Brevet FR2829042A1 — publié le 20030307

La présente invention concerne trois types d'améliorations apportées au dispositif pour dosage précis d'arrosage décrit dans le brevet 9914268000 du 15/11/99 : le premier type concerne deux amélioration relatives au diffuseur, le deuxième un dispositif optique pour vérifier le remplissage et le vidage du réservoir, le troisième un dispositif de distribution d'engrais individuel à chaque plante. On rappelle brièvement, pour la compréhension des améliorations listées plus haut et décrites dans la suite du document, l'essentiel du dispositif objet du brevet du 15/11/99. Ce dispositif est décrit dans les figures 1 à 3. Il est constitué de trois éléments : une Tête, un Diffuseur, un Corps Intermédiaire. - La Tête (figure 1) dispose essentiellement d'une arrivée d'eau (1) branchée à un tuyau du système de distribution d'eau, d'un échappement d'air (2) qui peut être constitué par un goutteur qui laisse passer l'air et limite le passage de l'eau, d'un filetage (3). - Le Corps Intermédiaire (figure 2) est constituée d'un corps extérieur (4) dont les parties supérieure et inférieure comportent des filetages (5) et (6). Ce corps intermédiaire, en dehors des parties filetées, peut avoir une hauteur H et un diamètre D quelconques. - Le Diffuseur (figure 3) est constitué d'un corps extérieur (7) dont la partie supérieure comporte un filetage (8) de telle façon qu'elle peut se visser dans les filetages de la Tête ou du corps intermédiaire, d'un arroseur (9) qui peut être constitué par un goutteur, d'un tampon filtrant (10), d'un filtre de protection (11) qui évite à la terre dans laquelle est enfoncée le diffuseur ou aux racines d'obstruer l'arroseur. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : chaque plante dispose d'un réservoir constitué par une tête, un corps intermédiaire optionnel et un diffuseur assemblés par leur partie filetée. La taille du corps intermédiaire définit le volume du réservoir, et donc la quantité d'eau qui sera distribuée à la plante. Quand le système de distribution d'eau est ouvert le réservoir se remplit, car l'air s'en va par l'échappement de la tête. Dès que l'eau atteint cet échappement, le débit d'eau est quasiment bloqué. Une fois que la vanne du système de distribution d'eau est fermée, le réservoir se vide à travers le diffuseur et l'eau diffuse lentement dans la terre près des racines profondes de la plante. La suite du document décrit les améliorations objet de ce brevet. Deux améliorations sont relatives à des réalisations particulières du diffuseur. La première amélioration concerne le filtrage des impuretés dans le diffuseur, réalisé dans le brevet initial par le tampon filtrant (10) de la figure 3 qui empêche les impuretés éventuellement contenues dans l'eau d'obstruer l'arroseur. Ce tampon, placé en bas du réservoir, reçoit toutes les impuretés et finit parfois par se boucher, surtout quand l'eau provient d'une citerne alimentée par l'eau de pluie. L'amélioration consiste à supprimer ce tampon et à le remplacer par un système à chicane vertical qui maintient, grâce à la pesanteur, les impuretés en bas du volume du réservoir et les empêche de parvenir à l'entrée de l'arroseur. La figure 4, qui est une figure agrandie par rapport à la figure 3, représente le dispositif : une chicane (12) est introduite, qui protège l'arroseur (13) des impuretés venant du haut. Cette chicane est percée d'un orifice (14) qui permet à l'eau de pénétrer dans le compartiment de l'arroseur. L'eau remonte alors dans le compartiment pour pénétrer dans l'orifice de l'arroseur, en abandonnant au passage les impuretés. Le parcours de l'eau est indiqué par les flèches pointillées (15) : l'eau descend dans le diffuseur, traverse l'orifice (14), remonte (16) dans le compartiment de l'arroseur en abandonnant au passage les dernières impuretés, puis pénètre dans l'arroseur et en ressort (17) avant de diffuser dans la terre à travers le filtre de protection. Les impuretés se déposent sur les parties horizontales (18), (19), et (20). Il est bien entendu que la figure 4 montre un exemple de réalisation de chicane, mais toute autre réalisation de chicane faisant intervenir la pesanteur pour retenir les impuretés pourrait convenir. La deuxième amélioration relative au diffuseur concerne une réalisation où l'ensemble des éléments du diffuseur est constitué d'un filtre à bougie réalisé avec des matériaux poreux, comme par exemple de la porcelaine ou de la céramique, ou encore de la ficelle enroulée autour d'une armature. La figure 5 représente cette réalisation où l'on voit que le corps filtant poreux (21) joue le rôle de corps extérieur, d'arroseur, de tampon filtrant et de filtre de protection, et remplace donc les éléments (7), (9), (10) et (11) de la figure 3. Seul est conservé le filetage à la partie supérieure, afin de pouvoir se fixer sur le corps intermédiaire ou sur la tête. Le deuxième type d'amélioration concerne un dispositif optique pour vérifier le remplissage et le vidage du réservoir. Il est en effet utile de contrôler régulièrement le bon fonctionnement du système pour le nettoyer si nécessaire, et le moyen le plus fiable consiste à vérifier que le réservoir se remplit et se vide correctement. Le problème est que le réservoir est complètement enfoncé dans la terre, à l'exception de la tête, et qu'il est difficile de faire le contôle de visu. Le dispositif optique facilitant ce contrôle est basé sur le principe connu de réflexion de la lumière à la frontière de deux corps transparents d'indice de réfraction différents : il y a réflexion dans le corps d'indice le plus fort, et la quantité de lumière réfléchie est d'autant plus forte que les indices sont différents. Il peut même y avoir réflexion totale, tel que c'est exploité par exemple avec les prismes optiques utilisés dans les jumelles. L'application de ce principe au dispositif est expliqué à la figure 6 : on suppose que le matériau utilisé (22) est un plastique dont l'indice de réfraction est proche de celui de l'eau, et que pour l'instant il se trouve dans l'air. Un rayon (23) venant d'en haut pénètre dans le plastique, est réfléchi complètement en (24) à la frontière plastique-air, est de nouveau réfléchi en (25) et pénètre dans l'oeil (26) d'un observateur regardant d'en haut : cet observateur voit donc une tache lumineuse. La figure 7 suppose que le réservoir est plein d'eau. Dans ce cas, dû au fait que les indices de réfraction du plastique et de l'eau sont proches, le rayon réfléchi après deux réflexions en (27) et qui pénètre dans l'oeil de l'observateur est très faible : celui-ci ne voit plus la tache lumineuse et en déduit que le réservoir est plein. La figure 8 montre un exemple de réalisation à partir de la tête du dispositif : l'arrivée d'eau (28) a été placée sur le côté, et une pointe (29) terminée par deux parties planes à 45 joue le rôle de prisme dont la réflexion lumineuse est complète ou nulle selon que la terminaison de la pointe est dans l'air ou dans l'eau. Plusieurs pointes de longueur différentes permettraient aussi de jauger plusieurs niveaux d'eau. Il peut arriver que l'observation du réservoir par le haut se révèle problématique, par exemple s'il est placé dans un pot de fleur en suspension. On peu alors, tel que c'est montré dans la figure 9, placer un nombre impaire de plans à 45 pour renvoyer le rayon vers (30), à l'horizontale, pour pénétrer dans l'oeil de l'observateur. La figure 10 montre une réalisation mixte, où les rayons solaires sont renvoyés à la fois vers le haut (rayon (31) vers (32) avec deux réflexions) et sur le côté au dessus de la tête du dispositif (rayon (33) vers (34) avec trois réflexions), selon que ces rayons rencontrent deux ou trois plans inclinés à 45 . On pourrait bien sûr, en plus du double plan incliné du bas, avoir plusieurs plans inclinés en haut pour renvoyer les rayons (34) à l'horizontale dans plusieurs directions afin de permettre l'observation de plusieurs côtés. Le troisième type d'amélioration concerne un dispositif de distribution d'engrais individuel à chaque plante : l'idée est d'adapter l'engrais à chaque plante, comme le volume du réservoir est adapté à la quantité d'eau fournie à chaque plante pendant les arrosages. Le dispositif d'engrais est représenté à la figure 11 : on suppose que ce dispositif est inséré verticalement dans le réservoir, par exemple dans le corps intermédiaire. Il comporte un corps (35) divisé en deux compartiments par une séparation (36) percée en son centre par une ouverture (37). Le compartiment inférieur, fermé en bas par un fond pouvant se visser afin de pourvoir y introduire de l'engrais, contient un dépôt d'engrais solide ou poudreux (38) soluble dans l'eau et adapté à la plante à laquelle est destinée le réservoir. Le compartiment supérieur est ouvert en haut (40) et dispose d'un siphon (41). Supposons qu'il y a, au dessus de l'engrais, de l'eau (42) jusqu'au niveau (43), niveau qui correspond au minimum offert par le siphon. Cette eau est saturée en engrais, il n'y a donc plus de dissolution de l'engrais solide restant. Au moment de l'arrosage, le réservoir se remplit d'eau autour du dispositif, qui se trouve dans le réservoir : l'eau rentre par le siphon, atteint le niveau (39) et se déverse alors dans le dispositif, mélangeant l'eau saturée qui se trouve au dessus de la séparation (36) avec de l'eau pure. L'eau saturée qui se trouve dans le compartiment inférieur dans le volume laissé libre par l'engrais solide n'est pas mélangée à cause de l'étroitesse de l'ouverture (37) pratiquée au centre de la séparation. L'eau continue à monter jusqu'au delà du niveau (40), le dispositif est alors plein d'eau qui contient l'engrais qui avait été dissous jusqu'à saturation. A la fin de l'arrosage l'eau redescend dans le réservoir, et donc dans le dispositif, qui se vide à travers le siphon jusqu'au niveau (43) : le siphon se désamorce alors et l'eau (42) restant dans le fond du dispositif se charge à nouveau d'engrais jusqu'à saturation, en attendant le prochain arrosage. On voit alors que, bien que le volume de l'engrais solide diminue au fur et à mesure des arrosages, la quantité d'eau saturée en engrais mélangée à l'eau pure au moment de l'arrosage reste constante, et correspond au volume d'eau saturée se trouvant au dessus de la séparation, grâce à l'étroitesse de l'ouverture pratiquée dans la séparation : cette ouverture permet, entre deux arrosages, la migration de l'engrais vers l'eau placée au dessus de la séparation, jusqu'à saturation, mais ne permet pas le mélange de l'eau placée au dessous avec l'eau pure venant du siphon au moment de l'arrosage. Une simplification du dispositif représenté à la figure 11 est décrite à la figure 12 : le siphon est supprimé, et c'est l'ouverture supérieure du corps qui joue le rôle de limitation de l'eau saturée, de mélangeur avec l'eau pure et d'évacuation du mélange. Dans ce cas, on ne profite pas de l'avantage du siphon qui est double : il assure de façon optimum le mélange entre l'eau enrichie et l'eau pure au moment de la montée des eaux, et il assure l'écoulement de quasiment tout l'engrais en solution au moment de la descente des eaux. Le dispositif de distribution d'engrais décrit plus haut est basé sur la saturation de la dissolution de l'engrais dans un volume d'eau restreint. Un engrais est généralement un composé de plusieurs corps chimiques, chaque corps ayant son propre taux de saturation : il se peut alors que si l'engrais est mis tel quel dans un seul dispositif, la quantité relative des différents composants dans la solution saturée ne corresponde pas exactement à la composition optimum de l'engrais pour la plante considérée, et que l'engrais s'appauvrisse plus rapidement en certains composants qu'en d'autres. Il suffit alors de séparer l'engrais en plusieurs sous-ensembles de composants et de mettre, au sein du même réservoir, plusieurs dispositifs tels que décrits plus haut, chaque dispositif ayant un volume d'eau saturée adaptée au sous-ensemble du (ou des) composant (s) qu'il contient : l'engrais distribué à la plante sera alors de composition constante jusqu'à épuisement. La figure 13 montre un exemple à trois sous-ensemble, pour lesquels on a pris le dispositif simplifié, mais on peut appliquer cet exemple avec le dispositif à siphon. La quantité d'eau saturée pour chaque sousensemble est définie par la partie supérieur du corps du dispositif correspondant. La quantité initiale d'engrais est différente pour chaque sous-ensemble de façon à ce qu'un sous-ensemble n'arrive pas à épuisement avant les autres. Une synthèse des améliorations est montrée comme exemple de système complet à la figure 14 : on reconnait un réservoir avec une tête (44) disposant d'un système optique de contrôle de remplissage, un diffuseur (45) avec protection des impuretés par chicane (la réalisation avec bougie filtrante n'a pas été représentée), un corps intermédiaire (46) incluant un dispositif pour engrais à siphon (47). Revendications Revendication 1 Dispositif d'arrosage comportant une tête (figure 1), un corps intermédiaire (figure 2) et un diffuseur (figure 3) constituant un réservoir d'eau individuel à chaque plante, caractérisé par le fait qu'il dispose de moyens améliorés de filtrage et de diffusion de l'eau, et de moyens de vérification optique du niveau d'eau et de distribution individualisée d'engrais dans l'eau. Revendication 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une première amélioration consiste à remplacer le tampon filtrant (10) de la réalisation initiale par un filtre à chicane fonctionnant grâce à l'action de la pesanteur sur les impuretés contenues dans le liquide, dont une réalisation est représentée à la figure 4. Revendication 3 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une deuxième amélioration consiste à réaliser le diffuseur à partir d'une bougie filtrante en matériau poreux, muni d'un filetage à la partie supérieure, comme c'est représenté à la figure 5, bougie qui joue le rôle de corps extérieur, d'arroseur, de tampon filtrant et de filtre de protection, et qui remplace les éléments (7), (9), (10) et (11) de la figure 3. Revendication 4 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une troisième amélioration consiste à introduire un système optique permettant de contrôler de visu le niveau d'eau, système basé sur le principe de la réflexion de la lumière à la frontière de deux corps d'indices de réfraction différents. Revendication 5 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que l'un des corps est constitué par le plastique ou tout autre matériau transparent constituant la tête du dispositif et que l'autre est constitué soit par de l'eau si le réservoir est plein, auquel cas la lumière incidente n'est pas réfléchie, soit par de l'air si le réservoir est vide, auquel cas la lumière incidente est réfléchie vers l'oeil d'un observateur. Revendication 6 Dispositif selon les revendications 4 et 5, dont une réalisation est montrée figure 8 : la pointe (29) à deux plans inclinés à 450 assure la reflexion totale de la lumière vers le haut quand l'extrémité de la pointe est dans l'air, permettant de contrôler de visu par le haut le niveau d'eau, donc le remplissage et le vidage correct du réservoir enterré, plusieurs longueurs de pointe pouvant contrôler différents niveaux. Revendication 7 Dispositif selon les revendications 4 à 6 caractérisé par le fait qu'une combinaison de trajets à nombre pair et impairs de plans permet dans un même dispositif de réfléchir la lumière incidente à la fois vers le haut et horizontalement dans plusieurs directions, afin de faciliter l'observation quelle que soit la position de l'oeil de l'observateur, tel que c'est montré à la figure 10 qui représente une réalisation du dispositif Revendication 8 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'une quatième amélioration consiste à introduire un système individuel de distribution d'une quantité constante d'engrais, adapté à chaque plante, dont des exemples de réalisation sont montrés dans les figures 11 et 12. Revendication 9 Dispositif selon la revendication 8 caractérisé par le fait que le système de distribution d'engrais est constitué d'un corps (35) divisé en deux compartiments par une séparation (36) percée en son centre par une ouverture (37), le compartiment inférieur étant fermé en bas par un fond pouvant se visser afin de pourvoir y introduire de l'engrais, le compartiment supérieur étant ouvert en haut (40) et disposant optionnellement d'un siphon (41), l'ouverture (40) ou le siphon optionnel (41) assurant le remplissage en eau du compartiment supérieur et le mélange de cette eau avec l'eau d'arrosage contenue dans le réservoir du dispositif d'arrosage, et que l'ensemble est placé verticalement dans ce réservoir. Revendication 10 Dispositif selon les revendications 8 et 9 caractérisé par le fait que la partie inférieure du corps (35) contient de l'engrais solide ou poudreux (38) qui se dissout jusqu'à saturation dans une quantité d'eau (42) limitée par l'ouverture (40) (figure 12) ou, si le siphon est équipé (figure 11), limitée à un niveau (43) par la position du siphon, quantité d'eau apportée lors du remplissage du réservoir et qui reste dans le compartiment supérieur après que le réservoir se soit vidé. Revendication 11 Dispositif selon les revendications 8 à 10 caractérisé par le fait que la taille de l'ouverture (37) est telle qu'elle empêche le mélange de l'eau saturée située au dessous de la séparation (36) avec l'eau pure apportée lors de l'arrosage par l'ouverture (40), ou par le siphon s'il est équipé, mais qu'elle permet la migration de l'engrais vers l'eau située au dessus de la séparation entre deux arrosages, jusqu'à saturation, assurant ainsi une distribution d'une quantité constante d'engrais, quantité déterminée par le volume de l'eau saturée située au dessus de la séparation, et ceci quel que soit le volume d'engrais situé dans le compartiment inférieur du corps (35) et jusqu'à épuisement de l'engrais. Revendication 12 Dispositif selon les revendications 8 à 11 caractérisé par le fait qu'il peut être utilisé dans une configuration multiple de plusieurs dispositifs au sein du même réservoir, chaque dispositif ayant son propre volume d'eau saturée, permettant d'assurer une composition de l'engrais distribué lors des arrosages identique à la composition optimum pour la plante, et constante, chaque volume étant déterminé par le taux de saturation des composants qu'il contient.