Brevet FR2770879A1 — publié le 19990514

La présente invention concerne un siphon auto-amorçant, et plus particulièrement un dispositif combinant la capillarité et le siphon, notamment mais pas exclusivement, un dispositif pour arroser des plantes à partir d'une réserve d'eau. On connaît, pour arroser des plantes, des dispositifs fonctionnant sur le principe du château d'eau (brevets JP 011 24435 et US 1453 401). L'eau est prélevée à la base du récipient qui doit donc comporter des branchements prévus à cet effet. Le récipient conçu spécialement pour cet usage, présente donc l'inconvénient d'avoir un coût et un encombrement. On connaît des dispositifs fonctionnant par capillarité par exemple décrit dans le brevet français 1.493.029 ou dans le brevet allemand 93 19107, mais qui donnent un débit très réduit. II n'existe pas actuellement de dispositif d'arrosage qui combine en même temps'les avantages suivants: sans apport d'énergie, avec un débit réglable de 0 à plusieurs centaines de litres par jour, s'amorce et se réamorce facilement, à partir d'un réservoir quelconque (dont le niveau est supérieur au point d'écoulement), avec possibilité de voir l'eau qui s'écoule (ce qui est sécurisant pour l'utilisateur). La présente invention vise à procurer tous ces avantages. Le siphon auto-amorçant selon l'invention représenté fig. 2 comporte: un tube (9) en forme de U renversé qui contient une matière hydrophile (15). La branche descendante (8) du U (9) est prolongée par un tuyau (12) de section plus petite que celle du tube (9). Lorsqu'on plonge la branche montante (10) du U (9) dans un liquide (3) comme indiqué sur la fig. 2, le liquide pénètre dans la branche (10) chassant l'air qui s'échappe par l'extrémité ouverte du tuyau (12). Le liquide arrive au niveau (11) où il s'équilibre avec le niveau du lieu'ide dans le récipient. Ensuite, le liquide continue son ascension par capillarité, dans la matière hydrophile (15). Une fois le point haut (30) atteint, le liquide continue à mouiller la matière hydrophile en descendant dans la branche (8) du U. Lorsque le liquide arrive à l'entrée du tube (12) si celui-ci a une section suffisamment petite pour que la tension superficielle du liquide fasse obstacle à son passage, il s'accumule dans le réservoir (16) ainsi formé. Lorsque la hauteur du liquide accumulé est suffisante, pour que sa pression soit supérieure à la force de résistance due à la tension superficielle, le liquide est forcé de s'engager dans le tube (12) et le diamètre de celui-ci étant plus petit, il en résulte une colonne de liquide (20) d'une hauteur plus grande, donc une dépression plus importante. Cette colonne de liquide entraînée par son poids descend le long du tube (12) et provoque une aspiration qui amorce le siphon. A titre d'exemple non limitatif, on va décrire ci-dessous un exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2. Un tube (9) en matière plastique rigide de 50 cm de long et 12 mm de diamètre intérieur est recourbé en forme de U. II est rempli avec une matière hydrophile (15). On le met en position renversée et on plonge sa branche (10) dans un récipient (2) rempli d'eau. L'air s'échappant par l'autre extrémité du tube (9), l'eau monte dans la branche (10), jusqu'au niveau (11). Ensuite, par capillarité l'eau continue à monter pour franchir la partie haute (30) et redescendre dans la branche (8). Lorsque la matière hydrophile (15) est bien mouillée, l'eau se met à sortir goutte à goutte par l'extrémité (19) de la branche (8) du tube (9) (figure 1). Ce dispositif, semblable à celui décrit dans le brevet FR 1493 029 est utilisé pour l'arrosage goutte à goutte. Ce dispositif présente l'inconvénient de donner un débit très petit (de l'ordre de 1/4 de litre par jour), car il fonctionne uniquement par capillarité et non en siphon d'où la nécessité pour l'amorcer d'exercer une aspiration par exemple à la bouche ou avec une poire. Par contre le dispositif selon l'invention peut fournir des centaines de litres par jour, car il fonctionne en siphon auto-amorçant. En effet, l'invention propose (fig. 2) de prolonger la branche (8) du tube (9) par un tuyau (12) de diamètre intérieur plus petit que le diamètre du tube (9), par exemple 4 mm. Le tuyau (12) est raccordé au tube (9) par l'intermédiaire d'un bouchon (17) formant manchon, et éventuellement un robinet (14) (figure 3) destiné à régler le débit. Les tubes utilisés étant transparents, on observe les phénomènes qui se produisent. 1") Lorsqu'on plonge la branche (10) du U dans l'eau elle se remplit rapidement dans sa partie immergée jusqu'au niveau (11). 2") L'eau monte ensuite par capillarité et mouille complètement la matière hydrophile (15) (on peut d'ailleurs bien visualiser la progression de l'eau en utilisant une matière hydrophile qui change de teinte lorsqu'elle est mouillée, ou bien en colorant l'eau). 3 ) Des gouttes (19) tombent de la matière hydrophile et se regroupent à l'entrée (16) du tube (12). 4 ) Lorsque plusieurs gouttes sont tombées, l'eau commence à descendre dans le tube (12) sous forme d'une colonne d'eau (20) qui en descendant provoque une aspiration. 5 ) L'eau qui descend dans le tube (12) entraîne des bulles d'air. 6 ) Cet air est remplacé par de l'eau dont on voit monter le niveau dans la branche (10) du tube (9). 7 ) Lorsque le niveau de cette eau atteint le niveau supérieur (30), elle se déverse dans la branche (8) et alimente le tuyau (12) de façon beaucoup plus abondante qu'une simple mèche. 8 ) On constate que le débit dans le tube (12) devient important, et fonction de la hauteur de chute, car le dispositif fonctionne alors en siphon. 9 ) 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 ne présente aucun inconvénient, car dans cette branche, I'eau ruisselle, et la partie aspirante du siphon ne commence qu'au départ du tube (12). Le diamètre du tuyau (12) est de préférence inférieur ou égal à 6 mm. Des diamétres 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 dans le tuyau (12). En effet, l'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 tube (12). Par exemple avec une paroi interne légèrement dépolie, favorisant l'accrochage de l'eau, donc pouvant 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, I'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 ces conditions 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, 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 tube (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, le volume d'air à évacuer est important, ce qui augmente le temps d'amorçage. Un diamètre trop petit réduit le débit. Une bonne dimension est 10 mm, car elle permet d'introduire la matière hydrophile, sans trop serrer pour laisser passer des espaces. En effet, il 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 10 mm nous avons procédé aux 2 essais suivants: - Avec la matière hydrophile de 10 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 1,5 litres par heure soit 36 litres/jour. - Toutes choses égales par ailleurs on remplace la matière hydrophile de 10 mm par une de 8 mm de diamètre, on a alors un débit de 9 litres par heure soit 216 litres/jour. A travers le tube (9) transparent on voit l'eau circuler dans l'espace libre entre le tube (9) et la matière hydrophile. Puisqu'il est avantageux, lorsque le siphon est désamorcé, de conserver le plus d'eau possible à l'intérieur des tuyaux, 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 tube (12) (figure 3). 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 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. REVENDICATION Siphon auto-amorçant caractérisé par le fait qu'il se compose d'un tube en forme de U renversé à l'intérieur duquel se trouve de la matière hydrophile, le tube en U étant prolongé à sa partie descendante par un tuyau de diamètre notablement plus petit, de telle sorte que le liquide, par capillarité franchit le point haut du tube en U, puis descend jusqu'au tube de diamètre plus petit pour y constituer une colonne qui, entrainée par son poids provoque une aspiration amorçant le siphon.