Brevet FR2731272A1 — publié le 19960906

DISPOSITIF DE REPERAGE DE LA POSITION DE SEPARATION ENTRE DEUX MILIEUX, RECEPTACLE ET PROCEDE DE DETECTION A L'AIDE DU DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif de repérage de la position de la séparation entre deux milieux fluides présentant des caractéristiques physiques spécifiques différentes et elle s'applique plus spécifiquement à la détection de niveau ou la mesure de la hauteur des boues accumulées au fond d'un réceptacle tel qu'une fosse septique. Le problème de la mesure de la hauteur des boues accumulées se pose dans un certain nombre de circonstances. Il peut s'agir d'ouvrages ou de procédés de traitement des eaux tels que les décanteurs, les fosses septiques, les digesteurs ou encore les lagunes d'épuration. Plus généralement, il s'agit de tout milieu liquide naturel ou artificiel ou des sédiments peuvent être accumulés. On connaît déjà des dispositifs destinés à détecter le niveau des boues ou mesurer la hauteur des boues accumulées dans un tel contexte. Le disque dit de "Secchi" se présente sous la forme d'un disque de couleur blanche, en fonte émaillée, en porcelaine ou tout autre matériau équivalent ayant un diamètre de 200 mm. Des trous sont percés dans le disque selon une configuration donnée. Un tel disque est plongé dans le milieu dans lequel la détection ou la mesure doit être effectuée et ce progressivement. La séparation entre l'eau décantée et les boues est repérée par le fait que le disque cesse d'être visible. 2 2731272 Cependant, un tel dispositif présente l'inconvénient d'un manque évident de sécurité puisque l'opérateur peut cesser de voir le disque alors même que celui-ci n'a pas encore atteint le niveau des boues. Cette situation se présente notamment si les eaux décantées ont une forte turbidité. On connaît également des détecteurs à infra-rouges qui sont d'une technologie beaucoup plus sophistiquée que le disque de "Secchi" précédemment décrit. Néanmoins, de tels détecteurs à infra-rouges présentent également l'inconvénient qu'un petit obstacle peut venir perturber les mesures et donc fausser les indications obtenues. On connait également des détecteurs à ultra-sons. Cependant, ceux-ci donnent une réponse qui dépend de la qualité de la densité des boues. De tels détecteurs nécessitent par conséquent un étalonnage particulier pour chaque site de mesure et s'ils sont bien adaptés à des dispositifs fixés à demeure, ils sont peu pratiques dans le cas de dispositifs destinés à être utilisés de façon amovible. Enfin, on connaît l'usage de pompes péristaltiques. On immerge dans le milieu dans lequel la détection ou mesure doit être faite un tube transparent souple, gradué, lesté, relié à une pompe. Lorsque le tube atteint le niveau des boues, le liquide aspiré est plus sombre et on peut alors apprécier l'épaisseur du niveau des boues par la différence entre la lame d'eau décantée et la hauteur utile du réservoir. 3 2731272 Ce système présente sans doute l'avantage d'une grande fiabilité et d'une grande précision. En revanche, il est tout à la fois coûteux et d'un entretien pénalisant. Enfin, il nécessite, pour son fonctionnement, une batterie d'accumulateurs. L'invention a donc pour but de remédier aux inconvénients présentés par les dispositifs connus jusqu'à présent et visent plus spécialement à proposer un dispositif qui, tout à la fois, soit précis, simple d'emploi et peu onéreux. A cet effet, l'invention propose un dispositif de repérage de la position de la séparation entre deux milieux fluides présentant des caractéristiques physiques spécifiques différentes comprenant un support rigide, étendu le long d'une direction longitudinale; des moyens d'émission d'ondes dans une direction transversale, portés par le support vers une première partie extrême; des moyens de réception des ondes émises par les moyens d'émission, portés par le support vers la première partie extrême; les moyens d'émission et les moyens de réception étant écartés l'un de l'autre d'une certaine distance connue le long d'une direction transversale et ménageant entre eux un espace libre dans lequel peut se trouver le milieu; des moyens de transmission des ondes reçues par les moyens de réception le long du support et jusqu'à sa seconde partie extrême éloignée; les ondes émises, reçues, transmises étant choisies pour avoir des caractéristiques physiques fonctions des caractéristiques physiques spécifiques du milieu fluide o se trouvent les moyens d'émission et de réception; des moyens d'analyse des ondes transmises situés vers la seconde partie extrême du support ou en aval; de telle manière que le passage par les moyens 4 2731272 d'émission et de réception de la séparation entre les deux milieux, vers la première partie extrême du dispositif, se traduisent par un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées. Selon d'autres caractéristiques, les moyens d'émission d'ondes, les moyens de réception d'ondes et les moyens de transmission d'ondes sont de type optique. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte, en outre, des moyens d'informations visuels ou sonores couplés aux moyens d'analyse, rendus actifs lorsque les moyens d'émission et de réception passent d'un milieu à l'autre. Selon une autre caractéristique, le dispositif inclut des moyens de renvoi des ondes reçues par les moyens de réception le long d'une direction transversale, selon une direction longitudinale. Le support se présente sous la forme d'un tube principal s'étendant le long de la direction longitudinale, prolongé et terminé, vers sa première partie extrême, par deux tronçons de tubes, de direction longitudinale, parallèles entre eux et écartés l'un de l'autre, le premier renfermant les moyens d'émission et le second les moyens de réception, les deux tronçons de tubes étant fermés vers leur extrémité libre. Selon d'autres caractéristiques, les deux tronçons de tubes ont leurs extrémités libres situées dans un même plan transversal par rapport à la direction longitudinale. Le tube principal et le second tronçon sont coaxiaux. Le premier tronçon est relié au tube principal par un coude. 2731272 Le support peut être télescopique, en plusieurs parties associées entre elles à demeure ou non. Le long du support sont prévues une ou deux graduations de longueur en direction longitudinale. La première graduation a comme zéro la ligne transversale reliant les deux moyens d'émission et de réception. La seconde graduation a comme zéro l'extrémité libre des premiers et seconds tronçons. Chacun des premier et second tronçons de tubes comportent une fenêtre latérale protégée, apte à permettre le passage des ondes émises, reçues. En regard de chaque fenêtre se trouvent respectivement les moyens d'émission et les moyens de réception. Le dispositif comporte selon une caractéristique, un leste situé vers les premier et second tronçons notamment vers leurs extrémités libres. Dans une réalisation, les moyens d'émission sont des moyens d'émission de lumière blanche. Dans cette réalisation, les moyens de réception et de renvoi sont communs. Ils se présentent sous la forme d'un miroir incliné à 45 sur la direction longitudinale. Un tel dispositif constitue un dispositif de détection de niveau ou de mesure de la hauteur des boues accumulés au fond d'un réceptacle tel qu'une fosse septique. Cependant, le dispositif est applicable pour des cas analogues. 6 2731272 Selon un autre aspect, l'invention concerne un réceptacle tel qu'une fosse septique ou autre application analogue, destinée à recevoir des milieux fluides notamment des boues accumulées au fond et de l'eau décantée en surface, auxquel est associé au moins un dispositif tel que précédemment mentionné. Ce dispositif est soit amovible, soit associé à demeure au réceptacle. Dans ce cas, il peut être prévu plusieurs dispositifs dont les lignes transversales reliant les moyens d'émission de réception sont placés à des niveaux différents. Enfin, l'invention concerne un procédé de détection du niveau des boues accumulées au fond d'un réceptacle tel que précédemment défini et ce grâce à un dispositif tel que précédemment décrit. Dans ce procédé, on dispose le dispositif verticalement au regard du réceptacle, par sa première extrémité. Puis, on enfonce progressivement le dispositif dans le réceptacle et son contenu. Lorsque l'on détecte un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées, on note la valeur (a) sur la première graduation. Cette valeur indique le niveau des boues par rapport au niveau de la surface libre du contenu du réceptacle. Selon un autre aspect, le procédé permet également de mesurer la hauteur des boues. Dans ce cas, on continue à enfoncer le dispositif dans le réceptacle jusqu'à ce que 7 2731272 les extrémités libres des premier et second tronçons de tube touchent le fond. On note alors la valeur (b) sur la seconde graduation. On obtient, par la différence (b) - (a), la valeur de la hauteur des boues. Les autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui suivra en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique, en élévation, du dispositif selon l'invention dans un mode de réalisation. La figure 2 est une vue schématique, partielle, en coupe axiale, à plus grande échelle, du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique en coupe par un plan vertical illustrant la mise en oeuvre du dispositif dans le cas d'un réceptacle contenant des boues au fond et au-dessus de l'eau décantée. L'invention concerne donc un dispositif 1 qui, d'une façon générale, assure le repérage de la position de la séparation S entre deux milieux fluides M1 et M2 présentant des caractéristiques physiques spécifiques différentes. De façon plus spécifique, le dispositif 1 constitue un dispositif de détection du niveau ou de mesure de la hauteur des boues accumulées au fond d'un réceptacle 2 tel qu'une fosse septique. Dans ce cas, le milieu M1 est constitué par lesdites boues et le milieu M2 par de l'eau décantée. 8 2731272 Les boues du milieu M1 reposent sur le fond 3 du réceptacle. L'eau décantée du milieu M2 est située au- dessus des boues M1 et définit la surface libre 4 du contenu M1/M2 du réceptacle. Entre les boues du milieu M1 et l'eau décantée du milieu M2 il existe une séparation S. On admet, dans la réalisation qui est décrite que le fond 3 est sensiblement plan et horizontal et que la surface est elle-même sensiblement plane et horizontale. Toutefois, l'invention est applicable lorsque tel n'est pas exactement le cas. Par ailleurs, l'invention concerne également des applications analogues & la fosse septique ainsi que plus généralement à d'autres milieux fluides. Les caractéristiques physiques qui sont considérées pour les milieux M1 et M2 sont, en l'occurrence, des caractéristiques optiques notamment la transparence ou l'opacité. Le dispositif 1 comporte d'abord un support 5. Ce support 5 est rigide. Il est étendu le long d'une direction longitudinale V. Lors de la mise en oeuvre du dispositif dans le cas d'une fosse septique, la direction longitudinale V est la direction verticale. Dans la réalisation représentée sur les dessins, le support 5 comprend un tube principal 6 prolongé et terminé vers sa première partie extrême 7 par un premier et un second tronçons de tubes 8, 9. 9 2731272 Le tube 6 et les tronçons de tubes 8, 9 s'étendent en direction longitudinale. Les deux tronçons de tubes 8, 9 sont parallèles entre eux et écartés l'un de l'autre. Un espace libre 10 étant ménagé entre eux. Le tube 6 et le second tronçon de tube 9 sont coaxiaux tandis que le premier tronçon de tube 8 est écarté de l'ensemble colinéaire formé par le tube 6 et le second tronçon de tube 9. A cet effet, il est prévu un coude 11 entre le premier tronçon de tube 8 et l'interface entre le tube 6 et le second tronçon de tube 9. Les deux tronçons de tube 8, 9 sont fermés par des bouchons 12 vers leurs extrémités libres et notamment à leurs extrémités libres respectivement 13, 14. Ces deux extrémités libres 13, 14 sont situées dans un même plan P transversal par rapport à la direction longitudinale V. Dans la réalisation qui vient d'être décrite, le tube 6 et les tronçons de tubes 8, 9 sont en communication intérieure les uns avec les autres. De plus, le tube 6 s'étend dans la direction longitudinale V sur une longueur substantielle nettement plus grande que celle des premier et second tronçons 8, 9. Par exemple, les tubes 6, tronçons de tubes 8, 9 peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 40 mm environ. Les deux tronçons de tubes 8, 9 peuvent avoir une longueur de l'ordre de 15 cm tandis que le tube 6 peut avoir une longueur de l'ordre de lm50. Enfin, l'écartement entre les deux tronçons de tube 8, 9 peut être de l'ordre de 7 cm. 2731272 Ces données sont purement indicatives d'une réalisation ayant donné toute satisfaction. Le cas échéant, le support 5 et notamment le tube 6 peut être télescopique. A cet effet, il est alors réalisé en plusieurs parties. Ces parties sont associées entre elles à demeure ou non (non représenté). Le dispositif 1 comporte en deuxième lieu des moyens 15 d'émission d'ondes et des moyens 16 de réception d'ondes. Les moyens 15 et 16 sont renfermés respectivement par les premier et second tronçons de tube 8, 9. Les moyens d'émission et de réception d'ondes 15, 16 sont donc portés par le support 5 vers sa première partie extrême libre 7. Ces moyens d'émission et de réception d'ondes 15, 16 sont dirigés selon un même axe 17 s'étendant parallèlement à une direction transversale H orthogonale à la direction longitudinale V. Dans la mise en oeuvre envisagée, la direction transversale H est donc horizontale. Les deux tronçons de tube 8, 9 sont pourvus chacun d'une fenêtre 18, 19, respectivement disposés latéralement. Les deux fenêtres 18, 19 sont tournées vers l'espace 10 et ont pour axe l'axe 17. Les moyens d'émission 15 et de réception 16 sont placés en regard des fenêtres correspondantes 18, 19. il 2731272 Les fenêtres 18, 19, protégées, sont aptes au passage des ondes émises/reçues par les moyens d'émission , de réception 16. Le dispositif 1 comporte, en troisième lieu, des moyens 20 de transmission des ondes reçues par les moyens de réception 16. Ces moyens de transmission 20 sont logés dans le second tronçon 9, respectivement le tube 6. Les moyens de transmission 20 assurent la transmission des ondes reçues par les moyens de réception 16 le long du support 5 et jusque vers sa seconde partie extrême 21 opposée au deux tronçons 8, 9. Les ondes émises, reçues, transmises grâce aux moyens 15, 16, 20 sont choisies pour avoir des caractéristiques physiques fonction des caractéristiques physiques spécifiques du milieu fluide M1, M2 o se trouvent les moyens d'émission 15, de réception 16. Dans la réalisation considérée plus spécialement, les moyens d'émission 15, de réception 16 et de transmission 20 sont de type optique. Par ailleurs, il est prévu des moyens 22 de renvoi des ondes reçues par les moyens de réception 16 le long de l'axe 17 de direction transversale selon une direction longitudinale correspondant à l'axe du second tronçon de tube 9 et du tube 6. Dans la réalisation représentée sur la figure, les moyens de réception 16 et les moyens de renvoi 22 sont communs et se présentent sous la forme d'un miroir incliné à 45 sur la direction longitudinale V. Ce miroir fait 12 2731272 aussi partie des moyens de transmission 20. De plus les moyens d'émission 15 se présentent sous la forme de moyens d'émission d'une lumière blanche. Dans ce cas, ces moyens 15 comportent une source lumineuse 15a et des moyens d'alimentation électrique de celle-ci, non représentés. Compte tenu de la structure qui vient d'être décrite, il apparaît que les moyens d'émission 15 et de réception 16 sont écartés l'un de l'autre d'une distance connue et séparés par l'espace libre 10 dans lequel peut se trouver le milieu M1, M2. Le dispositif i comprend également des moyens d'analyse 24 des ondes transmises par les moyens 20. Ces moyens d'analyse sont situés vers la seconde extrémité 21 voire même en aval c'est-à-dire au-delà. Le cas échéant, il peut être couplé à ces moyens d'analyse des moyens d'information 25 visuels ou sonores qui sont rendus actifs lorsque les moyens d'émission et de réception 15, 16 passent d'un milieu à l'autre en franchissant la séparation S. Le cas échéant, il est prévu un leste 23 situé vers les premier et second tronçons 8, 9 notamment vers leurs extrémités libres 13, 14. Le support 5 comprend, sur sa longueur, en direction longitudinale V, deux graduations respectivement G1 et G2. Ces graduations sont des graduations en longueur. La première graduation G1 a comme zéro l'axe 17 et s'étend jusqu'à la seconde extrémité 21. La seconde graduation G2 a 13 2731272 comme zéro l'extrémité libre 13, 14 des premiers zéro tronçons 8, 9 et s'étend également vers la seconde extrémité 21. Les moyens d'analyse sont soit visuels, soit automatiques. Le dispositif décrit est tel que, les moyens d'émission 15 étant mis en oeuvre, le passage par les moyens d'émission et de réception 15, 16 et l'axe 17 de la séparation S se traduit par un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées. Ce changement permet de repérer la position de cette séparation S. L'invention concerne également un réceptacle tel que 2 auquel est associé un dispositif tel que 1. Le dispositif 1 est soit amovible, soit associé à demeure dans le réceptacle 2. Dans ce dernier cas, le réceptacle 2 peut comporter plusieurs dispositifs tels que 1 dont les axes 17 sont placés à des niveaux différents. L'invention concerne également un procédé de détection du niveau des boues M1 accumulées au fond du réceptacle 2 et de au moyen de dispositif 1 qui vient d'être décrit. A cet effet, on dispose le dispositif 1 avec sa direction longitudinale verticalement, au regard du réceptacle 2 et de son contenu M1, M2 la première extrémité 7 étant tournée vers la surface libre 4 et la seconde 14 2731272 partie extrême 21 étant placée au-dessus de la première partie extrême 7. On enfonce progressivement le dispositif 1 à partir de sa première partie extrême 7 dans le réceptacle 2 et son contenu M1, M2. Les moyens d'émission 15 étant mis en oeuvre, on détecte un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées lorsque l'axe 17 franchit la séparation S. On note alors la valeur (a) de la première graduation G1. Cette valeur (a) indique le niveau des boues M2 c'est-à-dire S par rapport au niveau de la surface libre 4. Ce procédé peut permettre également la mesure de la hauteur des boues. Dans ce cas, après avoir mesuré la valeur (a), on continue à enfoncer le dispositif 1 vers le fond 3 jusqu'à ce que ces extrémités libres 13, 14 touchent le fond 3. On note alors la valeur (b) sur la seconde graduation. Par la différence (b) - (a) on obtient la valeur de la hauteur des boues Ml. Les valeurs (a) et (b) sont mesurées à l'intersection de la surface libre 4. 2731272 REVENDICATIONS 1. Dispositif de repérage de la position de la séparation (S) entre deux milieux fluides (M1, M2) présentant des caractéristiques physiques spécifiques différentes comprenant un support (5), rigide, étendu le long d'une direction longitudinale (V); des moyens (15) d'émission d'ondes dans une direction transversale (17), portés par le support (5) vers une première partie extrême (7); des moyens (16) de réception des ondes émises par les moyens d'émission (15), portés par le support (5) vers la première partie extrême (7); les moyens d'émission et les moyens de réception (15, 16) étant écartés l'un de l'autre d'une distance connue le long d'une direction transversale (17) et par un espace libre (10) dans lequel peut se trouver le milieu (M1, M2); des moyens (20) de transmission des ondes reçues par les moyens de réception (16) le long du support (5) et jusque vers sa seconde partie extrême (21); les ondes émises, reçues, transmises étant choisies pour avoir des caractéristiques physiques fonction des caractéristiques physiques spécifiques du milieu fluide (M1, M2) o se trouvent les moyens d'émission et de réception (15, 16); des moyens d'analyse des ondes transmises situées vers la seconde partie extrême (21) du support ou en aval; de telle manière que le passage par les moyens d'émission et de réception (15, 16) de la séparation (S) entre les deux milieux (M1, M2) se traduit par un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'émission d'ondes, de réception, d'ondes et de transmission d'ondes (15, 16, 20) sont de type optique. 16 2731272 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre, des moyens d'information visuels ou sonores couplés aux moyens d'analyse, rendus actifs lorsque les moyens d'émission et de réception (15, 16) passent d'un milieu à l'autre. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il inclut des moyens (22) de renvoi des ondes reçues par les moyens de réception (16), le long d'une direction transversale (H) et selon une direction longitudinale (V). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support (5) se présente sous la forme d'un tube principal (6) s'étendant le long de la direction longitudinale (V), prolongée et terminée, vers sa première partie extrême (7), par deux tronçons de tubes (8, 9), de direction longitudinale (V) parallèles entre eux et écartés l'un de l'autre, le premier (8) renfermant les moyens d'émission (15) et le second (9) les moyens de réception (16), les deux tronçons (8, 9) étant fermés vers leurs extrémités libres (13, 14). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les deux tronçons de tubes (8, 9) ont leurs extrémités libres (13, 14) situées sensiblement dans un même plan transversal à la direction longitudinale (V). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé par le fait que le tube principal (6) et le second tronçon (9) sont coaxiaux. 17 2731272 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le premier tronçon (8) est relié au tube principal (6) par un coude (11). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le support (5) est télescopique en plusieurs parties associées entre elles à demeure ou non. 10. Dispositif selon la revendication (5), caractérisé par le fait qu'il comporte, en direction longitudinale, le long du support (5), deux graduations de longueur, la première graduation (G1) ayant comme zéro l'axe transversal (17) reliant les deux moyens d'émission et de réception (15, 16) et la seconde graduation (G2) ayant comme zéro l'extrémité libre (13, 14) des deux tronçons (8, 9). 11. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que chacun des premier et second tronçons de tube (8, 9) comporte une fenêtre latérale protégée (18, 19) apte à permettre le passage des ondes émises/reçues en regard de laquelle se trouvent respectivement les moyens d'émission (15) et les moyens de réception (16). 12. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte un leste (23) situé vers les premier et second tronçons (8, 9) notamment leurs extrémités libres (13, 14). 18 2731272 13. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens d'émission (15) sont des moyens d'émission de lumière blanche. 14. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de réception (16) et de renvoi (22) sont communs. 15. Dispositif selon la revendication 14 caractérisé par le fait que les moyens de réception et de renvoi (16, 22) comprennent un miroir incliné à 45 sur la direction longitudinale (V). 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait qu'il constitue un dispositif de détection de niveau ou de mesure de la hauteur des boues accumulées au fond d'un réceptacle (2), tel qu'une fosse septique. 17. Réceptacle tel qu'une fosse septique, destiné à recevoir des milieux fluides (M1, M2) notamment des boues accumulées au fond (3) et de l'eau décantée en surface, caractérisé par le fait que il lui est associé au moins un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 16. 18. Réceptacle selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le dispositif (1) est amovible. 19. Réceptacle selon la revendication 17, caractérisé par le fait que le dispositif (1) est associé à demeure au réceptacle (2). 19 2731272 20. Réceptacle selon la revendication 19, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs dispositifs (1) dont les axes transversaux (17) reliant les moyens d'émission et de réception (15), sont placés à des niveaux différents. 21. Procédé de détection du niveau des boues (M1) accumulées au fond d'un réceptacle (2) tel qu'une fosse septique au moyen d'un dispositif (1) selon la revendication (16) dans lequel on dispose le dispositif (1), verticalement, au regard du réceptacle (2) par sa première partie extrême (7); on enfonce progressivement le dispositif (1) dans le réceptacle (2) et son contenu (M1/M2); lorsque l'on détecte un changement significatif des caractéristiques physiques des ondes analysées, on note la valeur (a) sur la première graduation (G1) laquelle indique le niveau des boues par rapport au niveau de la surface libre (4). 22. Procédé de mesure de la hauteur des boues selon la revendication 21, dans lequel on continue à enfoncer le dispositif (1) dans le réceptacle (2) jusqu'à ce que ses extrémités libres (13, 14) touchent le fond (3); on note alors la valeur (b) sur la seconde graduation (G2); et on obtient par la différence (b - a) la valeur de la hauteur des boues (Ml).