Brevet FR2792015A1 — publié le 20001013

] 2792015 La présente invention concerne un dispositif destiné à assurer le curage des tuyaux collecteurs d'effluents urbains de grand diamètre. Il existe à l'heure actuelle un équipement conçu à la fin du siècle dernier, pour remplir cette fonction et qui est dénommé par les spécialistes notamment les égoutiers" wagon bi-boule ". Ce dispositif, utilisé en particulier pour le curage des collecteurs de la Ville de Paris, est constitué d'un châssis métallique, conçu de manière à pouvoir rouler sur les banquettes des collecteurs et qui est muni en son centre, d'un caisson dont la partie postérieure joue le rôle d'une plaque d'obturation du canal d'écoulement des effluents situé entre les banquettes du collecteur (un tel canal est dénommé cunette par les spécialistes). L'effluent s'accumule derrière cette plaque, ce qui provoque une élévation du niveau et un effet moteur résultant de la pression due à l'accumulation de l'effluent en amont du wagon bi-boule, ce qui fait avancer celui-ci. Le caisson est pourvu de deux conduits semi-cylindriques positionnés sur sa face inférieure et dans lesquels peuvent se déplacer deux boules en bois de grand diamètre. Lors de l'avancement du dispositif, le courant de l'effluent s'écoule au- dessous du caisson, il est canalisé vers les deux conduits semicylindriques et il rencontre les deux boules en bois, ce qui se traduit par une restriction considérable au passage de l'effluent et par conséquent, par un accroissement de la vitesse et de la pression et donc de l'énergie de fluidisation des dépôts accumulés au fond des collecteurs. On comprend que c'est ce courant de l'effluent, à proximité du fond de la cunette (puisque les boules en bois flottent et obstruent la partie supérieure des conduits semi-cylindriques) et dirigé vers l'aval du dispositif qui est utilisé pour " saper " et désagréger les dépôts accumulés au fond de la cunette et qui obstruent cette dernière, ceux ci étant ainsi repoussés vers l'aval au fur et à mesure de l'avancement du dispositif. Bien que dans l'ensemble, ce dispositif fort ancien donne satisfaction, il présente cependant un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels on peut citer notamment les suivants: - en raison de nombreux frottements, dus en particulier à des bavettes d'étanchéité et aux galets de guidage qui sont prévus au niveau du caisson, le dispositif ne peut fonctionner que durant les périodes de forts débits d'effluents, 2 2792015 c'est-à-dire essentiellement le matin entre 7 heures et 11 heures. Le reste du temps, le dispositif de curage reste à l'arrêt dans le collecteur, amarré par des chaînes, pour des raisons de sécurité, (cas de fortes pluies sur réseau unitaire); - en cas de forts débits venant de l'amont du dispositif, celui-ci a tendance à " piquer du nez ", ce qui entraîne un " labourage " des parois du collecteur par les cornières du châssis et par des socs (ou bêches) situés à l'avant du dispositif et dont le rôle est d'assurer le contact avec la masse de matières accumulées dans la cunette et devant être curées par le dispositif, ces socs (ou bêches) permettant d'ajuster la vitesse de progression du dispositif à la nature des dépôts à curer, - la surveillance du dispositif et les nombreuses interventions manuelles qui sont nécessaires pour éviter les blocages et les encrassements imposent la présence de quatre égoutiers, en permanence, pendant la période d'utilisation du dispositif, - enfin, il arrive que le dispositif, à l'arrêt, rompe ses chaînes d'amarrage, par i5 suite de sur-débits dans les collecteurs, occasionnés par exemple par des orages (on a observé lors de pluies violentes des débits pouvant aller jusqu'à 15m3/sec.). Pour toutes ces raisons, la présente invention se propose de perfectionner la technique ci-dessus en apportant un nouveau dispositif de curage permettant notamment d'allonger la disponibilité du dispositif (environ 20 heures par jour) au lieu de seulement 4 heures dans le cas du dispositif actuellement utilisé) et qui peut être à même d'exploiter de petits débits, tout en étant suffisamment fiable pour ne pas nécessiter une surveillance en continu permettant ainsi d'économiser du personnel. En conséquence, la présente invention concerne un dispositif de curage comportant un châssis métallique muni de roues latérales prenant appui sur les banquettes du collecteur et d'une plaque d'obturation ou vanne, du canal d'écoulement des effluents, situé entre lesdites banquettes, ou cunette, de manière que l'eau s'accumulant derrière ladite vanne créée un effet moteur faisant avancer le dispositif, ce dernier comportant en outre des moyens pour accélérer le courant d'effluents et pour canaliser ledit courant, en le faisant passer à proximité du fond de la cunette, ce courant étant utilisé pour " sapper " les accumulations de dépôts obstruant partiellement cette dernière, assurant ainsi le curage, ce dispositif étant caractérisé en ce que: lesdits moyens pour accélérer et canaliser le courant 3 2792015 d'effluents assurant le curage consistent en une étrave lestée positionnée à l'avant dudit châssis et qui est montée à la partie inférieure d'un cadre mobile pivotant par rapport audit châssis et sur lequel ladite vanne est également montée, à pivotement sur un axe horizontal solidaire dudit cadre mobile, et, en position d'exploitation normale elle est maintenue appuyée contre le cadre mobile. Selon l'invention, la partie mobile inférieure de ladite étrave lestée est conformée de manière à s'adapter au profil de la cunette en laissant une lumière entre elle et la cunette. Selon l'invention, la distance séparant l'étrave du fond du collecteur est constante sur toute la largeur de l'étrave. 0 Selon une caractéristique de la présente invention, ladite étrave lestée est constituée en partie inférieure d'un élément en forme d'arc de tore et en partie supérieure d'un élément semi cylindrique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le cadre mobile est muni d'un flotteur, en partie supérieure pour ajuster en continu la position en hauteur de ladite étrave. Selon un mode de réalisation de l'invention, le châssis est muni en partie arrière d'un aileron dont la forme, le poids et l'orientation sont déterminés de façon à lester la partie arrière du dispositif et à accroître sa stabilité. Selon un autre mode de réalisation de cette invention, le dispositif comporte, à l'avant du châssis, une grille fixe constituée d'un arceau disposé à sa base et d'une pluralité de barreaux, de préférence verticaux, reliant ledit arceau au châssis et assurant la rigidité de la grille, cette dernière assurant notamment le cisaillement du dépôt de sédiments accumulés dans le collecteur à curer. Selon l'invention, le châssis peut être également pourvu de deux jeux d'ailettes latérales positionnées de manière que leur partie inférieure soit au niveau de la surface des banquettes du collecteur, ces ailettes assurant le maintien du plan d'eau en amont du dispositif, étant munies de moyens permettant leur effacement le long du châssis. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins: 4 2792015 - La figure 1 est une vue en perspective de dessus du dispositif objet de l'invention sans le flotteur et avec sa vanne en position ouverte. - La figure 2 est une vue en perspective de dessous de ce même dispositif et, - La figure 3 est une vue similaire à la figure 1 mais représentant le dispositif selon l'invention avec son flotteur et la vanne en position fermée. En se référant aux dessins on voit que le dispositif selon cette invention comporte, dans cet exemple de réalisation non limitatif, trois éléments principaux: - un châssis désigné dans son ensemble par la référence 10, de préférence démontable qui est muni de roues telles que 12 positionnées de manière à reposer o sur les banquettes du collecteur à curer et de galets tels que 13 qui assurent un guidage latéral du dispositif en étant maintenus en contact du canal d'écoulement des effluents situé entre les banquettes du collecteur, c'est-à-dire de la cunette. - un ensemble mobile ou barrage mobile, qui est constitué d'un cadre métallique 15 mobile par rapport au châssis 10, ce cadre portant en partie inférieure une étrave lestée 16 et en partie supérieure, un flotteur 17 (voir la figure 3). Sur ce cadre 15 est également montée la plaque d'obturation ou vanne 18 qui peut pivoter sur ledit cadre par l'intermédiaire d'un axe 19 (figure 2) et, - une grille 20 (ou bêche) fixée à l'avant du dispositif, en avant ou en arrière de l'essieu des roues avant 12 et qui est conçue de manière à assurer la désagrégation des dépôts d'effluents accumulés au fond de la cunette. On décrira maintenant, de façon détaillée, les éléments principaux du dispositif mentionnés ci-dessus. Le châssis 10 repose sur les banquettes du collecteur à curer et sa largeur est choisie en fonction de l'espace séparant lesdites banquettes. Ses roues 12 assurent le déplacement du dispositif en roulant sur les banquettes. Le guidage latéral du châssis 10 est assuré par l'intermédiaire des galets tels que 13 qui sont au contact de la cunette et qui permettent en outre au dispositif de curage de franchir les courbes. A sa partie arrière (en considérant le sens d'écoulement des effluents et donc le sens de déplacement du dispositif de curage), le châssis 10 est muni d'un aileron 21 qui est conçu de manière à augmenter la stabilité du dispositif, notamment en temps de crue. A cet effet, la forme, I'orientation et le poids de l'aileron 21 sont choisis de manière à assurer le lestage du dispositif et à empêcher qu'il 2792015 L'ensemble mobile a pour fonction de constituer un barrage mobile de manière que l'effluent accumulé derrière lui assure d'une part le déplacement du dispositif de curage et d'autre part, le curage du collecteur. Pour remplir ces fonctions, on a vu que cet ensemble mobile comportait essentiellement un cadre métallique mobile 15, une étrave 16 (qui remplace les boules du dispositif antérieurement connu décrit cidessus) un flotteur 17 et des jeux d'ailettes latérales telles que 22. En régime de débit normal, hors crue, cet ensemble ou barrage mobile permet d'adapter automatiquement le dispositif de curage selon l'invention au débit de I'effluent dans le collecteur en maintenant une différence de niveau amont/aval constante. En régime de crue, ce barrage mobile assure la stabilité du dispositif de curage: à partir d'un seuil de débit préalablement déterminé, la vanne 18 montée à pivotement sur le cadre mobile 15 s'efface (voir la figure 1) réduisant ainsi la surface de contact avec l'effluent et par conséquent la poussée hydrodynamique appliquée sur le dispositif. De même, les ailettes 22 sont montées sur articulation, ainsi qu'on le verra ci-après, de manière à pouvoir être rabattues le long du châssis à partir d'un second seuil de débit qui est supérieur au précédent. L'étrave 16 montée fixe à la partie inférieure du cadre mobile 15 est lestée et elle est donc toujours immergée dans l'effluent et sa partie inférieure est conformée de manière à s'adapter au profil de la cunette du collecteur. Dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré sur les figures, cette étrave 16 est constituée en partie inférieure d'un arc de tore 23 et en partie supérieure d'un demi-cylindre 24. On comprend que le passage, à l'origine du jet d'effluents assurant l'érosion de la butte de sédiments accumulés au fond de la cunette, est obtenu dans la lumière laissée libre entre la cunette et la partie inférieure de l'étrave 16. La distance de l'étrave 16 par rapport au fond du collecteur est constante sur toute la largeur du barrage mobile. Le jet produit est à veine plate immergée. Dans cet exemple de réalisation on prévoit un flotteur 17, (voir la figure 3) qui est fixé à la partie supérieure du cadre mobile 16. Ses dimensions sont déterminées de manière qu'il s'immerge dans l'effluent au fur et à mesure que le débit de ce dernier augmente. Tant qu'il n'est pas immergé, aucun effort horizontal ne s'exerce 6 2792015 sur lui, et, à mesure que son immersion augmente, il produit un couple de rappel qui s'oppose a l'effet d'enfoncement de l'étrave lestée 16. Le cadre 15 est relié au châssis par l'intermédiaire de quatre tirants tels que , 26, dont la longueur est réglable, ces tirants pouvant pivoter par rapport au châssis autour d'un axe d'articulation 27 situé au niveau de l'essieu arrière du châssis ainsi qu'on le voit clairement sur les figures 1 et 2. Le cadre métallique 15 peut donc tourner autour de cet axe d'articulation 27 ce qui permet de modifier la dimension de la lumière entre l'étrave 16 et la cunette et par conséquent, le débit d'effluent qui s'écoule sous le dispositif de curage. En situation normale, hors crue, la vanne 18 occupe la position illustrée par les figures 2 et 3 pour laquelle elle représente une surface de contact importante avec l'effluent, sur laquelle s'applique une partie importante de la poussée hydaulique totale s'exerçant sur le dispositif de curage selon l'invention. En situation de crue, la vanne 18 peut pivoter autour de son axe d'articulation 19, en principe dès que le point de l'application de la force résultant de l'impulsion hydraulique, dépendant des niveaux amont et aval, dépasse l'axe d'articulation 19. Selon l'invention, la position de cet axe 19 est déterminée en fonction des conditions prédéterminées de déclenchement du pivotement de la vanne. En position d'exploitation normale, la vanne 18 est maintenue appuyée contre le cadre 15 (figure 2) et l'on peut prévoir des moyens de sécurité maintenant la vanne dans sa position appuyée, ces moyens étant dévérouillés manuellement ou automatiquement par les utilisateurs.Par exemple, ces moyens peuvent être réalisés sous la forme de goupilles, devant être débloquées intentionnellement par les utilisateurs. On a vu que deux jeux d'ailettes latérales escamotables 22 sont prévus de chaque côté du châssis 10 de manière à compléter le barrage au dessus des banquettes. Ces ailettes 22 sont montées sur des axes d'articulation et elles peuvent être déplacées par exemple à l'aide de vérins tels que 28 de manière à pouvoir les replier le long du châssis 10 en situation de crue. Selon l'invention, ces ailettes, en situation normale d'exploitation (hors crue) sont déployées et leur effacement, le long des montants latéraux du châssis 10 est automatiquement déclenché au delà d'un certain seuil de débit prédéterminé susceptible de déstabiliser le dispositif. Selon l'invention, ces ailettes 22 peuvent être prolongées par des bavettes dont la configuration est déterminée de manière à réduire les fuites le long des banquettes 7 2792015 tout en laissant passer un petit débit d'effluent afin de nettoyer les banquettes, devant les ailettes, lors du déplacement du dispositif de curage. La grille ou bêche 20, qui dans cet exemple de réalisation non limitatif est prévue à l'avant du dispositif, en avant de l'essieu des roues avant 12 assure les fonctions suivantes: maintien d'une distance déterminée entre le dispositif et la butte de sédiments à désagréger, protection de l'étrave lestée 16 et cisaillement de la butte de sédiments. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les dessins, cette grille 20 est constituée d'un arceau disposé à sa base dont la forme est choisie de manière qu'elle épouse la courbure de la cunette et a joué le rôle d'un soc, et d'une pluralité de barreaux verticaux reliant l'arceau au châssis 10 et assurant la rigidité de ladite grille. On peut bien sûr envisager toute autre forme d'exécution pour autant qu'elle permet de remplir les fonctions ci-dessus. On décrira maintenant le fonctionnement du dispositif objet de l'invention. La position du cadre mobile 15 et des éléments qui lui sont associés formant le barrage mobile résulte d'un équilibre sous l'effet de cinq types d'actions i) poids du cadre mobile 15 et de l'étrave lestée 16 qui produit un couple dans le sens horaire; ii) impulsion hydrostatique sur l'étrave 16 qui produit un couple dans le sens anti-horaire. iii) impulsion hydraulique horizontale résultant de la différence de niveau amont/aval, cette impulsion étant située dans un plan qui passe en dessous de l'axe d'articulation 27 du cadre mobile 15, et se traduisant par un couple dans le sens anti-horaire. iv) effets hydrodynamiques autour de l'étrave lestée 16 et, V) impulsion sur le flotteur 17 qui produit un couple dans le sens anti- horaire. Lorsque le débit change, le niveau amont a tendance à varier ainsi que les actions mentionnées ci-dessus. Globalement cette variation se produit de façon à maintenir le niveau amont, en fermant ou en ouvrant la lumière entre la partie inférieure de l'étrave 16 et la cunette, ce qui conditionne le débit qui s'échappe vers l'aval et qui assure la désagrégation des buttes de sédiments. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir une adaptation automatique au débit de l'effluent. 8 2792015 On a vu que l'avancement du dispositif était obtenu grâce à la pression de l'effluent qui s'exerce sur lui. L'impulsion hydrostatique ainsi appliquée sur le barrage mobile constitue notamment par le cadre mobile 15 et la vanne 18 et sur les ailettes telles que 22 est transmise au châssis 10 et donc à la grille 20 qui s'enfonce et pénètre dans le sédiment jusqu'au moment o la résistance à la pénétration devient égale à la force appliquée. Au fur et à mesure que les sédiments sont enlevés par l'arceau de la grille 20 et par l'action abrasive du jet d'effluent sous pression passant au travers de la lumière entre la partie inférieure du flotteur 16 et la cunette, et que ces effluents sont entraînés vers l'aval, la résistance à la io pénétration diminue et le dispositif avance jusqu'à un nouveau point d'équilibre. Ainsi, I'avancement du dispositif selon l'invention est automatiquement contrôlé par la vitesse d'enlèvement des buttes de sédiments accumulées sur la cunette. Lorsque la grille 20 rencontre un obstacle lourd, la résistance à la pénétration augmente et le dispositif s'arrête. Les sédiments accumulés autour de cet obstacle sont progressivement remués sous l'effet du jet sous pression passant au travers de la lumière entre l'étrave 16 et la cunette, jusqu'au moment o toute la force hydrostatique est concentrée sur cet obstacle. A ce stade, deux situations peuvent se présenter: i) I'enlèvement du sédiment accumulé autour de l'obstacle est suffisant pour que ce dernier soit repoussé vers l'aval par le dispositif qui avance, éventuellement à une vitesse plus réduite; ii) le dispositif ne parvient pas à repousser l'obstacle et il s'arrête. Dans ce cas, une intervention manuelle est nécessaire pour enlever l'obstacle. Les avantages apportés par le dispositif objet de l'invention, vis à vis du dispositif antérieurement connu décrit ci-dessus sont notamment les suivants: - augmentation des performances du curage par: - une adaptation automatique du dispositif à une large gamme de débits couvrant notamment les variations des débits enregistrés sur une journée moyenne. Grâce à ses caractéristiques, le dispositif selon lI'invention s'adapte au régime hydraulique en créant et en maintenant une différence de niveau amont/aval qui est telle que l'impulsion hydraulique est suffisante pour le faire avancer; 9 2792015 - une amélioration de la capacité de contention des encombrants en avant du dispositif et éventuellement entraînement de ces débris encombrants; une augmentation de la stabilité du dispositif en situation de crue grâce d'une part, à une détection d'une situation de débit trop élevée et d'autre part, à une libération automatique des organes de rétention de l'effluent constituant le barrage mobile (vanne 18 et volets 18); - une adaptabilité à la géométrie variable des collecteurs notamment en ce qui concerne les courbes ainsi que les variations de profondeur de la cunette; - un fonctionnement purement mécanique ne faisant appel à aucune autre forme d'énergie que l'énergie hydraulique, qu'elle soit externe ou accumulée. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de mise en oeuvre décrits et/ou mentionnés ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes. Cet ainsi notamment que ce dispositif pourraît comporter isolément ou en combinaisons les éléments suivants: - une grille escamotable, située à l'arrière du dispositif et conçue de manière à éviter qu'un égouttier, tombé dans la cunette soit aspiré sous l'engin; - un frein de parking, par exemple manuel destiné à immobiliser temporairement le dispositif dans la galerie; - des bacs pour déchets encombrants positionnes à l'avant du dispositif. - une passerelle conçue de manière à franchir le dispositif, d'une rive à l'autre. 2792015 REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné à assurer le curage des tuyaux collecteurs d'effluents urbains comportant un châssis métallique (10) muni de roues latérales (12) prenant appui sur les banquettes du collecteur et d'une plaque d'obturation ou vanne (18), du canal d'écoulement des effluents, situé entre lesdites banquettes, ou cunette, de manière que l'eau s'accumulant derrière ladite vanne créée un effet moteur faisant avancer le dispositif, ce dernier comportant en outre des moyens pour accélérer le courant d'effluents et pour canaliser ledit courant, en le faisant passer à proximité du o fond de la cunette, ce courant étant utilisé pour " sapper " les accumulations de dépôts obstruant partiellement cette dernière, assurant ainsi le curage, ce dispositif étant caractérisé en ce que: lesdits moyens pour accélérer et canaliser le courant d'effluents assurant le curage consistent en une étrave lestée (16) positionnée à l'avant dudit châssis (10) et qui est montée à la partie inférieure d'un cadre mobile (15) pivotant par rapport audit châssis et sur lequel ladite vanne (18) est également montée à pivotement sur un axe horizontal (19) solidaire dudit cadre mobile (15), cette vanne, en position d'exploitation normale étant maintenue appuyée contre le cadre mobile (15). 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit cadre mobile (15) est relié au châssis (10) par l'intermédiaire de tirants (25, 26) de longueurs réglables, ces tirants pouvant pivoter par rapport au châssis autour d'un axe d'articulation (27) situés au niveau de l'essieu arrière du châssis (10). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que ladite étrave lestée (16) est conformée de manière à s'adapter au profil de la cunette en laissant une lumière entre elle et ladite cunette. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite étrave lestée est constituée en partie inférieure d'un élément en forme d'arc de tore (23) et en partie supérieure d'un élément semi- cylindrique (24). 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit cadre mobile (15) est muni d'un flotteur (17), en partie supérieure pour ajuster en continu la position en hauteur de ladite étrave (16). il 2792015 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit châssis (10) est muni en partie arrière d'un aileron (21) dont la forme, le poids et l'orientation sont déterminés de façon à lester ladite partie arrière et à accroître la stabilité. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une grille fixe (20) munie d'un arceau inférieur dont la forme épouse la courbure de la cunette, cet arceau étant relié audit châssis (10) par l'intermédiaire de barreaux. 8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérié en ce qu'il est pourvu de deux jeux d'ailettes latérales (22) positionnées de manière que leur partie inférieure soit située au niveau de la surface des banquettes du collecteur, lesdites ailettes ayant pour fonction d'assurer le maintien du plan d'eau en amont du dispositif et étant munies de moyens (28) permettant leur effacement le long du châssis (10). 9 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que lesdites ailettes (22) sont prolongées par des bavettes dont la configuration est déterminée d'une part, pour réduire les fuites le long des banquettes et d'autre part, pour laisser passer un petit débit d'effluents assurant le nettoyage des banquettes devant les ailettes. 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on prévoit des moyens de sécurité maintenant ladite vanne (18) appuyée contre le cadre mobile (15), ces moyens pouvant être déverrouillés manuellement ou automatiquement par les utilisateurs. 11 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une grille escamotable, positionnée à l'arrière. 12 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'on prévoit un frein de parking manuel. 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des bacs à déchets encombrants positionnes à l'avant du dispositif. 12 2792015 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un passerelle permettant de franchir le dispositif d'une rive à l'autre.