Brevet FR2847603A1 — publié le 20040528

L'invention concerne les régulateurs de débit à flotteur, assurant la maîtrise des débits au sein des réseaux d'assainissement. La maîtrise des débits en réseau séparatif ou unitaire est souvent assurée par la mise en oeuvre de régulateurs de débit à flotteur; leurs réponses hydrauliques sont souvent bonnes, mais ils restent sensibles au colmatage lorsque la section de l'orifice de régulation est réduite par le déplacement du registre commandé par le flotteur. io En effet, le passage d'éléments grossiers ou flottants pendant cette phase de régulation correspondant aux périodes de basses eaux conduit alors à une réduction de la section libre de l'orifice, qui peut conduire à un colmatage complet de celui-ci; il s'ensuit un dysfonctionnement hydraulique qui entraîne une élévation du niveau, avec surverse des eaux de temps sec. La fiabilité de ces régulateurs de débit impose alors des interventions fréquentes et régulières de l'exploitant. Cependant, il existe déjà, dans l'état de la technique, différentes solutions permettant d'assurer un décolmatage automatique de ces régulateurs de débit, à savoir: - liaison mécanique entre deux flotteurs assurant le décolmatage automatique, destinée principalement aux bassins de rétention o la hauteur d'eau à analyser est importante, - utilisation de limiteurs de débit à Vortex, qui, ne comprenant pas d'éléments mobiles, peuvent améliorer cette fiabilité; mais la régulation de débit reste assez imprécise avec cette sorte de régulateur, - vanne motorisée actionnée en fonction du débit mesuré à l'aval au sein d'un canal de mesure, mais cette solution implique la présence d'énergie électrique sur le site et reste lourde techniquement et financièrement. Les principaux inconvénients de ces solutions connues sont donc, dans io l'ordre, une trop faible section de l'orifice de régulation lors de la phase de régulation (réduction de la section libre de l'orifice pour maintenir un débit constant), une imprécision trop grande sur la maîtrise de débit restitué, et une technologie lourde pour la solution basée sur un canal de mesure du débit régulé. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Cette invention, telle qu'elle se caractérise, résout le problème consistant à créer un régulateur de débit à flotteur, à décolmatage automatique à commande hydraulique, avec lequel, d'une part, une ouverture complète de l'orifice de régulation soit obtenue en l'absence d'écoulement et en cas de dysfonctionnement du régulateur et, d'autre part, le dispositif de décolmatage puisse fonctionner de manière fiable et autonome avec une parfaite maîtrise de l'écoulement. Le procédé de décolmatage automatique du régulateur de débit à flotteur, selon l'invention, se caractérise, principalement, en ce qu'il consiste à a) analyser en continu la présence d'un écoulement d'eau à l'aval du régulateur de débit, b) provoquer l'ouverture complète de l'orifice du régulateur, dès qu'une absence ou une insuffisance d'écoulement est détectée lors de l'analyse en continu de l'écoulement effectuée à l'étape précédente. Le dispositif de décolmatage automatique du régulateur de débit à flotteur, selon l'invention, appliquant le procédé ci-dessus exposé, se caractérise en ce qu'il est constitué, pour l'essentiel, d'un capteur d'écoulement, d'un vérin pneumatique et d'une bouteille de gaz comprimé reliée au dit vérin, dont l'ouverture et la fermeture, ainsi que la purge du vérin, sont commandées par un organe, dont la mise en oeuvre est contrôlée par le capteur d'écoulement. Selon un mode de réalisation: - le capteur d'écoulement, monté dans un caisson disposé en aval du régulateur de débit, est constitué d'un flotteur de détection, situé à l'extrémité d'un bras articulé par rapport à la partie supérieure d'un caisson, ledit bras articulé étant relié, à sa partie supérieure, à l'organe de commande de l'ouverture et de la fermeture de la bouteille de gaz comprimé et de la purge du vérin pneumatique, - l'organe de commande de l'ouverture et de la fermeture de la bouteille de gaz comprimé, ainsi que de la purge du vérin, est constitué d'un distributeur, dont le tiroir de distribution est rappelé, en permanence, par un ressort, vers la position correspondant à la pleine ouverture de la bouteille de gaz comprimé; la course du tiroir de distribution étant contrôlée par le bras du flotteur du capteur d'écoulement. Le vérin pneumatique, fixé contre la face amont du caisson du capteur d'écoulement, est déterminé et positionné de façon, qu'en position rentrée de sa tige, sous l'action de son ressort de rappel, l'extrémité de celle-ci soit située à une certaine distance de l'arête supérieure du registre du régulateur, lorsque le flotteur de manoeuvre de celui-ci est en position haute, et que, en position totalement sortie de sa tige, l'extrémité de celle-ci soit au contact dudit registre et assure à celuici une position de pleine ouverture de l'orifice du régulateur. Les avantages obtenus, grâce à cette invention, consistent, principalement, en ce que l'ouverture complète de l'orifice de régulation de débit est obtenue en l'absence ou pour de faibles écoulements et en cas de colmatage de l'orifice du régulateur. Le dispositif dont il s'agit ne nécessite pas d'énergie électrique et, malgré cela, son autonomie peut être estimée à une dizaine d'années, ce qui entraîne une très forte réduction des fréquences de contrôle de ces ouvrages, ainsi que des surverses au niveau des déversoirs d'orage. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront, dans la description qui va suivre, d'un mode de réalisation du régulateur à décolmatage automatique, selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, au regard des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente une vue de côté schématique du régulateur de débit à décolmatage automatique, en situation de débit faible ou nul, - la figure 2 représente le schéma du régulateur selon la figure 1, en situation d'ouverture forcée, - la figure 3 représente le schéma du régulateur selon les figures 1 et 2, en situation de régulation normale, - la figure 4 représente une vue de face du régulateur, en position d'ouverture minimale, la figure 5 représente une vue de côté du régulateur selon la figure 4, - la figure 6 représente une vue de dessus du régulateur selon les figures 4 et 5, - la figure 7 représente une vue de côté du déversoir d'orage équipé du régulateur de débit selon l'invention, en situation de débit nul et de pleine ouverture forcée du registre sous l'action d'un vérin, - la figure 8 représente une vue de face, en coupe selon AA, d'un déversoir d'orage selon la figure 7, en situation de débit nul et de pleine ouverture forcée du registre sous l'action d'un vérin. Les figures représentent un régulateur de débit à flotteur, à décolmatage automatique, réalisé selon l'invention, comportant un orifice 1 à section de passage contrôlée par un registre 2 à flotteur 3, articulé par rapport à un caisson 4 renfermant un capteur d'écoulement 40, constitué d'un bras à flotteur de détection 41 articulé par rapport à la partie supérieure du caisson 4, contrôlant la position du tiroir 44 d'un distributeur à deux voies 42, relié à une bouteille de gaz comprimé 5 par l'intermédiaire d'une vanne d'arrêt 51 et d'un détendeur 52, au vérin pneumatique 6 par une conduite 63, et à une tuyauterie de purge 64; ledit vérin pneumatique 6, à tige 61 et à ressort de rappel 62, étant fixé sur la face amont du caisson 4, au-dessus de l'arête supérieure 21 du registre 2 et à l'aplomb de celle-ci. En examinant maintenant plus en détail les figures 1 à 3, illustrant le procédé utilisé, on remarque, sur la figure 1, que, lorsque le bras à flotteur de détection 41 détecte un débit faible ou nul, il provoque, par relâchement du ressort 43, le déplacement du tiroir 44 du distributeur à deux voies 42 vers la position de mise en communication de la bouteille de gaz comprimé avec le cylindre du vérin 6 par la conduite 63 et l'obturation de la tuyauterie de purge 64 de celui-ci, ce qui entraîne immédiatement la sortie de la tige 61 du vérin 6, avec compression de son ressort de rappel 62, et qui a pour effet d'articuler le registre 2 jusqu'à sa position d'ouverture maximale, ce qui libère le passage des matières à l'origine du colmatage, tel que représenté à la figure 2. Comme représenté à la figure 3, dès que le 1o débit normal est rétabli, le bras à flotteur de détection 41, s'étant articulé en conséquence, comprime le ressort de rappel 43 du tiroir 44 du distributeur 42, qui est alors ramené en position d'interruption de la mise en communication de la bouteille de gaz comprimé 5 avec le cylindre du vérin pneumatique 6 et de mise en communication dudit cylindre avec la tuyauterie de purge d'air 64, ce qui permet alors au ressort 62 de rappeler la tige 61 du vérin 6 à l'intérieur du cylindre de celui-ci. Le registre 2, étant alors entièrement libéré, peut alors remplir à nouveau son rôle normal de régulation en fonction du niveau amont. En se rapportant maintenant successivement aux figures 4 à 6, on remarque que, lorsque l'écoulement est normal par rapport à la position du registre 2, le vérin 6, dont la tige 61 est complètement rentrée, est inopérant et ne gène donc nullement la libre articulation dudit registre 2 en fonction de la position de son flotteur 3. En examinant maintenant les figures 7 et 8, on remarque que, lorsque le régulateur de débit est en situation de colmatage ou de débit nul, le bras à flotteur de détection 41 est totalement articulé vers le bas et, de ce fait, provoque le déplacement du tiroir 44 du distributeur 42 dans le sens de mise sous pression du cylindre du vérin pneumatique 6 et, par conséquent, la sortie totale de la tige 61 dudit vérin 6. Comme on le remarque sur la figure 8, cette sortie de tige 61 du vérin 6 provoque l'articulation du registre 2, jusqu'à obtention de la pleine ouverture de l'orifice 1 du régulateur. Position qui permet le passage et l'évacuation des matières à l'origine du io décolmatage, comme cela a déjà été dit pour les figures 1 et 2. Le régulateur de débit à flotteur, à décolmatage automatique, selon l'invention, trouve principalement son application au sein des déversoirs d'orage, ou à l'aval des bassins d'orage ou de rétention. Ces applications étant liées aux réseaux d'assainissement, notamment en réseau unitaire, mais également en réseau séparatif. Revendications 1. Procédé de décolmatage automatique d'un régulateur de débit à flotteur, caractérisé en ce qu'il consiste à: a) analyser en continu la présence d'un écoulement d'eau à l'aval du s régulateur de débit, b) provoquer l'ouverture complète de l'orifice du régulateur, dès qu'une absence ou une insuffisance d'écoulement est détectée lors de l'analyse d'écoulement effectuée en continu à l'étape précédente (a). 2. Dispositif de décolmatage automatique d'un régulateur de débit à flotteur, selon le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué, principalement, d'un capteur d'écoulement (40), d'un vérin pneumatique (6) et d'une bouteille de gaz comprimé (5), reliée au dit vérin (6), dont la mise en fonction, ainsi que la purge d'air du vérin (6) , sont assurées par un organe, dont la mise en oeuvre est commandée par le capteur d'écoulement (40). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur d'écoulement (40) est constitué d'un flotteur de détection, situé à l'extrémité d'un bras (41) articulé par rapport à la partie supérieure d'un caisson (4); ledit bras articulé (41) étant relié, à sa partie supérieure, à l'organe de mise en fonction de la bouteille de gaz comprimé (5) et de la purge d'air du vérin (6). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de commande de la mise en fonction de la bouteille de gaz comprimé (5) et de la purge d'air du vérin pneumatique (6) est constitué d'un distributeur (42), dont le tiroir de distribution (44) est rappelé, en permanence, par un ressort (43), vers la position correspondant à la pleine ouverture de la bouteille de gaz comprimé (5), la course du tiroir de distribution (44) étant contrôlée par 1o le bras articulé (41) du flotteur du capteur d'écoulement (40). 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le vérin pneumatique (6) est fixé contre la face amont du caisson (4) du capteur d'écoulement (40), dans une position telle, qu'en position rentrée de sa tige iS (61), sous l'action de son ressort de rappel (62), l'extrémité de celle-ci soit située à une certaine distance de l'arête supérieure (21) du registre (2) du régulateur de débit, lorsque le flotteur (3) de manoeuvre dudit registre (2) est en position haute, et que, en position totalement sortie de sa tige (61), l'extrémité de celle-ci soit au contact dudit registre (2) et assure, à celui-ci, une position de pleine ouverture de l'orifice (1) du régulateur.