteur telle qu'elle se trouve au niveau de la valeur déterminée D du niveau de l'eau dans le réservoir 10. Cette partie proéminente 14 B a une surface inférieure inclinée. Ceci n'est qu'une forme de réalisation, son but étant de donner à l'ensemble du volume du flotteur 14 un centre d'application de la poussée d'Archimède décalé par rapport au deuxième axe de rotation 15, lorsque le niveau de l'eau dans le réservoir 10 atteint cette partie proéminente 14B. On voit sur les figures 2A et 2B que, lorsque le volet 12 est fermé, le flotteur à sa partie proéminente 14B faisant saillie du côté opposé au volet ont une surface supérieure horizontale. Le centre de poussée du flotteur 14 est alors placé en-dessous du deuxième axe de rotation 15. Le poids du flotteur 14 assure la stabilité de cette position. Le couple crée par le poids de l'eau sur la surface 12S du volet 12 est bien inférieur au couple crée par le poids du flotteur dont le centre de gravité 14G est placé du côté de la partie proéminente 14B du flotteur 14. De plus, la poussée d'Archimède appliqué au flotteur n'est efficace que sur le corps 14C qui se trouve dans la partie inférieur du flotteur 14. Le point d'application de cette poussée d'Archimède est donc à la verticale du deuxième axe de rotation 15. Le flotteur 14 est alors à l'équilibre. Sur la figure 2B, on voit que lorsque le niveau de l'eau dans le réservoir 10 atteint la partie proéminente 14B, le centre d'application de la poussée d'Archimède est décalée vers la gauche. L'équilibre du flotteur est alors rompu. Un couple de rotation est donc alors appliqué au flotteur 14 dans le sens indiqué par la flèche de la figure 2B, c'est-à-dire de manière à faire passer la partie proéminente 14B au-dessus du deuxième axe de rotation 15. Le volet 12 tombe vers la droite et, comme l'indique la figure 2C, permet le déversement de l'eau contenu dans le réservoir 10 sur la droite, dans un bac de réception 17 d'où démarre une conduite de sortie 18. Ainsi, l'eau contenue dans le réservoir 10 et le bac de réception 17 se déverse dans le conduit de sortie 18. Comme le montre la figure 2D, lorsque la quantité d'eau restante est négligeable, le poids du flotteur 14 agissant sous la forme d'un couple de rotation autour du deuxième axe de rotation horizontal 15, a tendance à relever le volet 12 par l'intermédiaire de la bielle 16. Les moyens de rappel du volet 12 sont donc constitués par le poids du flotteur 14. Comme le montre la figure 2E, le système est alors en position initial et prête à recevoir de l'eau dans le réservoir 10, le volet 12 fermant se dernier. En référence à la figure 3, on peut voir un réservoir 10 possèdant un orifice d'entrée 11. A l'intérieur du réservoir 10, se trouvent des nervures 21 disposées de manière à former un labyrinthe où des chicanes pour l'eau contenue dans ce réservoir 10. Du côté opposé à l'entrée 11 se trouve le dispositif selon l'invention avec le volet 12, le flotteur 14 et la biellette 16. On voit que le volet 12 est équipé d'une toile flexible 22. Ce volet 12 et la toile flexible 22 sont placés dans un corps de sortie 23 constitué par un prolongement du réservoir 10. Un orifice supérieur 24 permet d'avoir accès au dispositif selon l'invention. En référence à la figure 4, on constate qu'une réalisation particulière de cette deuxième version de l'invention fait que la biellette 16 est constitué d'un simple câble. Ce dernier est fixé à l'extrémité supérieure 12E du volet 12. De plus, le volet 12 est donc complété d'une toile flexible 22, fixée de manière étanche à une armature 25, fixe par rapport au réservoir non représenté. Un joint de mousse en caoutchouc peut également compléter cette fixation pour assurer l'étanchéité de l'ensemble. La toile flexible 22 est refermée sur sa partie supérieure par une sorte de couture 26 et possède un orifice de sortie 27 pour l'écoulement de l'eau. La partie supérieure 22S de la toile se trouve à un niveau supérieur de la hauteur du niveau d'eau de valeur déterminée D, précédemment évoqué. Le câble 16 est également relié à l'extrémité 14E du flotteur 14. Ce flotteur 14 est monté pivotant autour du deuxième axe de rotation 15 qui est concrétisé par une articulation pivotante par rapport à deux bras 25B de l'armature 25. Avantages de l'invention Dans le fonctionnement du dispositif selon l'invention, la phase de transition entre les deux positions d'ouverture et de fermeture est très rapide car fortement instable. Le dispositif a donc par conséquent très peu de chance de rester bloquer entre ces deux positions. D'un autre côté, ce système possède ces deux états d'équilibre parfaitement stables, ce qui lui permet de fonctionner avec des tolérances de positionnement horizontal relativement larges, lors de la pose du dispositif. Ce dispositif est indépendant du support sur lequel il est monté, ce qui lui permet de s'adapter à n'importe quel réservoir. Le flotteur peut être fabriqué en fonction de la quantité d'eau à évacuer. Son poids est inversement proportionnel à la quantité d'eau évacué. Aucun débit de fuite ne peut avoir lieu, car le volet se trouve en phase d'ouverture avant que l'eau n'est encore commencée à s'écouler. Compte tenu du fait qu'il ne se produit aucun choc non amorti, lors du passage de la position d'ouverture à la position de fermeture, et vice versa, on obtient avec le dispositif selon l'invention un confort de fonctionnement appréciable. Le flotteur et le réservoir peuvent être fabriqués en polyéthylène par rotomoulage, compte tenu du fait qu'il sont réalisés sous la forme de volumes fermés, notamment le flotteur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de chasse d'eau automatique pour un réservoir (1, 10) de liquide destiné à libérer une quantité déterminée de fluide lorsque le niveau dans le réservoir (1, 10) atteint une valeur déterminée (D), le réservoir (1, 10) possédant un orifice de sortie (2) latéral, caractérisé en ce qu'il comprend: - un moyen de fermeture et d'ouverture monté pivotant autour d'un premier axe horizontal (3, 13) placé à un niveau inférieur de l'orifice de sortie (2) et ayant une surface interne (4S, 12S) sur laquelle le fluide fait pression ; et - un moyen de rappel pour maintenir le moyen d'ouverture et de fermeture fermé avec une force de rappel supérieure à la force due à la pression du fluide sur la surface interne (4S, 12S) du moyen d'ouverture et de fermeture lorsque le niveau dans le réservoir (1, 10) est en-dessous de la valeur déterminée (D) et inférieure quand le niveau atteint ladite valeur déterminée (D). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'ouverture et de fermeture sont constitués par un conduit (4) montés pivotants grâce à un manchon flexible (3) dont le centre de torsion (3C) est le premier axe de rotation, le manchon (3) étant fixé sur l'orifice de sortie (2) et à l'entrée (4A) du conduit de sortie (4), la surface interne (4S) est celle du conduit (4) opposée au premier axe de rotation (3A), le conduit de sortie (4) ayant une position naturelle légèrement inclinée du côté opposé au réservoir (1), grâce à la force de rappel due à la rigidité du manchon (3) pour que la pression du fluide s'accumulant dans le réservoir (1) et le conduit de sortie (4) augmente contre la surface interne (4S) du conduit de sortie (4) pour que la force correspondante dépasse la force de rappel de la rigidité du manchon (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un contrepoids (5) lié rigidement au conduit de sortie (4) et ayant son centre de gravité placé du côté opposé au conduit de sortie (4) par rapport au premier axe de pivotement (3A). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'ouverture et de fermeture comprend: - un volet (12) monté pivotant à la base de l'orifice de sortie et autour du premier axe de rotation (13) ; - un flotteur (14) placé dans le réservoir (10) et monté pivotant autour d'un deuxième axe de rotation (15) parrallèle au premier axe de rotation (13) à une hauteur déterminée et dont le volume immergé à un centre de poussée placé en-dessous du deuxième axe de rotation (15) pendant le remplissage du réservoir (10) et placé du côté opposé au volet (12) à partir de la valeur déterminée (D) de niveau d'eau dans le réservoir pour faire basculer le flotteur (14) ; et - une biellette (16) montée pivotante sur le flotteur (14) et sur le volet (12) pour abaisser ce dernier quand le flotteur (14) est dans une position dans laquelle son centre de gravité (14G) est placé du côté opposé au volet (12) par rapport au deuxième axe de rotation (15). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le poids du flotteur (14) est telle que le couple créé par ce poids autour du deuxième axe de rotation (15) est supérieur au couple créé par le poids du volet (12) abaissé autour du premier axe de rotation (13) pour remonter ce dernier en position fermée lorsque la quantité de fluide sur le volet est devenue négligeable. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le volet (12) est complété d'une toile flexible (22) fixée de façon étanche à une armature (25) fixée à l'orifice de sortie et au réservoir (10), la biellette (16) étant un simple câble ou un fil.