Brevet FR2946062A1 — publié le 20101203

Séparateur de matières, notamment pour poste de relevage d'eaux usées, et poste de relevage en comportant application La présente invention concerne le domaine des stations de pompage ou postes de relevage des eaux usées, ces postes de relevage étant utilisés pour acheminer les eaux usées jusqu'aux stations d'épuration. On connaît, notamment par le document EP 1108822 et par le document DE 20 2008011273 des stations de pompage qui sont munies de séparateurs de matières mais qui ne sont pas nécessairement adaptées pour acheminer des eaux usées. De façon plus précise, une telle station comprend un conduit d'arrivée d'eaux chargées de matières solides, débouchant dans un répartiteur relié à deux circuits disposés en parallèle, chaque circuit comprenant un conduit débouchant dans un séparateur de matières, ce séparateur étant par ailleurs relié, d'une part, à une pompe et, d'autre part, à un conduit de sortie, les conduits de sortie des deux circuits débouchant dans un conduit de sortie commun. Dans un tel agencement, les eaux chargées de matières solides, qui arrivent au poste de pompage par le conduit d'arrivée, puis dans le répartiteur, sont dirigées vers l'un ou l'autre des deux circuits, traversent le séparateur de matières correspondant, qui retient les matières solides contenues dans le flux de liquide, le liquide débarrassé de ces matières traversant librement la pompe pour s'accumuler dans une cuve, jusqu'à ce qu'un niveau prédéterminé soit atteint dans cette cuve. Après un certain temps, la pompe associée à ce circuit est mise en marche et refoule l'eau à travers le séparateur de matières, en direction du conduit de sortie, en entraînant les matières solides préalablement retenues dans le séparateur. De la sorte, l'eau qui circule dans un sens et dans l'autre à travers la pompe est en principe débarrassée de matières solides, ce qui est censé permettre un fonctionnement optimal de cette pompe. On comprend que lorsqu'une des deux pompes est traversée librement par les eaux usées débarrassées de leurs matières solides, l'autre pompe refoule les eaux usées en direction du conduit de sortie, la présence de ces deux circuits en parallèle assurant un fonctionnement continu de la station de pompage, suivant des cycles alternés de séparation et de refoulement dans un circuit et dans l'autre. Les agencements décrits dans les deux documents précités répondent à cette définition générale, mais présentent de sérieux inconvénients. Dans les deux cas, le dispositif séparateur est réalisé de telle façon qu'il se bouche assez rapidement, en particulier lorsque les eaux usées contiennent des lingettes ou autres matières analogues, ce qui est de plus en plus fréquent, ces lingettes se bloquant dans les filtres qui sont prévus dans les séparateurs et n'étant pas entrainées par le liquide refoulé par les pompes. De plus, dans les deux cas, les séparateurs ont une forme cylindrique ou parallélépipédique et les conduits reliés respectivement à la pompe et à la sortie des eaux usées sont disposés dans deux parois opposées, verticales de ce séparateur, orientées perpendiculairement aux parois latérales du séparateur. Il résulte de la forme du séparateur et de la disposition de ces conduits des turbulences importantes qui se traduisent par une mauvaise évacuation des matières solides et en particulier des lingettes ainsi que par des pertes de charge conduisant à augmenter la puissance des pompes. Dans le dispositif décrit dans le document DE 20 2008011273, il est prévu deux volets basculants coopérant respectivement, l'un avec l'ouverture du conduit relié à la pompe et l'autre avec le conduit de sortie. Entre le premier volet et l'orifice du conduit relié à la pompe, est disposé un deuxième filtre qui constitue là encore une source de blocage des lingettes ou matériaux analogues et donc de colmatage du filtre, ce qui rend cet agencement particulièrement inefficace. Le but de l'invention est de proposer un séparateur de matières, notamment pour poste de relevage ou station de pompage d'eaux usées, qui permette de remédier aux inconvénients des dispositifs connus en assurant une retenue efficace des matières dans un sens, et un entraînement efficace de ces mêmes matières dans l'autre sens, sans se colmater et sans nécessiter une puissance importante pour la pompe associée. Le dispositif devra par ailleurs être de construction simple et robuste et être d'un prix de revient aussi faible que possible. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif séparateur de matières, notamment pour station de pompage d'eaux usées, comprenant une boîte reliée à sa partie supérieure à un conduit d'arrivée d'eaux usées, chargées de matières solides, cette boîte comportant deux parois opposées sensiblement parallèles et verticales dans lesquelles débouchent respectivement un conduit relié à une pompe et un conduit de sortie, le séparateur comportant de plus deux volets obturateurs, le premier associé au conduit d'arrivée des eaux usées et le deuxième associé au conduit relié à la pompe, caractérisé en ce qu'au moins une desdites parois sensiblement parallèles et verticales est reliée au moins à la partie supérieure de la boîte par au moins une portion de paroi oblique, et en ce que le volet associé au conduit relié à la pompe coopère le long de son bord inférieur avec un siège délimité ou porté par la paroi verticale correspondante. Suivant d'autres caractéristiques : - la boîte comporte, en dehors de ses deux parois verticales, deux parois horizontales, respectivement supérieure et inférieure, ainsi que deux parois latérales, les deux parois sensiblement verticales étant reliées l'une à la paroi supérieure et l'autre à la paroi inférieure par deux parois obliques ; - la paroi dans laquelle débouche le conduit relié à la pompe est reliée à la paroi supérieure de la boîte par une paroi oblique ; - le volet associé au conduit relié à la pompe coopère uniquement par son bord inférieur avec le siège délimité ou porté par la paroi verticale correspondante ; - le volet associé au conduit relié à la pompe a une forme plane et coopère par son bord inférieur avec un siège délimité par/ou fixé sur ladite paroi verticale ; - suivant un autre mode de réalisation, le volet coopérant avec le conduit relié à la pompe est constitué par une plaque pliée formant un dièdre et dont le bord libre coopère avec la paroi verticale de la boîte, formant siège ; - les deux branches de ce dièdre forment entre elles un angle compris entre 120 et 160°, qui s'ouvre en direction du conduit ; - le volet associé au conduit d'arrivée des eaux chargées de matières est monté rotatif autour d'un axe, avec un jeu radial de l'ordre de 1 à 3 mm ; - le conduit relié à la pompe a un diamètre voisin de la hauteur de la paroi dans laquelle il débouche L'invention a également pour objet une station de pompage ou un poste de relevage d'eaux usées, comprenant une cuve, un conduit d'arrivée des eaux usées débouchant dans un répartiteur relié à deux circuits disposés en parallèle dans la cuve et comportant chacun une pompe et un séparateur de matières relié respectivement au répartiteur, à la pompe et à un conduit de sortie, caractérisé en ce que les séparateurs de matières sont réalisés conformément à l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention est décrite plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples et sur lesquels : - la Figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'une station de pompage selon l'invention ; - la Figure 2 est une vue de dessus de cette même station de pompage ; - la Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif séparateur de matières selon l'invention ; - la Figure 4 est une vue en coupe du détail identifié en IV sur la Figure 3 - la Figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la Figure 3 ; - la Figure 6 est une vue partielle en coupe, analogue à celle de la Figure 3, d'une variante de réalisation. On voit sur les Figures 1 et 2 une installation de pompage pour eaux usées, qui comprend une cuve C, dans laquelle débouche à une certaine hauteur, par exemple environ 1 m, un conduit A d'amenée des eaux usées. La cuve est fermée à sa partie supérieure par un couvercle, non représenté. Le conduit A débouche dans un répartiteur R à partir duquel sont alimentés deux circuits identiques, disposés en parallèle, mieux visibles sur la Figure 2. Chaque circuit comprend un séparateur de matières 10 et une pompe P. Le répartiteur R est relié à la partie supérieure de chaque séparateur par un conduit 12 et chaque séparateur est relié à la pompe associée par un conduit 14 Les pompes sont disposées dans la cuve et immergées dans le liquide. Chaque séparateur est également relié à un conduit de sortiel6, les conduits de sortie respectifs des deux circuits étant reliés à un conduit unique de refoulement des eaux usées, non représenté au dessin, pour acheminer lesdites eaux usées soit en direction d'une autre station de pompage, soit en direction d'une station d'épuration. L'invention porte plus particulièrement sur le séparateur de matières, dont le rôle est prépondérant pour obtenir un fonctionnement fiable et efficace d'une telle station de pompage. Comme on le voit sur les Figures 3 et suivantes, le séparateur de matières selon l'invention comprend une boîte 20 réalisée en tôle d'acier inoxydable soudée, comprenant une paroi supérieure 21 sensiblement horizontale, une paroi inférieure 22 également sensiblement horizontale, les directions horizontale et verticale correspondant à la position du séparateur en utilisation. Cette boîte comprend également deux parois d'extrémité sensiblement verticales, la première 23 étant reliée à sa partie supérieure à la paroi horizontale supérieure de la boîte par une paroi inclinée 24, tandis que l'autre paroi verticale 25 est reliée à sa partie inférieure à la paroi inférieure de la boîte par une autre paroi inclinée 26 La boîte est complétée par deux parois latérales 27, 28 sensiblement verticales et perpendiculaires aux deux parois verticales d'extrémités, dont au moins une comporte une ouverture 29 qui peut être fermée par une plaque 30 fixée par exemple par des vis 31 (Figure 1). Dans la paroi supérieure horizontale 21 est ménagée une ouverture au niveau de laquelle est fixé un embout 32 sur lequel se raccorde le conduit 12 d'arrivée des eaux usées, relié à son autre extrémité au répartiteur R. L'embout 32 fait légèrement saillie à l'intérieur de la boîte 20 et son bord inférieur 33 fait office de siège. Dans la paroi verticale 23 est ménagée une autre ouverture au niveau de laquelle est raccordé par exemple au moyen d'un réducteur 34 le conduit 14 reliant le séparateur 10 à la pompe P. Dans la paroi d'extrémité opposée 25 est ménagée une troisième ouverture qui correspond au départ du conduit 16 de sortie des eaux usées. Le conduit 14,34 reliant le séparateur à la pompe débouche dans le séparateur au voisinage de sa paroi inférieure 22, tandis que le conduit 16 de sortie des eaux usées s'étend à partir du voisinage de la paroi supérieure 21 de la boîte. Les deux conduits 16, 34 ont un diamètre légèrement inférieur à la hauteur des parois 23, 25, de façon à limiter les turbulences. Ce dispositif est complété par un ensemble de deux clapets 40, 50 : - le premier clapet 40 est constitué par un volet 41 en acier inoxydable articulé librement par une douille cylindrique 42 autour d'un axe 43 s'étendant entre les deux parois latérales 27, 28 de la boîte. Un jeu qui peut être de l'ordre de 1 à 3 mm, par exemple égal à 2 mm, est ménagé entre la douille cylindrique 42 solidaire du volet et l'axe 43, ce jeu étant suffisant pour garantir que le volet 41 viendra bien en contact avec l'ensemble de la circonférence de l'embout 32, qui fait saillie à l'intérieur de la boîte et dont le bord inférieur 33 sert de siège pour le volet 41. Au repos, le volet 41 est orienté verticalement (Figure 3). - le deuxième clapet 50 est également constitué par un volet 51 réalisé dans une tôle d'acier inoxydable et articulé à sa partie supérieure autour d'un axe 52 s'étendant entre les deux parois latérales 27, 28 de la boîte, au voisinage de la partie supérieure de la paroi verticale 23. Suivant un mode de réalisation (Figure 3), ce volet est plan et coopère, lorsqu'il est en position verticale ou sensiblement verticale avec une barrette métallique 53 fixée par exemple par soudage sur la face interne de la paroi 23. De la sorte, le passage de communication entre l'intérieur de la boîte et le conduit 14 relié à la pompe est constitué par trois passages situés respectivement de part et d'autre du volet 51 et au-dessus de l'axe d'articulation de ce volet sur la boîte. La largeur de ces passages est relativement faible mais leur surface totale est suffisante pour assurer un débit correct du liquide. La barrette 53 n'est pas indispensable et le volet 51 peut aussi venir directement en contact avec la partie inférieure de la paroi 23. En variante (Figure 6), le deuxième volet 61, toujours réalisé dans une tôle d'acier inoxydable, a la forme d'un dièdre et comporte donc deux branches, une branche 62 de longueur plus importante, par laquelle il est articulé autour de l'axe 63 et une branche d'extrémité plus courte 64 formant avec la première un angle qui peut être compris entre environ 120 et environ 160°. Dans ce mode de réalisation, c'est le bord libre 65 du volet qui vient buter contre la paroi verticale 23, en position d'obturation partielle du conduit 14, le passage pour le liquide étant là encore délimité entre les trois autres côtés, latéraux et supérieur de ce volet et les parois adjacentes de la boîte. Le fonctionnement d'un tel dispositif est le suivant : Les eaux usées amenées par le conduit d'arrivée A sont transmises via le répartiteur R en direction des séparateurs de matières 10. Si l'on considère le séparateur qui correspond à la phase où la pompe associée est arrêtée, le volet 41 est en position verticale, et sous la pression du flux de liquide incident, le volet 51 (61) est appliqué par son bord inférieur contre la paroi verticale adjacente, les deux clapets occupant alors la position représentée en trait plein sur la Figure 3. Pendant cette phase, les eaux usées pénètrent dans le séparateur, et sont orientées vers le conduit 14 relié à la pompe, la présence de la paroi inclinée 26, en face du conduit d'arrivée 12, 32, facilitant cet écoulement. Les matières solides et notamment les lingettes qui peuvent être présentes dans les eaux usées sont stoppées par le volet 51 (61), à la partie inférieure de la boîte, tandis que le liquide s'écoule en direction de la pompe, traverse librement cette dernière et s'accumule dans la cuve C. Comme cela est bien connu, après une durée prédéterminée, la pompe est mise en marche et refoule le liquide, à partir de la cuve C en direction du séparateur, puis du conduit de sortie 16. Pendant cette phase du fonctionnement, le liquide qui pénètre dans le séparateur de matières par le conduit 14, provoque l'ouverture du volet 51 (61) et la fermeture de l'autre volet 41 qui vient obturer le conduit supérieur 12, 32 (position en trait mixte sur la Figure 3). Le liquide refoulé par la pompe entraîne les matières solides qui s'étaient accumulées à la partie inférieure du séparateur et s'échappe de ce séparateur par le conduit de sortie 16. On remarquera que cet écoulement s'effectue de manière très efficace et avec un minimum de turbulences, du fait de la forme particulière de la boîte, et plus précisément de la présence des deux parois inclinées 24, 26, et de la position légèrement décalée en hauteur des conduits 14 et 16. Le fait que le volet supérieur 41 soit articulé avec un certain jeu radial, dispense de réaliser cette partie du dispositif avec une très grande précision, tout en garantissant une bonne étanchéité dans la position d'obturation, entre le volet et l'extrémité inférieure 33 de l'embout 32. De plus, pendant cette phase de fonctionnement, le volet 51 (61) est maintenu en position haute, représentée en trait mixte pratiquement en contact avec la paroi inclinée 24 de sorte qu'il ne crée pas non plus de turbulence dans l'écoulement des eaux usées refoulées par la pompe. Dans le mode de réalisation de la Figure 6, l'écoulement est encore amélioré car l'extrémité du volet 61 supprime ou diminue les turbulences dues à la présence de l'articulation 42,43. Etant donnée l'absence de filtre et de tout aspérité à l'intérieur de la boîte, le résultat recherché est obtenu de façon particulièrement efficace : pendant la phase de séparation, toutes les matières solides, lingettes, et autres sont retenues efficacement à l'intérieur du séparateur, tandis qu'en position de refoulement de la pompe, toutes ces matières sont entraînées et ne risquent pas de colmater quelque filtre que ce soit puisque le dispositif n'en comporte pas. De plus ce séparateur permet d'installer pour relever des eaux usées des pompes ayant des sections de passage à la roue relativement faibles, par exemple de l'ordre de 15 à 20 mm, présentant des rendements relativement élevés de 60 % à 70 % ; d'où une économie énergétique non négligeable, sans pour autant nécessiter d'intervention de débouchage des pompes, contrairement à ce qui se produirait avec des séparateurs de l'art antérieur s'ils étaient utilisés avec de telles pompes. Cela permet aussi de réaliser une économie importante à l'achat sur l'ensemble pompe, cuve, armoire de commande, abonnement EDF, etc.... Ce dispositif peut être installé dans des postes de relevage existants, ou bien entendu équiper des postes de relevage ou stations de pompages neufs. En variante, la boîte du séparateur pourrait bien entendu avoir une forme d'ensemble différente de celle qui a été représentée, pourvu que les principales fonctions qui ont été décrites soient bien remplies. Cette boîte pourrait par exemple avoir une section transversale sensiblement circulaire, les parties correspondant aux parois inclinées ayant alors aussi une forme cylindrique ou tronconique et les parois verticales d'extrémité une forme générale circulaire ou en partie circulaire. Un séparateur selon l'invention peut aussi être utilisé dans d'autres installations que celle décrite ci-dessus et notamment dans une installation comportant un seul ensemble séparateur-pompe et ne comportant donc pas de répartiteur. REVENDICATIONS1.- Dispositif séparateur de matières, notamment pour station de pompage d'eaux usées, comprenant une boîte reliée à sa partie supérieure à un conduit d'arrivée d'eaux usées, chargées de matières solides, cette boîte comportant deux parois opposées sensiblement parallèles et verticales dans lesquelles débouchent respectivement un conduit relié à une pompe et un conduit de sortie, le séparateur comportant de plus deux volets obturateurs, le premier associé au conduit d'arrivée des eaux usées et le deuxième associé au conduit relié à la pompe, caractérisé en ce qu'au moins une desdites parois sensiblement parallèles et verticales (23, 25), est reliée au moins à la partie supérieure de la boîte par au moins une portion de paroi oblique (24,26), et en ce que le volet (51 ; 61) associé au conduit (14) relié à la pompe (P) coopère le long de son bord inférieur avec un siège délimité ou porté par la paroi verticale correspondante (23). 2 ù Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la boîte (20) comporte, en dehors de ses deux parois verticales (23, 25), deux parois horizontales, respectivement supérieure (21) et inférieure (22), ainsi que deux parois latérales (27, 28), les deux parois sensiblement verticales (23, 25) étant reliées l'une (23) à la paroi supérieure (21) et l'autre (25) à la paroi inférieure (22) par deux parois obliques (respectivement 24 et 26). 3 ù Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi (23) dans laquelle débouche le conduit (34, 14) relié à la pompe est reliée à la paroi supérieure (22) de la boîte par une paroi oblique (24). 4 ù Dispositif séparateur de matières suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le volet (51 ; 61) associé au conduit (14) relié à la pompe coopère uniquement par son bord inférieur avec le siège associé. 5 ù Dispositif séparateur de matières suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet (51) associé au conduit relié à la pompe a une forme plane et coopère par son bord inférieur avec un siège délimité par/ou fixé sur ladite paroi verticale ;6 û Dispositif séparateur de matières suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet (61) associé au conduit relié à la pompe est constitué par une plaque pliée formant un dièdre et dont le bord inférieur, libre (65) coopère avec la paroi verticale (23) de la boîte, formant siège. 7 û Dispositif séparateur de matières suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les deux branches (62,64) de ce dièdre forment entre elles un angle compris entre 120 et 160°, qui s'ouvre en direction du conduit adjacent. 8 û Dispositif séparateur de matières suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volet (41) associé au conduit (12, 32) d'arrivée des eaux chargées de matières est monté rotatif autour d'un axe (43), avec un jeu radial de l'ordre de 1 à 3 mm. 9 û Dispositif séparateur de matières suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit (34) relié à la pompe a un diamètre voisin de la hauteur de la paroi (23) dans laquelle il débouche. 10 û Station de pompage ou poste de relevage d'eaux usées comprenant une cuve, un conduit d'arrivée des eaux usées, une pompe et un séparateur de matières relié respectivement au conduit d'arrivée des eaux usées, à la pompe et à un conduit de sortie, caractérisé en ce que le séparateur de matière (10) est réalisé conformément à l'une quelconque des revendications 1 à 9. 11 - Station de pompage ou poste de relevage d'eaux usées comprenant une cuve, un conduit d'arrivée des eaux usées débouchant dans un répartiteur relié à deux circuits disposé en parallèle dans la cuve et comportant chacun une pompe et un séparateur de matières relié respectivement au répartiteur, à la pompe et à un conduit de sortie, caractérisé en ce que le séparateur de matière (10) est réalisé conformément à l'une quelconque des revendications 1 à 9.