Brevet FR2940334A1 — publié le 20100625

DEVERSOIR INSTALLE EN BORDURE D'UN PLAN DE LIQUIDE, NOTAMMENT UN PLAN D'EAU. L'invention est relative à un déversoir installé en bordure d'un plan de liquide, qui permet d'assurer, dans un premier état, une phase de maintien du plan de liquide, et dans un deuxième état, une phase de déversement du liquide. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un tel déversoir installé en bordure d'un plan d'eau, en particulier en bordure 10 d'un bassin ou d'une cuve d'installation de traitement d'eau. D'une manière générale, le domaine technique concerné par l'invention est relatif à la technologie appliquée dans la réalisation d'équipements hydrauliques dont la fonction est d'assurer un déversement contrôlé d'un plan d'eau. De tels équipements trouvent leur application dans la 15 conception d' installations de traitement d' eaux usées et d'eau potable. L'invention vise, en particulier, à répondre au problème de l'écumage de surface de plans d'eau d'ouvrages hydrauliques, en particulier quand ces plans d'eau ont des superficies importantes (plusieurs centaines de mètres carrés). L'invention peut également trouver des applications dans la conception 20 de systèmes d'écrémage de surface de prises d'eau dans le milieu naturel : fleuves, rivières, canaux d'adduction. Les solutions techniques proposées à ce jour pour un déversement contrôlé d'un plan d'eau sont de différents types : 25 1- Déversement par l'ouverture d'un organe d'obturation. Cet organe peut être manoeuvré manuellement ou être motorisé. 2- Déversement par augmentation du niveau du plan d'eau. Ce déversement peut être obtenu par augmentation du débit transitant dans l'ouvrage hydraulique, ou par fermeture partielle ou totale de l'exécutoire de 30 l'ouvrage. 3- Equipements flottants de succion, ou écopant le plan d'eau. Les différentes solutions évoquées ci-dessus présentent les inconvénients principaux suivants : 35 pour les solutions 1 et 3 : - une zone de déversement limitée, des systèmes mécaniques en mouvement et immergés soumis aux facteurs de corrosion, de grippage, de colmatage. pour la solution 2 : - des difficultés pour maîtriser la durée des séquences et les débits de déversement engendrés. L'invention a pour but, surtout, de fournir un déversoir de construction simple et robuste, d'exploitation économique, et résistant à la corrosion. Selon l'invention, un déversoir installé en bordure d'un plan de liquide, notamment d'eau, permettant d'assurer, dans un premier état, une phase de maintien du plan de liquide, et dans un deuxième état, une phase de déversement du liquide, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément gonflable tubulaire, et des moyens de gonflage et de mise à vide de cet 15 élément tubulaire, la phase de maintien étant assurée lorsque l'élément tubulaire est gonflé sous pression, tandis que la phase de déversement est assurée lorsque l'élément tubulaire est mis à vide. Avantageusement, le déversoir comprend un support rigide sensiblement semi-cylindrique dont la concavité est tournée vers le haut, dans 20 lequel est placée une manche tubulaire cylindrique constituant l'élément gonflable qui, lorsqu'il est mis sous vide, se replie dans le creux du support. De préférence, la manche tubulaire est réalisée en élastomère armé d'une toile renfort. La manche tubulaire peut comporter une bande de fixation suivant une génératrice moulée d'une seule pièce avec la manche. La bande de 25 fixation peut être dotée de trous pour le passage de moyens de fixation sur le support. La manche tubulaire gonflable est dotée d'au moins un raccord, en particulier moulé d'une pièce avec la manche, qui traverse un orifice prévu dans le support. 30 Le support du déversoir peut être divisé en deux parties dans le sens de la longueur suivant un plan moyen radial, les deux parties étant assemblées à l'aide de deux fers plats formant des ailes soudées chacune sur une partie du support. La bande de fixation de la manche tubulaire peut être serrée entre les deux ailes assemblées. Le support du déversoir peut être réalisé à partir d'un 35 tube en acier inoxydable dont sensiblement une demi-section est retirée. Le diamètre de la manche tubulaire à l'état gonflé peut être d'environ 200mm. La pression de gonflage de la manche peut être d'environ 1,5 bar. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe schématique verticale d'un déversoir selon 10 l'invention, installé en bordure d'un plan d'eau. Fig. 2 est une vue en perspective partielle, à plus petite échelle, d'un déversoir installé en bordure d'un plan d'eau. Fig. 3 est un schéma général d'une installation avec déversoir et Fig. 4 est une coupe verticale, semblable à Fig.1, illustrant la phase 15 de déversement du liquide. En se reportant aux dessins, notamment à Fig. 1 et 2, on peut voir un déversoir D installé en bordure d'un plan d'eau 1 délimité par une paroi verticale 2, notamment en béton. Le déversoir D permet d'assurer, dans un premier état illustré sur 20 Fig.1, une phase de maintien du plan d'eau 1 qui peut monter jusqu'au niveau maximum NL û max et, dans un deuxième état, illustré sur Fig. 4, une phase de déversement du liquide qui peut descendre jusqu'à un niveau NL statique. Selon l'invention, le déversoir D comprend au moins un élément gonflable tubulaire 3, et des moyens de gonflage 4 (Fig.3) et de mise à vide 5 25 de l'élément tubulaire 3. Cet élément tubulaire 3 est constitué par une manche tubulaire cylindrique 6, avantageusement réalisée en élastomère armé d'une toile renfort. A l'état gonflé, la manche 6 présente une section droite circulaire comme visible sur Fig.1. Un support rigide sensiblement semi-cylindrique 7, 30 dont la concavité est tournée vers le haut, reçoit la demi-partie basse de la manche 6 sensiblement de même rayon que le support 7. Le support 7 présente la forme d'une auge, et est réalisé, par exemple, à partir d'un tube en acier inoxydable DN 200. Le support 7 est muni d'une jupe verticale 8 fixée à la partie semi-cylindrique en forme d'auge, 35 notamment soudée suivant la génératrice inférieure. La jupe 8 permet la fixation du déversoir D sur la paroi verticale 2 en béton. Le support 7 est divisé en deux parties 7a, 7b dans le sens de la longueur suivant un plan moyen radial. Les deux parties 7a, 7b du support sont assemblées à l'aide de deux fers plats formant des ailes 10, 11, soudées chacune sur une partie 7a, 7b du support. Les ailes 10, 11 sont repliées sensiblement à 90° vers l'extérieur et forment ainsi un assemblage par brides. La manche tubulaire 6 comporte une bande de fixation 9 (Fig. 1) orientée radialement vers l'extérieur, faisant saillie sur la partie inférieure de la manche. Cette bande 9 est serrée entre les deux ailes 10, 11 assemblées par des boulons, vis, rivets ou autres moyens de fixation traversant des trous prévus dans la bande 9 pour le passage de ces moyens. La manche gonflable 6 est dotée d'au moins un raccord 12 (Fig.1) en particulier moulé d'une seule pièce avec la manche. Ce raccord 12, pour le gonflage ou la mise à vide, traverse un orifice prévu dans la partie 7a du support, du côté du liquide. Le raccord 12 est de préférence prévu à mi- longueur de la manche 6, et est généralement relié à une canalisation rigide par un flexible. Une conduite 13 est branchée sur le raccord 12 pour le gonflage ou la mise à vide. La forme particulière du support 7 en auge permet de garantir un bon positionnement de la manche tubulaire souple 6 et son étanchéité à l'état gonflé. La longueur du support 7 peut être standardisée pour donner des modules M1, M2,...(voir Fig.2) qui peuvent être alignés et assemblés selon la longueur du linéaire total à équiper. Comme visible sur Fig.2, le support 7 de chaque module est formé par un tube qui, à chacune de ses extrémités 14a, 14b présente une section droite complète. Entre les deux extrémités 14a, 14b, la demi-partie supérieure de la section du tube a été supprimée pour laisser apparaître la manche souple 6. Les raccords 12 des différents modules sont branchés en parallèle sur une conduite 15 pour l'alimentation ou la mise à vide. A titre d'exemple numérique, non limitatif, le diamètre de la manche cylindrique 6 à l'état gonflé est d'environ 200mm sous une pression de 1,5 bar, qui est simplement indicative. Des pressions plus faibles peuvent être envisagées pour permettre d'optimiser les volumes d'air à produire et l'énergie consommée. L'unité de gonflage 4, représentée sur Fig.3, a pour but de produire et stocker l'air comprimé qui assurera le gonflage puis le maintien en pression du 35 déversoir gonflable D. Cette unité comprend principalement un compresseur d'air 16 délivrant de l'air comprimé sous une pression généralement comprise entre 6 et 8 bars. L'air comprimé est stocké dans un réservoir 17. La capacité du réservoir est déterminée en fonction du volume total des manches tubulaires 6 à gonfler. L'air comprimé est détendu à une pression inférieure, par exemple une pression de 1,5 bar, par un détendeur-régulateur général 18. Une électrovanne principale 19 délivre l'air dans le collecteur d'alimentation 20 du déversoir. Ce collecteur 20 est relié à la conduite 13 d'alimentation de la manche par l'intermédiaire d'une vanne trois voies 21. L'électrovanne principale 19 est doublée par une plus petite électrovanne 22, formant dérivation, ayant pour but de délivrer l'air d'appoint pour maintenir la pression nominale mesurée dans la conduite d'alimentation par un pressostat 13a. Le choix d'un compresseur 16 et d'un réservoir de stockage 17 d'air comprimé permet d'assurer des périodes d'arrêt du compresseur 16 entre deux séquences de déversement. En variante, le gonflage du déversoir D peut être assuré par une soufflante 23, prévue pour la mise à vide, dont le fonctionnement serait inversé pour gonfler le déversoir D. Le gonflage serait assuré avec une pression de gonflage plus faible. Dans ce cas, la soufflante fonctionnerait en permanence. L'unité 5 de mise à vide a pour but d'aspirer l'air contenu dans le déversoir D et ainsi de provoquer l'écrasement de la manche tubulaire 6 comme illustré sur Fig.4. L'air est extrait par la soufflante 23 qui aspire l'air de la manche 6 et le refoule. Cette soufflante 23 est reliée à un orifice de la vanne trois voies 21. Le fonctionnement du déversoir est le suivant. On considère une position initiale gonflée du déversoir D représentée sur Fig.1. L'appoint d'air comprimé est assuré par l'électrovanne 22 ouverte (Fig.3) en dérivation de l'électrovanne principale 19 qui est fermée. La manche 6 du déversoir est maintenue gonflée, ce qui permet au plan de liquide d'atteindre son niveau maximal NL û max. Le déclenchement du déversement peut être assuré par un automate lorsqu'une indication est fournie, par exemple par un capteur, selon laquelle le niveau maximal du plan d'eau est atteint, ou par une action manuelle. Ce déversement peut être commandé même si le niveau maximal n'est pas atteint, notamment pour une évacuation de mousses ou de flottants. Pour provoquer le déversement, la vanne trois voies motorisée 21 est actionnée pour ouvrir le circuit d'extraction en mettant en communication la conduite 13 avec l'aspiration de la soufflante 23, et en isolant la conduite 20. Le groupe de mise à vide 5 et la soufflante 23 sont mis en route ce qui provoque l'écrasement du manchon tubulaire 6, comme illustré sur Fig.4, sous la forme d'un croissant sensiblement demi-circulaire. Le plan d'eau surverse, avec production d'une chute d'eau 24 vers un exutoire. Après une durée réglable de la surverse, en particulier temporisée par un automate, il y a déclenchement de la consigne d'arrêt du déversement. Le groupe 5 est arrêté. La vanne 21 motorisée est commandée pour ouvrir le circuit de gonflage par mise en communication de la conduite 20 et de la conduite 13, et fermeture de la communication avec le groupe de mise à vide 5. L'électrovanne principale 19 est ouverte pour une mise en pression rapide de la ou des manche(s) tubulaire(s) 6 du déversoir. Lorsque la pression requise est atteinte dans la manche tubulaire 6, le pressostat 13a est déclenché et commande la fermeture de l'électrovanne principale 19 et l'ouverture de l'électrovanne 22 de dérivation pour compenser les pertes d'air éventuelles et maintenir gonflée la manche tubulaire 6. De manière classique, le compresseur d'air 16 est mis en route lorsque la pression dans le réservoir 17 atteint une valeur basse de consigne. Le compresseur 16 est arrêté lorsque la pression dans le réservoir 17 atteint le seuil de pression haut. L'installation est à nouveau disponible pour une nouvelle séquence 20 de déversement. La solution de l'invention s'articule autour du remplacement de l'organe d'obturation de la zone de déversement, généralement constitué par un équipement mécanique rigide, par un élément gonflable 3, 6 de forme tubulaire faisant barrage à la tranche liquide à déverser. Ceci permet de 25 disposer d'un déversoir qui peut s'adapter quelle que soit la longueur de déversement souhaitée, par juxtaposition de plusieurs modules alignés M1, M2.. Les fonctions gonflage et mise à vide pourraient être assurées par un même équipement, mais dans un souci de réduction des temps de 30 fonctionnement des équipements électromécaniques, l'installation présentée avec référence à Fig.3 utilise une unité de gonflage 4 séparée de l'unité de mise à vide 5. Cette solution permet des périodes d'arrêt de fonctionnement entre deux séquences de déversement. Le déversoir constitué par une manche tubulaire gonflable est 35 particulièrement robuste, et peu sensible à la corrosion et au grippage. L'invention permet de satisfaire aux exigences suivantes : - évacuer les flottants présents sur un plan d'eau (mousses et écumes graisseuses, feuilles mortes, filasses, corps flottants d'hiver) ; - permettre l'écumage de grands plans d'eau ; - disposer d'un linéaire de déversement important et adaptable à la 5 demande pouvant même équiper la périphérie complète d'un ouvrage de traitement ; - limiter les débits engendrés pouvant résulter d'un linéaire de déversement important ; - utiliser un système simple, peu sensible aux facteurs 10 d'encrassement et de coincement mécanique, notamment grippage, ou défauts dus à la corrosion ; - ne pas avoir d'équipement mécanique mobile immergé ou en contact avec le plan d'eau à écumer ; - avoir un système totalement automatique et programmable. 15 REVENDICATIONS1. Déversoir installé en bordure d'un plan de liquide, notamment d'eau, permettant d'assurer, dans un premier état, une phase de maintien du plan de liquide, et dans un deuxième état, une phase de déversement du liquide, est caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément gonflable tubulaire (3), et des moyens de gonflage (4) et de mise à vide (5) de cet élément tubulaire, la phase de maintien étant assurée lorsque l'élément tubulaire est gonflé sous pression, tandis que la phase de déversement est assurée lorsque l'élément tubulaire est mis à vide. 2. Déversoir selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un support rigide (7) sensiblement semi-cylindrique dont la concavité est tournée vers le haut, dans lequel est placée une manche tubulaire cylindrique (6) constituant l'élément gonflable (3) qui, lorsqu'il est mis sous vide, se replie dans le creux du support. 3. Déversoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que la manche tubulaire (6) est réalisée en élastomère armé d'une toile renfort. 4. Déversoir selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la manche tubulaire (6) comporte une bande de fixation (9) suivant une génératrice moulée d'une seule pièce avec la manche. 25 5. Déversoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bande de fixation (9) est dotée de trous pour le passage de moyens de fixation sur le support (7). 6. Déversoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que la manche tubulaire gonflable (6) est dotée d'au moins un raccord (12), en particulier moulé d'une 30 pièce avec la manche, qui traverse un orifice prévu dans le support (7). 7. Déversoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (7) est divisé en deux parties (7a ,7b) dans le sens de la longueur suivant un plan moyen radial, les deux parties étant assemblées. 35 8. Déversoir selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la bande de fixation (9) de la manche tubulaire est serrée entre deux ailes assemblées (10, 11) du support. 9. Déversoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support (7) est réalisé à partir d'un tube en acier inoxydable dont sensiblement une demi-section est retirée. 10. Déversoir selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre de la 10 manche tubulaire (6) à l'état gonflé est d'environ 200mm.