Brevet FR2716476A1 — publié le 19950825

La présente invention est relative à un appareil anti coups de bélier pour stations de pompage destinées au relevage d'eaux usées et/ou pluviales, c'est-à-dire dans un réseau d'assainissement. Les réseaux d'assainissement, c'est-à-dire de transport d'eaux pluviales et/ou usées, comportent très souvent des stations de pompage pour le relevage desdites eaux, étant donné que certains égouts se trouvent à un niveau inferieur à celui du collecteur. Toutefois, de telles stations de pompage différent de celles destinées à l'eau potable du fait que les hauteurs géométriques et les hauteurs manométriques totales sont plus faibles. Les fréquences des démarrages et des arrêts sont par contre plus importantes. Les conduites sont plus courtes et moins résistantes. Le réseau aval n'est pas maillé. Si une station de refoulement ou de relevage est conçue corne celle utilisée pour l'eau potable, son fonctionnement ne donne pas satisfaction et des problèmes apparaissent principalement au niveau des clapets de retenue lors des phases transitoires d'arrêt et de démarrage des pompes. C'est ainsi que l'on observe des coups de clapet Liés au temps d'aller et de retour des ondes de surpression et des coups de bélier Liés à l'ouverture des poches de cavitation du fait des faibles pressions de service. Pour éviter ces inconvénients, certaines installations d'assainissement comportent un ballon anti-bélier monté directement sur la conduite de refoulement, ce qui ne permet pas d'effectuer les operations de maintenance et d'exploitation dudit ballon dans de bonnes conditions. Ce ballon est par ailleurs générateur de perturbations importantes, par exemple des coups de clapet, compte tenu du positionnement de ce dernier près de la ou des pompes. Ce type de protection ne donne pas satisfaction et entraine des soLlicitations dynamiques importantes des clapets qui, de ce fait, presentent une durée de vie reduite. On peut encore réaliser une protection anti-bélier en dotant la ou les pompes d'un volant d'inertie, en associant à la conduite de refoulement une cheminée d'équilibre ou encore en montant en combinaison un ballon et/ou une cheminée tronquee. Il va de soi que le coût d'un volant d'inertie est très élevé. L'utilisation d'une cheminée d'equilibrage n'est pas utilisable en milieu urbain et elle comporte de plus un caractère inesthétique. La combinaison d'un ballon avec une cheminée tronquée présente tous les inconvénients précités du ballon monté seul. Les perfectionnements qui font l'objet de La présente invention visent à remédier aux inconvénients des protections anti-bélier utilisées jusqu'a présent dans les réseaux d'assainissement et elle vise la réalisation d'un appareil constituant un dispositif d'entrée d'air de nature à supprimer les coups de clapet et les coups de bélier, ledit appareil comportant un clapet d'entrée d'air associé à un dispositif d'évacuation d'air du type purgeur sonique calibre protégé par un dispositif de mise hors d'eau. A cet effet, l'appareil anti coups de bélier suivant l'invention comporte des moyens permettant la constitution d'une poche d'air dans la canalisation immédiatement après l'apparition de l'onde de pression engendrée par un arrêt de la station de pompage, des moyens d'évacuation lente de l'air formant ladite poche et des moyens d'isolation des moyens d'évacuation lente de l'air à L'encontre de l'introduction dans ces moyens de liquide chargé. La structure de l'appareil suivant l'invention comprend en combinaison - un corps vertical creux dont la base est assemblée à une bride de la canalisation de refoulement, tandis que sa partie supérieure est fermée par un bouchon tubulaire à ouvertures latérales et dont la face interne est pourvue d'un joint annulaire ; - une soupape maintenue élastiquement contre son siège ménagé sous une cloison transversale du bouchon située en dessous de ses ouvertures latérales ; - un équipage mobile constitué par un flotteur relie à un clapet par une tige guidée axialement dans te corps, de manière que lorsque le liquide chargé se trouve à un certain niveau dans ledit corps, le clapet est appliqué contre le joint du bouchon ; - et un ajutage calibré faisant comnuniquer l'espace interieur du bouchon situé sous La soupape avec L'extérieur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux co- prendre L'invention, les caractéristiques qu'eLLe présente et Les avantages qu'elle est susceptibte de procurer : Fig. 1 illustre schématiquement la branche de relevage d'un circuit d'assainissement comportant application d'un appareil suivant l'invention. Fig. 2 est une coupe à plus grande échelle de l'appareil suivant l'invention en position de fonctionnement. Fig. 3 est une vue semblable à celle de fig. 2, mais illustrant l'appareil tors de son fonctionnement en anti-bélier. On a représenté en fig. 1 une branche d'un réseau d'assainissement destinée au relevage d'eaux pluviales ou usées à partir d'un égout 1 en direction d'un collecteur Z situé à un niveau plus élevé. Pour ce faire, on utilise une pompe 3 qui, dans la plupart des cas, est immergée dans le liquide contenu dans l'égout 1. La canalisation de refoulement 4 de la pompe 3 comporte un clapet anti-retour 5 et un appareil suivant l'inven- tion affecté de la reférence générale 6. Celui-ci est assemblé à une dérivation 4a verticale de ta canalisation 4 qui a été illustrée en traits discontinus en fig. 2 et 3. Le dispositif suivant l'invention est essentiellement constitue d'un corps creux 7 dont la base comporte une bride 7a assemblée à celle 4b de la dérivation 4a à La manière connue. La partie haute du corps 7 est associee, pour des raisons de facilité de fabrication, à un col tubuLaire 7b, mais il pourrait bien entendu ne faire qu'une seuLe pièce avec ce dernier. La partie supérieure du col 7b est taraudée pour recevoir un bouchon tubulaire 8 qui comporte une cloison transversale intermédiaire 8a percée d'un trou central 8b. Celui-ci est fermé par une soupape 9 s'appliquant sur la face inférieure de la cloison 8a grâce à sa tige 9a chargée vers le haut par un ressort 10. La tige 9a coulisse dans un presse-étoupe 11 solidaire de l'extrémité supérieure ouverte du bouchon 8. On observe que celui-ci comporte encore des ouvertures latérales 8c disposées entre la cloison transversale 8a et le presse-étoupe 11, de manière que l'espace du bouchon situé entre la cloison 8a et te presse-étoupe 11 soit en communication avec l'extérieur. La partie inférieure du bouchon située dans le coL 7b est associée à une cloche 12 qui se prolonge vers le bas par un manchon 12a. Dans L'alésage de ce dernier est monte à coulissement la tige 13 d'un équipage mobile constitué par un flotteur 14 monté à L'extrémité inférieure de la tige 13 dont L'extrémité supérieure est accouplée à un clapet 15 qui prend appui, lorsque du liquide se trouve à un niveau N dans Le corps 7, contre un joint annulaire 16 tel qu'un joint torique ou analogue dispose dans une gorge de la face inférieure du bouchon. On observe que la jupe de La cloche 12 est pourvue d'ouvertures 1Zb faisant commu- niquer L'intérieur de cette cloche et celui du corps 7. A ce dernier est associé un robinet 17 destiné à ta purge ou au nettoyage de L'appareil 6. Le fonctionnement est le suivant Lorsque la station de pompage fonctionne, le liquide de l'égout t est trànsférévers le collecteur 2 par la pompe 3. La pression du liquide le fait pénétrer dans le corps 7, de telle sorte que le flotteur 14 applique le clapet 15 contre son siège ou joint 16. Lorsque la pompe est arretée, il se crée à la manière connue une onde de dépression qui vide le corps 7, de telle sorte que le flotteur 14 descend (fig. 3), si bien que le clapet 15 s'ouvre. a dépression entraine alors l'ouverture de la soupape 9 à l'encontre de la réaction du ressort 10. L'air ambiant traverse donc les ouvertures 8c pour pénétrer à L'intérieur du bouchon 8, puis dans la cloche 12 d'où it ressort par les ouvertures 12b pour venir constituer une poche d'air dans la canalisation 4. Bien entendu, des l'arrêt de la pompe, le clapet anti-retour 5 se ferme. Lors du retour de l'onde de surpression, la soupape 9 se ferme pour bloquer un certain volume d'air dans la conduite en vue d'assurer l'amortissement de cette onde. Par contre, le clapet 15 reste ouvert. Grâce à un ajutage calibré 8g l'air enfermé dans la conduite s'évacue petit à petit tant que le clapet de sécurité 15 n'est pas fermé, c'est-à-dire tant que tout l'air de la poche n'est pas évacué en permettant le retour du liquide dans le corps 7. Ce retour de liquide entraine la fermeture du clapet 15 lorsque son niveau N est suffisant. La soupape 9 se ferme alors et l'appareil suivant l'invention revient dans la position de fig. 2. La fermeture du clapet 15 isole la soupape 9 et l'ajutage calibré 8d par rapport à toute entrée de liquide charge circulant dans la canalisation 4. La circulation d'air à chaque arrêt de ta pompe permet de reduire le développement de l'hydrogène sulfureux (H2s). Bien entendu, l'ajutage 8g peut comprendre un système de régLage de son diamètre de manière à régler le temps d'évacuation de la poche d'air. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne Limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. R E V E N D I C A T I O N S ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 1. Appareil (6) anti coups de bélier pour stations de pompage pour le relevage d'eaux usées et/ou pluviales du genre constitué par un ballon anti-bélier monté directement sur la canalisation (4) de refoulement, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9) permettant La constitution d'une poche d'air dans la canalisation (4) immédiatement après l'apparition de l'onde de pression engendrée par un arret de la station de pompage, des moyens (8d) d'évacuation lente de L'air formant ladite poche et des moyens (13, 14, 15) d'isolation des moyens d'évacuation lente de l'air à l'encontre de l'introduction dans ces moyens de liquide chargé. 2. Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'iL comprend en combinaison : - un corps vertical creux (7) dont la base est assemblée à une bride (4b) de la canalisation (4) de refoulement, tandis que sa partie supérieure est fermée par un bouchon tubulaire (8) à ouvertures latérales (8c) et dont la face interne est pourvue d'un joint annulaire (16) ; - une soupape (9) maintenue élastiquement contre son siège ménagé sous une cloison transversale (8a) du bouchon (8) située en dessous de ses ouvertures latérales (8c) ; - un équipage mobile constitué par un flotteur (14) relié à un clapet (15) par une tige (13) guidée axialement dans le corps (7) de manière que lorsque le liquide chargé se trouve à un certain niveau (N) dans ledit corps (7) le cLapet (15) est appliqué contre le joint (16) du bouchon (8) ; - et un ajutage calibré (8a) faisant communiquer l'espace intérieur du bouchon (8) situé sous la soupape (9) avec l'extérieur. 3. Appareil suivant la revendication 2, caractérisé en ce que La tige de liaison (13) du flotteur (14) à la soupape (15) coulisse librement dans l'alésage d'un manchon associé (12a) à une cloche (12) perforée solidaire du dessous du bouchon (8).