Brevet FR2814333A1 — publié le 20020329

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un appareil autonome (lui effectue automatiquement l'arrosage des plantes en pots sur une période de plusieurs semames. ETAT DE LA TECIINI (UE ANTERIEURE, ET PROBLEME POSE Cet arrosage est habituellement fait : 'en extérieur, par des dispositifs raccordes au réseau de distribution d'eau et pilotés par programmateurs électriques. * en intérieur, par dépose des pots contenant les plantes dans un grand récipient d'eau (ce qui peut conduire à des excès d'irrigation), par utilisation d'un bac à réservoir incorporé, ou bien par capillarité au moyen de fibres (coton, lampe) ou de dIffuseurs raccordés à un récipient. La plupart de ces dispositifs sont à monter par l'utilisateur. Les solutions retenues en extérieur sont peu utilisées en intérieur à cause des risques liés à l'eau sous pression, et à l'électricité. Le besoin des particuliers, notamment lorsqu'ils s'absentent de leur domicile, est un équipement d'utilisation simple, adaptable au besoin des plantes, sans montage de mise en service à effectuer, d'une autonomie de une à quatre semaines, et qui ne présente ni risque d'inondation de l'habitation, ni risque lié a l'électricité. EXPOSE DE L'INVENTION Le dispositif objet de l'invention réponds au besoin précité en ce que : 'il est prêt à l'utilisation 'il est totalement autonome, car il contient sa propre réserve d'eau pour sa période de fonctionnement (de une à plusieurs semaines suivant les modèles), il n'a pas de raccordement au réseau de distribution d'eau, d n'utilise pas l'électricité et n'emploie comme seule énergie que l'énergie potentielle de l'eau, ce qui élimine les risques précédemment, * il est d'une grande fiabilité .il est réglable en débit et en fréquence d'arrosage * un contrôle du bon fonctionnement peut être effectué a tout moment Le principe de fonctionnement est le suivant : 'un réservoir principal (de 5 a 30 litres environ) équipé de moyens d'évacuation à faible débit alimente un récipient de récupération (0, 050 a 0, 150 litre) 'ce récipient de récupération à écoulement intermittent se vide périodiquement par effet de siphon (selon le principe de la"fontaine intermittente"), dans un répartiteur d'eau. On obtient ainsi une quantité d'eau importante qui peut être répartie, alors que l'eau provenant d'un goutte à goutte ne peut être aisément divisée. ') e dit répartiteur oriente une même quantité d'eau vers chaque plante via des conduits de petites sections (G à 10 conduits) L'appareil selon l'invention est particulièrement destine à arroser automatiquement les plantes en pots (d'intérieur ou d'extérieur) pendant l'absence (les propriétaires, mais peut aussi être utilisé en permanence. Particularités des solutions mnses en ouvre : 'Afin d'éviter que le débit du dispositif à faible débit ne dépende fortement du niveau dans le réservoir principal, le dit dispositif n'est pas fixé en fond de cuve, mais immergé à une profondeur constante au moyen d'un flotteur. 'Le récipient de récupération à écoulement intermittent est accumulateur, il est alimenté très lentement par le dispositif à faible débit et se vide rapidement dans le répartiteur lorsque son niveau d'eau atteint le haut du siphon. C'est cette arrivée rapide de l'eau (fonctionnement hydrodynamique) qui surmonte la tension superficielle dans les petits conduits du répartiteur et qui rend possible la distribution de l'eau par ce répartiteur. 'Le débit total d'arrosage est déterminé par le réglage du dispositif à faible débit. La fréquence de l'arrosage est fonction de ce réglage ainsi que du volume du récipient de récupération, variable lui aussi. Un fil toronné ou tressé, intérieur aux conduits, facilite l'écoulement en limitant l'effet de la tension superficielle de l'eau. Ceci permet l'emploi de tuyaux de faibles sections. 'Le contrôle du bon écoulement de l'eau (goutte à goutte) peut être observé par un mini-hublot. PRESENTATION DES DESSINS Les dessins annexés illustrent l'invention (ce sont les plans du prototype réalisé) : La figure 1 présente une vue d'ensemble et le principe de l'appareil avec ses quatre fonctions importantes * La réserve d'eau (A) 'Le dispositif à faible débit (H) Le récipient a écoulement intermittent (. J) 'le répartiteur d'eau (L) et, ses tuyaux de sorties (M) (la partie basse est le pied support) La figure 2 montre la réserve (A), dont l'orifice de remplissage est fermé par un couvercle (B). Les figures 2 et ! ! détaillent le dispositif à faible débit constitué d'un récipient (C) ouvert à sa partie supérieure, lesté d'un plomb (F) tel que le niveau de l'eau dans) la réserve (A) se trouve à un centimètre du haut du récipient (C), surmonté d'un flotteur 1) (qui sert i faire remonter le récipient (C) lorsqu'on l'a immergé pour le contrôle du fonctionnement lors (le la mise en marche, et qui stabihse ! e niveau d'immersion), et raccordé en partie basse à un tuyau souple d'évacuation (G) (lesté en son milieu, et équipé à l'intérieur d'un fil textile afin de limiter les effets de la tension superficielle). L'exutoire du dispositif à faible débit est en (H), et coule dans le récipient de récupération (J) (repéré en Figure 4). Les mèches de fibres (E) font remonter l'eau dans le récipient (C) par capillarité. Leur nombre et leur section déterminent le débit total de l'installation. Des mèches 'i démarrage rapide, de type"sandwich"peuvent être réalisées par interposition d'une couche de coton hydrophile standard entre deux mèches plates. La figure 4 représente le récipient (J) raccordé au répartiteur (L) (ces deux sousensembles se trouvent dans la partie centrale de l'équipement, visible en figure 11). Le siphon (K) vide le récipient lorsque l'eau arrivant de (11) atteint le haut de siphon Un mini-hublot (W) (voir aussi figure 11) peut être placés dans la paroi extérieure, en face de la sortie (H), et permet de vérifier l'écoulement goutte à goutte (en ce cas le récipient (J) est en plastique transparent). La figure 5 montre la répartition de l'eau dans deux conduits eux-mêmes divisés en trois conduits plus petits. Cette répartition en deux étages successifs est destinée à égaliser les débits entre tous les tuyaux (M) (6 à 10 tuyaux). Ces tuyaux sont équipés d'un fil fibreux intérieur (M2) qui empêche les effets de rétention liés à la tension superficielle. Le manchon (mal) arrête le fil en extrémité du tuyau (M) (l'autre extrémité du fil est maintenues à la jonction entre tuyau et répartiteur) et comporte un crochet destiné à maintenir en haut du réservoir un tuyau qui serait inutilisé. La figure 6 représente une variante de répartiteur dans laquelle une alvéole de répartition (N) aliment, des alvéoles individuelles (P). La quantité d'eau reçue par chaque plante est alors indépendante de la vitesse d'écoulement dans chaque tuyau (vitesse qui peut varier si, par exemple, les longueurs de tuyaux sont différentes). Dans cette variante le fil fibreux équipant chaque tuyau (M) est prolongé jusqu'à l'intérieur de l'alvéole (N). La figure 7 est une variante de moyen d'évacuation a faible débit utilisée pour les plantes nécessitant beaucoup d'eau, les mèches sont alors remplacées, ou complétées, par un goutteur* réglable immergé (R) maintenu à pression constante (par un niveau d'immersion constant (h) grâce au flotteur (D), associé à une mise à l'air libre (S) de la partie haute du tuyau (C !). L'eau entre dans le goutteur (R) avec un débit constant sous la pression constante de la colonne d'eau (h), et le ? tuyau (G) ne peut perturber ce débit par effet de siphon car son extrémité haute est mise a l'air libre.) * Un goutteur réglable est un composant utilisé en micro-irrigation sous pression qui débite entre 0 et quelques dizaines de litres par heure. Les figures 8 et !) montrent une réalisation simplifiée destinée à alimenter en eau une seule plante. 11 n'y a donc ni récipient de récupération ni répartiteur, la sortie du dispositif à faible débit est latérale, et le récipient (C) contient le nombre de mèches nécessaires pour la plante (par exemple, une mèche ronde de 7 mm de diamètre produit environ 60 ml par jour). La paroi du réservoir (A), dont le fond est (U), est alors prolongée vers le bas pour constituer le pied support comme l'indique la petite vue d'ensemble. La figure 10 représente une variante qui évite le reliquat d'eau dans le réservoir en fin de fonctionnement,. (En effet pour les réservoirs décrits en figures 2, 7 et 8, lorsque le niveau d'eau n'est plus que de 3 cm environ, le débit se réduit progressivement puis s'annule avant que le réservoir ne soit complètement vide.) Dans cette variante le tuyau (C) est préformé en spirale, et vient, lorsque le niveau baisse, se placer dans un logement (V) située dans le fond (U), retardant le moment ou la mèche n'a plus de hauteur d'eau pour fonctionner. La figure 11 montre l'équipement complet en utilisation : 'La partie supérieure contient la réserve et le dispositif a faible débit 'La partie médiane abrite le récipient (C) et le répartiteur (L), et peut comporter un mini hublot de contrôle (W) 'La partie inférieure est le pied support en haut duquel on range les tuyaux dans a goulotte circulaire pendant les périodes de non utilisation. les tuyaux descendent en pente directe vers les pots où ils sont maintenus par des pics (T) EXPOSE D'UN MODE DH RÉALISATION Voici les caractéristiques du prototype réalisé pour la qualification de l'invention : A-caractéristiques fonctionnelles : * acit, é de la réserve d'eau : 15 litres * Volume d'eau sortant du réci ient (C) à chaque écoulement : 0, 2 litre * Nombre de sorties d'arrosage : 6 'Débit du dispositif à faible débit : 0, 6 litre/jour (soit 0, 1 litre/plante/jour) Noml) Nombre d'arrosage par 24 heures : 3 . Autonomie 3 semaines dimensions : # elles sont mdiquées sur les figures 3,4, 5 et 11. C- matéraux employés : # structure (les parties visibles sur la figure 11) : tubes et plaques en plastique PVC, d'épaisseur 4 mm environ * relplent (C) et récipient (J) : matière plastique semi rigide * plomb de lest : 70 g pour (F) en fond de (C), et, 15 g pour le tuyau (G) 'tuyau (G) : matière plasti (} ue souple ou semi rigide (diamètre intérieur 4mm) lest, é à 15 grammes * siphon (K) : tuyau de diamètre intérieur Rmm en matière plastique préformée par chauffage (le haut du siphon est à 45mm du fond du réservoir (J), et l'ent, rée de siphon a 5mm du fond) # mèche (E) : coton 'répartiteur (L) : matière plastique apte à un usinage sans bavure 'tuyaux de sortie (M) : matière plastique souple de diamètre intérieur 2,5mm et extérieur 4mm (chaque tuyau contient un fil toronné synthétique de diamètre Imm environ) (les 6 trous de # 2, 5mm sont repercés à # 4mm sur une longueur de 5mm pour recevoir les tuyaux de sortie emmanchés à force et collés) # pic (T) : matière plastique rigide D-Utilisation : 1. Placer les plantes à environ 50 cm de l'équipement 2. Plant, er dans chaque pot le pic support placé à l'extrémité du tuyau en tendant légèrement ce dernier, de façon que le tuyau suive une pente directe vers la plante (voir la figure 11) En effet, pour bien s'écouler, l'eau ne doit pas avoir à remonter des pentes du tuyau. Les tuyaux non utilisés doivent être accrochés au bord supérieur du réservoir (l'eau correspondante est alors reportée vers les autres tuyaux) ou bien placés dans un récipient vide qui recevra leur eau. 3. Remplir la réserve d'eau propre 4. Eventuellement, appuyer sur le flotteur intérieur à la réserve afin de l'immerger jusqu'à voir s'écouler l'eau par les tuyaux (ceci provoque le premier arrosage et permet donc de contrôler le bon écoulement, et produit également un démarrage plus rapide par le mouillage des mèches) On peut à tout moment vérifier le débit goutte à goutte par le mini-hublot. 5. Possibilité de réglages : la quantité d'eau délivrée aux plantes peut être modifiée en ajoutant ou en retirant des mèches du récipient (C). (une mèche plate de 50mm de largeur débite environ 0, 3 litre par jour, et une mèche ronde dp 7mm de diamètre débite environ 0, 06 litre par jour). La fréquence des arrosages peut, être augmentée, sans modification du débit, en plaçant dans le récipient (0 une pièce qui en réduit la capacité utile. 6. En fin d'utilisation l'appareil peut être renversé pour le vider de l'eau restante. APPLICATION INDUSTRIELLE Il s'agit d'un produit destiné à être fabriqué en série. A-Fabrication Les matériaux employés sont courants et peu onéreux. Les opérations de fabrication sont : La découpe. Le collage. La décoration par application de feuilles autocollantes Le thermoformage de pièces plastiques L'usinage du répartiteur (perçage). (Qelques pièces, dont le répartiteur, pourront être réalisées par injection plastique). Le montage, et le contrôle final. B-Maintenance : Les trois parties de l'appareil (voir figure 11) sont séparables pour en permettre le contrôle. Le remplacement éventuel des mèches au bout de quelques années serait aisément fait par l'utihsateur. C-Stockage, conditionnement, transport : Pour réduire l'encombrement afin de faciliter le conditionnement et le stockage, les deux parties supérieures (voir figure 1) pourront être disposées dans la partie inférieure qui est le pied-support. L'appareil ne comporte pas de pièce fragile. D- Sécurité : Le fond de la partie inféreure est obturé de façon qu'un écoulement non intentionnel y reste contenu. E-Fiabilité : L'appareil ne contient aucun joint, ni pièce tournant, e, ni aucune pièce susceptible d'usure due au fonctionnement. La fiabilité prévisionnelle est très élevée. F-Gamme de produits : Entrée de gamme (if modèle simplifie des figures 8 et !)) : l'appareil d'arrosage pour une seule plan Haut de gamme : l'appareil d'arrosage pour 6 plantes pendant 4 semaines, d'une capacitéde30htresenviron. G- Environnement : L'appareilneconsommeaucuneénergieextérieure. Tous les matériaux utihsés sont recyclables. REVENDICATIONS 1-Appareillage d'arrosage automatique et autonome, à réserve d'eau, pour les plantes en pots caractérisé en ce qu'il comporte : . Des moyens d'évacuation (C, G, H) de l'eau de la réserve (A) par goutte à goutte . Un récipient (J) de récupération de l'eau évacuée, situé sous la réserve (A) * Des moyens d'évacuation périodique d'une grande quantité d'eau du récipient (J) vers un répartiteur (L) . Un répartiteur (L) distribuant l'eau vers une pluralité de conduits (M) qui amènent l'eau aux plantes. 2-Appareillage selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens d'évacuation périodique d'une grande quantité d'eau sont constitués d'un siphon (K) permettant l'écoulement de l'eau du récipient (J) par intermittence, en fonction du niveau de l'eau dans (J) 3-Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens d'évacuation comportent un récipient (C) flottant dans la réserve (A), muni d'un dispositif à effet de capilarité (par exemple mèches de coton) permettant son alimentation, et un conduit (G et H) évacuant l'eau vers le récipient (J) par gravité. 4-Appareillage selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le flotteur (D) adjoint au récipient (C) maintient constante l'immersion des mèches, et donc constant leur débit 5-Appareillage selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le récipient (C) muni du dispositif à effet de capilarité peut être remplacé par un goutteur (R) immergé lui aussi à niveau constant par un flotteur, afin d'obtenir des débits plus élevés qu'avec les mèches. 6-Appareillage selon les revendications 1,3 et 5 caractérisé en ce que le conduit (G) raccordé au goutteur (R) est mis à l'air libre en son extrémité supérieure (S) afin d'éviter tout effet de siphon dans (G) qui perturberait le débit du goutteur 7-Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le conduit (G) ainsi que les conduits de distribution (M) contiennent un fil fibreux évitant le ralentissement de l'écoulement par la tension superficielle. 8-Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le répartiteur (L) peut être à alvéoles 9-Appareillage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le répartiteur (L) peut être à fonctionnement hydrodynamique 10-Appareillage selon la revendication 9 caractérisé en ce que le répartiteur (L) à fonctionnement hydrodynamique effectue le partage de l'eau en plusieurs étages de division permettant ainsi une faible dispersion dans les quantités d'eau délivrées aux plantes.