Brevet FR2757910A1 — publié le 19980703

La présente invention concerne un siphon auto-amorçant, combinant la capillarité et le siphon, notamment mais pas exclusivement, un dispositif pour arroser des plantes à partir d'une réserve d'eau. II n'existe pas actuellement de dispositif d'arrosage qui combine en même temps les avantages suivants: Arrosage sans apport d'énergie, avec un débit réglable de O à plusieurs centaines de litres par jour, à amorçage et réamorçage facile et automatique du siphon, à partir d'un réservoir quelconque (2) dont le niveau est supérieur au point d'écoulement. La présente invention vise à procurer tous ces avantages. Pour obtenir ces résultats l'invention fonctionne selon le principe du siphon. La caractéristique essentielle de l'invention est que ce siphon est amorcé par une petite quantité de liquide apportée par capillarité le long d'une mèche, jusqu'à l'entrée d'un tuyau dans lequel il peut s'écouler en provocant une aspiration. La figure 1 représente un dispositif connu constitué d'un tube (9) en forme de U qui contient une matière hydrophile (15). Lorsqu'on plonge la branche (10) du U dans un liquide (3), sa partie immergée se remplit rapidement jusqu'au niveau (11). Le liquide monte ensuite par capillarité et mouille complètement la matière hydrophile (15). Le liquide entraîné par son poids dans la branche (8) du U, arrive à son extrémité et sort sous forme de gouttes (19). La figure 2 représente un dispositif selon l'invention, dans lequel la branche (8) du tube (9) est prolongée par un tuyau (12) de diamètre intérieur plus petit que le diamètre du tube (9). Les gouttes (19) de liquide tombent à l'entrée (46) du tuyau (12). Si le tuyau (12) a un diamètre suffisamment petit pour que le liquide ne ruisselle pas, celui-ci reste à l'entrée du tuyau (12) où il forme un bouchon. Lorsqu'une ou plusieurs gouttes sont tombées et que la hauteur de liquide est suffisante pour que sa pression soit supérieure à la force de résistance de la tension superficielle, le liquide est forcé de s'engager dans le tuyau (12) où il forme une colonne (20) qui descend, provocant une dépression. Cette dépression entraîne des bulles d'air qui descendent dans le tuyau. Les gouttes continuant à arriver à l'entrée du tuyau (12), des petites colonnes (20) de liquide se succèdent dans le tuyau (12) augmentant la dépression. Des bulles d'air s'intercalent entre les colonnes de liquide et s'évacuent à l'extrémité libre du tuyau (12). Cet air évacué est remplacé par du liquide dont le niveau monte dans la branche (10) du tube (9). Lorsque le niveau de ce liquide atteint le niveau supérieur (30), il se déverse dans la branche (8) et alimente le tuyau (12) de façon beaucoup plus abondante qu'une simple mèche. On constate que le débit dans le tuyau (12) devient important, et fonction de la hauteur de chute, car le dispositif fonctionne alors en siphon. Lorsque le système est stabilisé en régime de fonctionnement, il n'évacue plus de bulles d'air. On constate que dans la branche descendante (8) il reste de l'air, ce qui n'empêche pas le fonctionnement, car dans cette branche, le liquide ruisselle, et la partie aspirante du siphon ne commence qu'au départ du tuyau (12). Si le liquide est de l'eau, il faut un diamètre du tuyau (12) de préférence inférieur ou égal à 6 mm. Des diamètres du tuyau (12) de l'ordre de 2, 3 ou 4 mm fonctionnent très bien. Un diamètre de 5 ou 6 mm est moins favorable à la formation d'une colonne d'eau. En effet, I'eau a tendance à ruisseler, ce qui est sans effet sur l'amorçage du siphon. Ce défaut peut être en partie corrigé par le choix de la matière constituant le tuyau (12). Par exemple une paroi interne légèrement dépolie, favorise l'accrochage de l'eau, donc peut empêcher son ruissellement. Pour un diamètre du tuyau (12) inférieur à 2 mm l'écoulement de l'eau est plus difficile, et le volume d'air aspiré étant plus réduit, L'amorçage du siphon est plus long, plus aléatoire, voire même impossible pour un diamètre inférieur à 1 mm. Une autre caractéristique importante de l'invention est que, lorsque la matière hydrophile (15) est mouillée (soit que le siphon ait déjà servi, soit qu'on l'ait mouillé volontairement en trempant l'appareil dans l'eau), L'amorçage du siphon est beaucoup plus rapide. En effet, lorsqu'on plonge la branche (10) dans le liquide, celui-ci y pénètre et monte jusqu'au niveau (11), chassant l'air qui y était contenu. Cet air en s'échappant par la branche (8) et le tuyau (12) entraîne dans celui-ci quelques gouttes d'eau qui forment des colonnes qui accélèrent l'amorçage du siphon. De plus le temps qui aurait été nécessaire pour mouiller la matière hydrophile est supprimé puisque celleci est déjà mouillée. Dans le cas où on choisit de mouiller préalablement la matière hydrophile, on peut accélérer l'amorçage du siphon en augmentant la quantité d'eau retenue à l'intérieur de la branche (8) du U. Ce résultat peut être obtenu en augmentant la quantité de matière hydrophile contenue dans la branche descendante (8) du U. II pourra donc être intéressant d'augmenter le volume de la branche 8 par exemple en l'allongeant etlou en l'élargissant. On peut encore augmenter la quantité d'eau retenue à l'intérieur du dispositif grâce à une caractéristique importante de l'invention qui est que la branche (8) du tube (9) comporte à son extrémité un coude (32) et une petite partie horizontale (33) qui forme une chambre (34) destinée à conserver une réserve d'eau lorsqu'on a mouillé préalablement le dispositif ou lors du désamorçage du siphon (fig. 3 et fig. 4). Dans une autre variante, à l'intérieur de cette chambre (34) un prolongement (35) du tuyau (12) empêche une partie de l'eau de sortir lorsqu'en manipulant le système on incline la partie (33) par rapport à l'horizontale (fig. 5). II est intéressant que la longueur du prolongement (35) soit suffisante pour conserver assez d'eau dans la chambre (34) pour qu'il s'en écoule un peu par le tuyau (12) lors de la remise à l'horizontale de la partie (33). Cette eau, chassée dans le tuyau (12) par la pression lorsqu'on plonge la branche (10) dans la réserve d'eau, donne par sa chute une impulsion au démarrage du siphon (effet de starter). Avec ce dispositif, L'amorçage du siphon peut se faire même dans des conditions défavorables. Par exemple lorsque le niveau (11) du liquide est trop bas par rapport au niveau (30) pour un amorçage par capillarité, le siphon peut tout de même être amorcé en plongeant la branche (10) partiellement dans l'eau. En cas de désamorçage du siphon dû au manque d'eau dans le réservoir, cette caractéristique permet un réamorçage rapide dès que le niveau de l'eau remonte suffisamment. Ceci même après plusieurs semaines de sécheresse, car l'eau contenue à l'intérieur du tube a très peu de possibilité de s'évaporer. Variantes Le diamètre du tube (9) doit être supérieur à celui du tuyau (12), car il doit contenir la matière hydrophile, et de plus comporter suffisamment de vide pour laisser passer l'eau lorsque le siphon est amorcé. Avec un trop gros diamètre du tube 9, et plus particulièrement de la branche montante 10, le volume d'air à évacuer est important, ce qui augmente le temps d'amorçage. Un diamètre trop petit réduit le débit. Des essais ont été réalisés avec un diamètre de 12 mm qui permet d'introduire la matière hydrophile, sans trop la serrer. II est intéressant que la matière hydrophile ait un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur pour laisser un vide favorisant un bon débit d'eau lorsque le siphon est en fonctionnement. Avec un tube (9) de diamètre intérieur 12 mm nous avons procédé aux 2 essais suivants: - Avec la matière hydrophile de 12 mm de diamètre, qui rempli donc complètement le tube, un tuyau (12) de 4 mm de diamètre et une différence de hauteur de 80 cm, le débit est de 2 litres par heure. - Toutes choses égales par ailleurs on remplace la matière hydrophile de 12 mm par une de 10 mm de diamètre, on a alors un débit de 11 litres par heure. Si pour bien visualiser le fonctionnement on utilise un tube (9) transparent on voit l'eau circuler dans l'espace libre entre le tube (9) et la matière hydrophile. Dans des variantes de réalisation du dispositif selon l'invention, on peut délimiter de façon plus précise deux chemins pour l'eau (fig.6). La matière hydrophile entourée d'une enveloppe souple et imperméable, ouverte aux deux bouts, est introduite dans le tube (9) avec un jeu entre l'enveloppe souple et l'intérieur du tube (9). L'eau circule donc dans un premier chemin qui est la mèche enfermée dans son enveloppe ; Cette eau se déplaçant par capillarité arrive à l'entrée du tuyau (12) et sert à amorcer le siphon et ensuite lorsque le siphon est amorcé, I'eau circule principalement dans un deuxième chemin qui est l'espace délimité par l'intérieur du tube (9) d'une part et l'extérieur de l'enveloppe souple d'autre part. Le temps d'amorçage du siphon dépend entre autres de la quantité d'air à éliminer dans la branche montante (10) du tube (9). On a donc intérêt à ce que cette quantité d'air soit la plus petite possible, donc il vaut mieux bien délimiter le volume du chemin libre qui sert à l'écoulement de l'eau aspirée. Pour ce faire, dans une autre variante (fig. 3), on utilise un tuyau (31) d'un diamètre sensiblement inférieur au diamètre intérieur du tube (9) et qui est placé à l'intérieur de celui-ci, sur toute la longueur de la matière hydrophile. La matière hydrophile comblant le reste du vide entre le tube (9) et le tuyau (31). Dans l'exemple représenté sur la fig. 3, qui est le meilleur mode de réalisation de l'invention, le tube (9) a un diamètre de 12 mm, et le tuyau (31) un diamètre de 4mm, égal à celui du tuyau (12). Le tuyau (31) qui sert de chemin pour l'écoulement de l'eau aspirée est ainsi capable de fournir le débit nécessaire pour alimenter le tuyau (12), tout en ayant un volume intérieur petit. La matière hydrophile occupe l'espace entre le tube (9) et le tuyau (31), ainsi la quantité d'air à éliminer est réduite d'où un amorçage plus rapide et un débit plus important. Dans ce dispositif on peut prévoir à l'entrée du tube (9) un espace (38) entre le bouchon (17) d'une part et la matière hydrophile et le tuyau (31) d'autre part. Ceci afin de permettre à l'eau d'alimenter les 2 chemins. Pour éviter le risque d'obstruction du tuyau (31) on peut remplacer le bouchon (17) par une grille ou un tampon de mousse. Dans une autre variante le tuyau (31) peut être double ou multiple de façon à accroître le débit. Dans une autre variante le tuyau (31) peut être prolongé à l'extérieur du tube (9) du côté de la branche (10) de façon à pouvoir aller aspirer le liquide dans un point plus profond du récipient (2). Dans une autre variante représentée figure 13, le tuyau (31) est placé à l'extérieur du tube (9) et il est raccordé soit dans la chambre (34) soit directement dans le prolongement du tuyau (12), grâce à un raccord en forme de T ou un robinet (14). Pour empêcher le désamorçage du siphon qui serait provoqué par de l'air entrant dans le tube (9) et passant à travers de la matière hydrophile, on peut prévoir un dispositif qui ferme le tube (9) lorsque le niveau de l'eau baisse au point de risquer de ne plus immerger l'entrée du tube (9), tout en laissant ouvert le tuyau (31). Si le tuyau (31) est extérieur au tube (9) il est facile de prévoir à l'entrée de la branche un clapet à flotteur (42) qui se ferme lorsque l'eau atteint un niveau prédéterminé (fig. 13). Lorsque le siphon est amorcé et que le clapet à flotteur (42) est fermé, le siphon reste en action tant que le niveau (11) du liquide ne descend pas au dessous de l'extrémité (43) du tuyau (31). Dans une autre variante représentée fig. 7, le tuyau (31) et le tuyau (12) sont formés d'un seul tube continu. Un ou plusieurs trous (36) sont pratiqués dans ce tuyau dans sa partie traversant la chambre (34). Lorsque, par capillarité, à travers la matière hydrophile, l'eau arrive dans la chambre (34) et la remplit jusqu'à atteindre le ou les trous (36), elle s'engage dans le tuyau (12), en descendant, elle provoque une aspiration dans le tuyau (31). L'eau se met alors à circuler dans le tuyau (31) pour alimenter le tuyau (12). Le siphon se met à fonctionner. Une caractéristique importante du dispositif représenté sur la figure 3 est que le tuyau (31), une fois qu'il est rempli d'eau fonctionne en siphon tant que le niveau (11) du liquide dans le réservoir est supérieur au niveau de sortie du tuyau (31). On a donc un siphon constitué par le tuyau (31) et dont le potentiel d'aspiration s'ajoute à celui du tuyau (12). Ceci est intéressant lorsque la hauteur de chute disponible est petite, (par exemple si le réservoir est un réservoir de chasse d'eau de W-C, et que les plantes à arroser sont des bacs disposés sur le sol). Dans tous les cas cités plus haut, on peut disposer un robinet (14) sur le tuyau (12), de façon à pouvoir régler le débit. Dans une variante de réalisation, la matière hydrophile (15) peut être une matière granuleuse telle que du sable. Pour laisser passer l'eau, cette matière granuleuse ne doit être que légèrement compactée. Il en résulte qu'elle peut bouger à l'intérieur du tube (9), ce qui produit un espace vide, et l'eau ne franchit pas cette discontinuité. Pour éviter cet inconvénient, une caractéristique importante de l'invention est que le sable est stabilisé à l'intérieur du tube grâce à une structure qui le maintient en place. Dans l'exemple de réalisation représenté fig.8, le sable est stabilisé grâce à un tube en grillage semi-rigide (par exemple du plastique) de mailles comprises entre 2 et 6 mm introduit à l'intérieur du tube (9). Mais d'autres dispositifs peuvent être utilisés, par exemple une paroi interne du tube rendue rugueuse, ou revêtue de picots (fig; 9), de saillies, ou de cannelures. II est avantageux que le tube rempli de sable soit transparent pour pouvoir contrôler si il est bien rempli avec la matière granuleuse. Dans le cas de la figure 10, la matière granuleuse (15) est stabilisée par un élément (5) en plastique semi-rigide formé à partir d'un feuillard qui a été torsadé, et qui est ensuite introduit dans le tube. Ce feuillard torsadé est suffisamment souple pour pouvoir être introduit dans la crosse et suivre ses courbures. Le feuillard de la figure 10 a une largeur de 10 mm. II est réalisé avec un thermoplastique qui est torsadé à chaud pour obtenir une forme hélicoïdale de pas égal à 16 mm. II est introduit à l'intérieur d'une crosse d'un diamètre intérieur de 12 mm. Il existe un léger jeu entre les bords du feuillard torsadé (5) et l'intérieur du tube. La matière granuleuse est ensuite introduite facilement à l'intérieur du dispositif car elle tourne autour de la spirale. Le tube formant la crosse des exemples précédents est fermé à ses deux extrémités par des filtres hydrophiles par exemple un tampon en mousse 16 dont les canaux sont de dimensions inférieures à celles des grains les plus petits de la matière granuleuse. Ces filtres hydrophiles sont maintenus en place par des bouchons (17) comportant en leur centre une ouverture (18). L'ouverture de l'un des deux bouchons est de dimension compatible avec la vanne (14) qui vient s'emboîter dedans. Puisqu'il est avantageux, lorsque le siphon est désamorcé, de conserver le plus d'eau possible à l'intérieur du tube, afin d'accélérer le réamorçage, le tube (9) est fermé à ses extrémités par des bouchons (17) comportant seulement un trou de diamètre égal à celui du tuyau (12) (figure 11). Le siphon auto-amorçant objet de l'invention est utilisé dans de nombreux cas où on a besoin d'amener un liquide contenu dans un récipient (2) vers un ou plusieurs autres points de distribution. Le siphon selon l'invention est destiné à l'arrosage de végétaux, par exemple à partir d'un réservoir à niveau constant, type chasse d'eau - le débit étant réglé grâce au robinet (14) de zéro à plusieurs centaines de litres par jour, selon la quantité de plantes à arroser. L'extrémité du tuyau par laquelle l'eau s'écoule peut être prolongée par un tuyau poreux qui peut être vide, ou rempli de sable. Ainsi l'écoulement ne se fera pas en un seul point, mais sur toute la longueur du tuyau poreux. Ceci sera destiné à l'arrosage de récipients de forme allongée, tels que jardinières. Le tuyau poreux peut être en textile ou caoutchouc de façon à être souple. Le dispositif objet de l'invention peut aussi servir de trop plein pour des récipients par exemple les aquariums, ou simplement pour les vidanger. Le tube (9) peut être un tuyau souple contenant de la matière hydrophile, qui est éventuellement traversée par un tuyau (31). II peut alors être utilisé pour vider des flaques d'eau sur des terrasses (82) figure 12. La partie (10) du tuyau (9) peut alors être mise à courir sur la terrasse jusqu'au point le plus bas de cette terrasse, l'autre partie (8) prolongée par le tuyau (12) étant mise à pendre à l'extérieur de la terrasse. Ce dispositif peut être utilisé de même pour vider les flaques sur des bâches, par exemple de piscine. Le tube (9) est réalisé en matière rigide ou semi-rigide ; mais il peut aussi être réalisé en matière souple lui permettant d'adapter la forme du U renversé à la forme du récipient. REVENDICATIONS 1 - Siphon auto-amorçant formé d'un tube (9) dont la forme est proche de celle d'un U renversé, à l'intérieur duquel se trouve de la matière hydrophile, caractérisé par le fait que la branche (8) du tube (9) est prolongée par un tuyau (12) de diamètre plus petit que le diamètre du tube (9), de telle sorte que lorsque l'autre branche (10) du tube (9) est plongée dans un récipient (2) contenant un liquide (3), et que celui-ci remplit la branche (10) du tube (9) jusqu'au niveau supérieur (11) dudit liquide, puis continue son ascension par capillarité pour franchir le point haut (30) du tube (9) et redescendre dans la branche (8) jusqu'au tuyau (12), il y forme des colonnes (20), qui entraînées par leur poids provoquent une aspiration amorçant le siphon, si le niveau de sortie du tuyau (12) est plus bas que le niveau (11) du liquide. 2 - Siphon selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le tube (9) est en matière souple lui permettant d'adapter la forme du U renversé à la forme du récipient (2). 3 - Siphon selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le tube (9) est en matière rigide ou semi-rigide. 4 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il est prévu 2 chemins séparés pour la circulation de l'eau un chemin contenant la matière hydrophile dans lequel l'eau circule par capillarité; un chemin libre dans lequel s'écoule la plus grande partie de l'eau qui est aspirée lorsque le siphon est amorcé. 5 - Siphon selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le chemin libre est constitué par l'espace délimité entre la paroi interne du tube (9) et la matière hydrophile, éventuellement contenue dans une enveloppe étanche ouverte aux deux bouts. 6 - Siphon selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le chemin libre est constitué par un ou plusieurs tuyaux de diamètre notablement plus petit que celui du tube (9), et circulant à l'intérieur ou à côté de la matière hydrophile. 7 - Siphon selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le chemin libre est constitué par un tuyau (31) placé à l'extérieur du tube (9), et raccordé ensuite au tuyau (12) ou à la chambre (34). 8 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la branche (8) du tube (9) comporte à son extrémité un coude (32) et une petite partie horizontale (33) qui forme une chambre (34) destinée à conserver une réserve d'eau lors du désamorçage du siphon. 9 - Siphon selon la revendication 8 caractérisé par le fait que à l'intérieur de la chambre (34) un prolongement (35) du tuyau (12) permet de conserver une partie de l'eau dans la chambre (34). 10 - Siphon selon la revendication 8 caractérisé par le fait que les tuyaux (31) et (12) sont formés d'un seul tube continu, comportant au niveau de la chambre (34), un ou plusieurs trous (36) permettant au liquide arrivant par capillarité dans la chambre (34) d'entrer dans le tuyau (12). 11- Siphon selon l'une quelconque des revendications 5 à 10 caractérisé par le fait que le tuyau (31) est prolongé à l'extérieur du tube (9) du côté de la branche (10) de façon à pouvoir atteindre un point plus profond du récipient (2). 12 - Siphon selon la revendication précédente caractérisé par le fait q'il est prévu un moyen pour obturer le tube (9) tout en laissant ouvert le tuyau (31), lorsque le liquide baisse et approche le niveau de l'entrée du tube (9). 13 - Siphon selon la revendication précédente caractérisé par le fait que le tuyau (31) étant placé à l'extérieur du tube (9), un clapet à flotteur (42) ferme l'entrée de la branche du tube (9) lorsque le liquide atteint un niveau prédéterminé. 14 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le volume de tout ou partie de la branche descendante (8) est augmenté en l'allongeant etlou en l'élargissant, de façon à contenir plus de matière hydrophile, afin de constituer un réservoir pour le liquide destiné au réamorçage du siphon. 15- Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la matière hydrophile est de la matière granuleuse telle que du sable. 16 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que la matière granuleuse est stabilisé à l'intérieur du tube (9) par une structure telle que grillage, torsade, picots ou saillies ou cannelures. 17 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le diamètre du tuyau (12) est compris entre 1 et 6 mm. 18 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le diamètre du tuyau (12) est de 2, 3 ou 4 mm. 19 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le diamètre du tuyau (12) est proche de 4mm. 20 - Siphon selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'on dispose sur le tuyau (12) un robinet permettant de régler le débit.