Brevet FR2824645A1 — publié le 20021115

l REGULATEUR DE FLUIDE La présente invention concerne le domaine technique des appareils de régulation de débit d'un fluide installés sur une conduite sous faible charge ou une canalisation à surface libre pour l'acheminement d'eaux, telles que des eaux usées et/ou pluviales, des eaux brutes ou des eaux d'irrigation. La présente invention se rapporte à un appareil permettant la régulation du débit d'un fluide sous basse pression, ledit appareil comprend d'une part un dispositifdéprimogène à effet venturi, par lequel transite un premier fluide dont le débit est à réguler, avec une liaison permettant l'admission d'un second fluide, d'autre part ledit appareil comprend un moyen de contrôle du débit d'alimentation d'un second fluide agencé pour régler la perte de charge du dispositif déprimogène traversé par le premier fluide. La présente invention concerne également un appareil de régulation du débit d'un fluide par combinaison de moyens de contrôle du débit d'alimentation du second fluide. Il est déjà connu d'installer des appareils de régulation de débit d'un fluide pour assurer un contrôle du débit ou d'un niveau pour les réseaux d'eaux sous faible charge. Une première technique connue consiste à utiliser un appareil comportant un obturateur mobile dégageant une section de passage variable, un appareil de ce type est muni d'un système à flotteur sensible à un niveau d'eau avec un levier qui actionne directement l'obturateur, la section de passage peut être profilée pour adapter la caractéristique de l'appareil aux performances recherchées de régulation. Une seconde technique connue pour réguler le débit d'un fluide consiste à utiliser un appareil dans lequel le fluide subit un effet de centrifugation dit à effet vortex. Un appareil de ce type se présente sous la forme d'un cône et d'une ou plusieurs entrées d'eaux tangentielle, lorsque la vitesse d'entrée d'eaux dans le cône augmente l'effet vortex s'arnplifie, le fluide est centrifugé et les pertes de charge augmentent. Les appareils réalisés suivant la première technique ne sont pas compatibles avec des fluides chargées telles que les eaux d'assainissement, ils comportent en effet un obturateur mobile dans la zone de régulation, les corps étrangers véhiculés par le fluide provoquent le blocage de l'obturateur et empêchent le fonctionnement de ces appareils. Les appareils réalisés suivant la deuxième technique à effet vortex fonctionnent très bien en présence de corps étrangers, en raison de l'absence de pièce en mouvement dans la zone de régulation, ces appareils sont en conséquence compatibles avec des eaux chargées telles que les eaux d'assainissement. Par contre les appareils suivant cette dernière technique doivent être adaptés cas par cas, ainsi la forme du corps et le positionnement des orifices d'entrée et de sortie sont dimensionnces en fonction des caractéristiques souhaitées. Les appareils à effet vortex présentent par ailleurs un encombrement important, avec une entrée de fluide et une sortie de fluide non alignées, ce qui oblige l'installateur à dimensionner largement les ouvrages de génie civil. Les dimensions importantes des appareils à effet de vortex ne permettent pas l'utilisation de ce type de matériel pour des installations devant fonctionner dans des encombrements réduits ce qui est. par exemple, le cas des interconnexions entre un réseau privé et un réseau public de collecte des eaux pluviales. Par ailleurs les appareils à effet vortex ne sont pas réglables, ce qui limite le développement de ce type de produit et en rend l'industrialisation plus difficile. En conséquence les appareils existants ne sont pas adaptés notaroment pour les petits débits, ils sont encombrants, non réglables, diff'cilement industrialisables, voire incompatibles avec la présence de corps étranger. Ils sont, par ailleurs, d'un prix très élevé. Les objets assignés à l'invention visent en conséquence à porter remède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer une nouvelle conception d'appareil présentant, en raison de sa sirnplicité, une excellente performance pour la régulation du débit d'un fluide, même chargé en corps étrangers, susceptible de fonctionner sous de très faibles charges et avec des débits faibles. Ledit appareil comprend un moyen de contrôle du débit d'alimentation d'un second fluide agencé pour régler la perte de charge du dispositif déprimogène traversé par le premier fluide. Un autre objet de l' invention est de proposer un nouvel appareil du régulation du débit d'un fluide. de t-ype veni. com.portant un moyen de contrôle du débit d' alimentation d' un second fluide agencé pour régler la perte de charge du dispositif déprimogène traversé par le premier fluide. Un autre objet de l'invention vise à proposer un appareil de régulation du débit d'un fluide dont le second fluide est de l'air à pression atmosphérique contrôlé de manière continue ou discontinue. Un autre objet de l'invention vise à proposer un appareil de régulation du débit d'un fluide utilisant un venturi dont la section de passage est de forme quelconque. Un autre objet de l'invention vise à proposer un appareil de régulation du débit d'un fluide qui ajuste le débit pour obtenir un niveau constant. Un autre objet de l'invention visè à proposer un appareil de régulation du débit d'un fluide capable de s'aduster à une combinaison de moyens de contrôle. Un autre objet de l'invention vise à proposer un appareil de régulation du débit d'un fluide et comportant dans la zone de mise en vitesse du venturi un manchon déformable sous 1'effet de variations de pression. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un appareil destiné à la régulation du débit d'un fluide comprenant un venturi par lequel transite un premier fluide et une liaison permettant l 'admission d' un second fluide, ledit appareil étant caractérisé en ce que, il comporte un moyen de contrôle du débit d'alimentation du second fluide agencé pour régler la perte de charge du venturi traversé par le premier fluide. Une application particulière de l' invention concerne la régulation des rejets d'eaux pluviales entre un réseau privé et un réscau collectif. Interposer un appareil de régulation du fluide entre un réseau privé de collecte des eaux pluviales et un réseau public de collecte des eaux pluviales permet de ne pas saturer le réseau public lors d'une pluie ou d'un orage exceptionnel, I'appareil de régulation écrête ainsi les pointes de débit vers le réseau public. Le réseau public de collecte des eaux pluviales peut alors accepter un nombre de raccordements très nettement supérieur. Ce nouvel appareil s'inscrit dans une logique d'optimisation des investissements publics. Les objets assignés à l'invention seront explicités plus en détail à la lumière de la description qui suit et des dessins annexés à titre non limitatif et purement explicatif dans lesquels, en vue de simplifier la compréhension de l' invention, le second fluide utilisé dans la description est de l'air à la pression atrnosphérique: - La figure 1 illustre, selon une vue en coupe, un dispositif de type venturi à entrée d'air avec un moyen de contrôle schématisé sensible à un niveau d'eau aval. -La figure 2 illustre les différentes pertes de charge possibles du venturi suivant le débit d'entrce d'air dans le venturi. -La figure 3 illustre la caractéristique de 1'appareil de régulation dont le moyen de contrôle est sensible à un niveau aval. -La figure 4 illustre les courbes caractéristiques d'un dispositif déprimogène avec son dispositif de commande suivant différentes réalisations. -La figure 5 illustre une courbe de régulation de débit. La fgure 1 présente un appareil de régulation de débit d'un fluide qui assure un niveau aval constant comprenant un organe à effet déprimogène de type venturi 1 monté par exemple horizontalement, relié par un tube 2 à un moyen de contrôle 3. Le venturi comprend une zone amont en forme de tuyère 4, une zone centrale 5 et une zone aval en forme de divergent 6, la zone centrale est munie d'un raccordement 7 permettant la liaison de celle-ci au moyen de contrôle 3 par l'intermédiaire du tube 2. Le moyen de contrôle 3 est sensible au niveau des eaux et règle le débit du second fluide suivant les variations du niveau des eaux. L' admission du second fluide, de l 'air dans ce cas, est radiale, elle pourrait étre asiale avec des dispositions géométriques différentes. La fgure 2 illustre les pertes de charge AP du venturi suivant les variations de débit d'air admis dans la zone centrale 5. C'est ainsi que la courbe "a" représente la perte de charge du venturi sans entrée d'air, cas du dispositif de contrôle 3 fermé (niveau bas), la courbe "b" représente la perte de charge du venturi avec entrée d'air à grand débit, cas du dispositif de contrôle 3 ouvert (niveau haut), la courbe "c" représente la perte de charge du venturi avec une entrée d'air réglée par le dispositif de contrôle 3 (niveau intermédiaire). Le moyen 3S de contrôle de l'appareil de régulation de débit du fluide permet de moduler la perte de charge du venturi. La présence d'un second fluide a pour effet de provoquer des turbulences et des décollements de veines liquides qui, selon leurs importances, génèrent au passage du premier fluide dans l'organe déprimogène de type venturi une perte de charge plus ou moins forte. La fgure 3 représente la courbé caractéristique correspondant à 1'appareil de la figure 1, ainsi la figure 3 représente les variations de la pression aval P2 en fonction du débit, à pression amont P1 constante, et pour un réglage de la hauteur des eaux égale à P20, La hauteur des eaux est constante pour un débit compris entre Q1 et Q2, pour un débit Q inférieur à Q1 les points de fonctionnement sont 4S sur la caractéristique "b" du venturi, pour un débit Q supérieur à Q2 les points de foncttonnement sont sur la caractéristique "a" du venturi. La fgure 4 représente différents cas de réalisation suivant que le moyen de contrôle est d'une part du type normalement fermé ou normalement ouvert et d'autre part sensible au niveau amont ou aval. Ainsi la fgure 4. 1 représente un venturi avec un moyen de contrôle de type norrnalement fermé sensible au niveau des eaux régnant à l'amont du venturi et la caractéristique correspondante de régulation de l'appareil. La figure 4.2 représente un venturi avec un moyen de contrôle de type normalement ouvert sensible au niveau des eaux régnant à l'amont du venturi et la caractéristique correspondante de régulation de l'appareil. La figure 4.3 représente un venturi avec un moyen de contrôle de type nornalement fermé sensible au niveau des eaux régnant à l'aval du venturi et la caractéristique correspondante de régulation de l'appareil. La fgure 4.4 représente lO un venturi avec un moyen de contrôle de type normalement ouvert sensible au niveau des eaux régnant à l'aval du venturi et la caractéristique correspondante de régulation de l'appareil. Dans le cas des réalisations suivant les figures 4.3 et 4.4 le débit obtenu est constant dans la mesure o un niveau d'eau constant et une restriction à son aval fixent les conditions de débit. Il est bien évident que ces différents cas de réalisation ne constituent pas une liste exhaustive et que, par ailleurs, il est possible de combiner différents cas de réalisation entre eux avec plusieurs moyens de contrôle. Un cas particulier de réalisation est présenté sur la figure 5 et correspond à une variante de la réalisation suivant la figure 4.1 dans laquelle le moyen de contrôle est du type proportionnel de sorte que le contrôle du débit d'air est proportionnel à la variation du niveau des eaux, ainsi entre 2 valeurs extrêmes représentant un marnage Ah, le débit se trouve ainsi limité à une valeur Qo avec une variation Q telle que figurée. REVENDICATIONS - 1 Appareil destiné à la régulation du débit d'un fluide comprenant un venturi par lequel transite un premier fluide et une liaison permettant 1'admission d'un second fluide, ledit appareil étant caractérisé en ce que, il comporte un moyen de contrôle du débit d'alimentation du second fluide agencé pour régler la perte de charge du venturi traversé par le premier fluide. - 2 Appareil suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de contrôle du débit d'al imentation du second fl ui de règl e le déb it d'al imentation de manière continue ou discontinue. - 3 Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la pression d'admission du second fluide est égale ou inférieure à la pression existante à l'entrée du venturi. - 4 Appareil suivant la revendication 2 caractéri sé en ce que la pre ss ion d'admi ss ion du second fluide est supérieure à la pression existante à l'entrée du venturi. - 5 Appareil suivant les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que 1'appareil régule un niveau. - 6 Appareil suivant les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que 1'appareil régule un débit. - 7 Appareil suivant les revendications 5 et 6 caractérisé en ce que 1'appareil régule le débit d'un fluide à partir de combinaison de moyens de contrôle. - 8 Appareil suivant la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que le second fluide est le même que le premier fluide. 9 Appareil suivant la revendication 3 ou 4 caractérisé en ce que le second fluide est différent du premier fluide. - 10 Appareil suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le second fluide est de l'air. - 11 Appareil suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la zone centrale du