Brevet FR2957946A1 — publié le 20110930

La présente invention concerne une vanne de stockage non étanche, à flux continu sous son dispositif, composée de plusieurs volets dont les ouvertures et fermetures différées consistent à stocker par temps de pluie les eaux usées d'un collecteur d'assainissement ou d'un cours d'eau canalisé et de restituer ces eaux le plus lentement et progressivement possible en aval de son installation. Suite à des arrivées d'eaux massives, il existe plusieurs techniques de stockage d'effluents dans le but de ne par surcharger une usine d'épuration ou un milieu naturel: Les bassins de rétention aériens, les bassins de rétention souterrains. Dans ces deux cas, de grandes quantités d'eaux sont stockées puis redistribuées progressivement vers leur destination finale. Ces deux techniques sont couteuses, nécessitent une surface disponible pour intégrer l'ouvrage et d'importants travaux de génie civil. Les réseaux d'assainissement sont composés de collecteurs de grandes dimensions et il existe également une technique de stockage par vannage de ces collecteurs. Le volume de ces réseaux souterrains est alors utilisé comme réservoir. Des vannes hydrauliques, électromécaniques ou pneumatiques, télégérées par des capteurs de hauteurs d'eau, assurent l'ouverture et la fermeture de ces équipements pour retenir ou libérer un effluent. Ces vannes sont couteuses et complexes lorsqu'elles nécessitent une télégestion. D'importants travaux de génie civil sont également nécessaires pour la mise en oeuvre de ces installations encombrantes. L'environnement humide et agressif des réseaux d'assainissement malmène ces systèmes et les pannes successives obligent un entretien et un suivi permanent. La vanne présentée selon l'invention utilisera également la capacité de ces collecteurs pour créer un stockage de l'effluent par temps de pluie ou suite à une arrivée d'eau inhabituelle mais avec un système simple et autonome directement installé sur des maçonneries existantes. Cette vanne à volets pivotants sur plusieurs axes serait autonome et peu encombrante, elle ne dépendrait d'aucun moteur ou systèmes hydrauliques et pneumatiques pour fonctionner, et aucune énergie extérieure ne serait nécessaire pour alimenter le dispositif. C'est une arrivée d'eau massive dans un collecteur d'assainissement qui mettrait en fonctionnement le système. L'invention concerne une vanne composée de plusieurs volets disposés cote à cote dont le nombre n'est pas limitatif. Le nombre de volets sera défini en fonction du profil de l'ouvrage où le dispositif sera installé. Chacun des volets est monté à l'intérieur du cadre par l'intermédiaire d'un axe horizontal. Les hauteurs d'axe sur chaque volet sont différentes les unes des autres. Le déclenchement de chaque volet est établi suivant un ordre défmi par les hauteurs d'axes. Selon l'invention la partie centrale se déclenchera en priorité, mais il sera possible de déclencher d'autres volets en priorité. Suivant un certain niveau d'eau en amont du dispositif, chaque volet de la vanne se déclenchera suivant l'ordre établi par les hauteurs d'axe. Chaque axe est positionné sur son volet environ au 1/3 inférieur de sa hauteur. Sur le cadre les axes de chaque volet ne se retrouveront pas sur le même plan horizontal. Lorsque le niveau d'eau atteindra la partie supérieure du volet, jusqu'à sa hauteur maximum, sous la poussée de l'eau ce dernier effectuera une rotation sur son axe et basculera lentement vers l'aval pour vidanger lentement l'eau retenue en amont. Ce phénomène se produira sur chacun des volets. Comme les hauteurs d'axe sont différentes sur chaque volet, les déclenchements des volets ne pourront pas se faire simultanément. Un volet fermé en phase de stockage est en position verticale et se met en position horizontale inclinée lorsqu'il se déclenche pour libérer le maximum de ses eaux. L'eau s'évacue alors sur et sous le volet. Un volet complètement ouvert fini sa course contre un support. C'est avec la hauteur du support que l'on obtient l'inclinaison désirée. Cette position inclinée du volet permet à celui-ci de se refermer par la poussée de l'effluent sur sa partie inférieur (proche du radier du collecteur) après la baisse du niveau de l'eau en dessous du niveau de l'axe du volet. Lorsqu'un volet se positionne en position verticale, pour ne pas sortir de son cadre, il finit sa course contre une butée (plat) fixée sur les parties horizontales inférieures du cadre. Lorsqu'un volet débutera son ouverture, la hauteur du niveau d'eau stocké en amont du dispositif diminuera et évitera un immédiat déclenchement des volets suivants. Le volet ouvert pourrait alors se remettre en position verticale, (en phase de stockage), évitant ainsi le déclenchement du volet suivant. En fonction de la poussée des eaux sur un volet, celui ci pourrait également s'ouvrir en partie et ne laisser échapper qu'une petite quantité de l'effluent. Dès qu'un volet débute sa rotation, il sort du cadre et laisse évacuer une quantité de l'eau stockée. Le système n'est pas étanche. Le cadre et ses volets reposent sur les banquettes du collecteur avec un flux continu de l'effluent sous le dispositif. Dans l'éventualité d'une absence de banquettes du collecteur, pour obtenir ce « flux continu » le dispositif sera installé au dessus du niveau « débit de base » de l'ouvrage afin de laisser transiter normalement l'effluent de référence. Le dispositif obstrue la totalité de la largeur du collecteur. La partie radier entre les banquettes, sous le dispositif laisse passer les effluents. La hauteur du dispositif (cadres et volet) sera définie en fonction des besoins de stockage dans le collecteur. Selon l'invention, les volets seront en position horizontale par temps normal (débit de base) légèrement inclinés contre les supports. Cette inclinaison naturelle se fera lors de la fabrication du volet par l'équilibrage du poids du volet sur son axe. C'est la montée d'eau inhabituelle dans le collecteur qui fermerait chaque volet. Les volets pourront être ôtés simplement par un système d'axe à échappement lors de la visite du collecteur par du personnel d'exploitation.(figure 8 et 9) La particularité de ce dispositif est de stocker des eaux mais surtout de les restituer ensuite 30 très lentement en destination d'une station d'épuration on d'un milieu naturel. Les effluents transiteraient naturellement par flux continu sur le radier de l'ouvrage sous le dispositif et ce système autonome ne se mettrait en action que sous une montée des eaux du collecteur, suite à l'augmentation du débit de l'effluent. La hauteur et la longueur du stockage seront définies au préalable en fonction de la géographie du site à traiter. Cette quantité d'eau transiterait 35 ensuite progressivement et par étape en aval du dispositif également de manière autonome. L'objectif de ce dispositif est de stocker une quantité d'eau suite à des pluies fréquentes et mensuelles et de laisser évacuer naturellement et lentement cette réserve d'eau par le flux continu laissé libre sous le dispositif sans ouverture des volets. La particularité du système est d'être en mesure de redonner au collecteur toute ses capacités de débit pour faire transiter l'effluent suite à une arrivée d'eau massive et exceptionnelles. Dans cette configuration le système d'ouvertures de la vanne se mettrait en action de manière autonome. Selon l'invention cette évacuation se fera lentement et progressivement par l'ouverture successive des volets jusqu'à la libre circulation totale des eaux du collecteur. Un autre cycle de stockage se reproduira également de manière autonome après une baisse du niveau d'eau dans le collecteur en dessous du niveau des hauteurs d'axe du dispositif. Les dessins annexés illustrent l'invention. La fig.l représente un collecteur d'assainissement muni de banquettes (8) avec un déversoir 10 d'orage (7). La fig.2 représente le collecteur vu de dessus avec la vanne comportant un système à trois volets en positions verticales. La fig.3 représente l'installation de la vanne et ses volets en positions verticales avec une vue « coté aval » de l'installation. 15 La fig.4 représente l'installation de la vanne avec le volet central ouvert avec une vue « coté aval » de l'installation. La fig.5 représente une partie du cadre(2), deux volets(1)et un support de volet(3). Les fig.6 et fig.7 représentent la façon dont une partie horizontale du cadre s'emboite dans une partie verticale. 20 Les fig.8 et fig.9 représentent le système d'axe à échappement. En référence à ces dessins, la vanne composée de volets(1) serait installée sur un collecteur d'assainissement(5) muni de banquettes(8). Le niveau d'eau représenté (6) représente l'écoulement du collecteur « débit de base » avant une montée des eaux. Le système illustré est installé en aval d'un déversoir d'orage.(7) 25 Cette invention est caractérisée par une vanne composée de volets(1) disposés cote à cote. Chaque volet est monté sur le cadre(2) par l'intermédiaire d'un axe horizontal(4). Les embouts des axes des volets auront la particularité de pouvoir s'échapper de leur logement (figé et Fig9) afin de pouvoir être ôtés facilement et manuellement du cadre. Cet échappement de l'axe se fera avec un levier solidaire de l'embout de l'axe. Ces axes seront toutefois maintenus en pression dans le 30 cadre par l'intermédiaire de ressorts(9) positionnés à l'intérieur du logement à chaque extrémité de l'axe(fig.8 et fig.9). Les supports d'axe se trouvent sur les montants verticaux du cadre. Les parties du cadre horizontales et verticales seront composées de tubes métalliques inoxydables. Les parties horizontales seront emboitées avec les parties verticales pour obtenir une forte rigidité de l'ensemble(fig.6 et fig.7). Toutes les parties horizontales et verticales du cadre sont emboitées entre 35 elles pour obtenir un ensemble. Selon l'invention, les hauteurs d'axes de chaque volet sont différentes les unes des autres. Les volet n'auront pas la même hauteur. Cette différence de hauteur peut être de seulement quelques centimètres car suffisante pour obtenir des déclenchements différés. Les volets peuvent être de largeur différente. Les parties horizontales inférieures du cadre sont munies de plats (butées) pour stopper le volet et l'empêcher de sortir de son cadre lors de sa mise en position verticale. Dans cette position verticale, les volets se trouvent à l'intérieur du cadre. Lorsque le volet se trouve en position horizontale inclinée pour libérer les eaux, ce dernier fini sa course contre des supports(3). Cette invention est particulièrement destinée à équiper des collecteurs d'assainissement, unitaires, ou sépararatifs car elle permet d'éviter de surcharger une usine d'épuration qui ne pourrait traiter une arrivée d'eau massive. Ce système évite de rejeter à l'entrée d'une station d'épuration des eaux usées en milieu naturel. Par temps de pluie ou suite à une arrivée d'eau, une retenue de l'effluent serait créée dans le collecteur sur plusieurs centaines de mètres et cette réserve d'eaux pourrait représenter l'équivalent d'un bassin de rétention. Ce dispositif selon l'invention peut dans certain cas remplacer un bassin aérien ou souterrain où être en complément de celui-ci, et permettre ainsi des constructions de bassins de dimensions moins importantes. Cette vanne peut être installée sur plusieurs collecteurs d'un même bassin versant. Cette vanne peut être installée en aval immédiat d'un déversoir d'orage et ainsi gérer le déversement de celui-ci. Ce dispositif peut également équiper des collecteurs d'eaux pluviales. Ce dispositif peut être utilisé sur des cours d'eau canalisés pour limiter un débit, le stocker et redistribuer lentement la quantité d'eau retenue. Ce dispositif selon l'invention est simple et autonome mais il peut être évolutif et recevoir des capteurs de position et des compteurs sur ses volets afin de connaître le nombre et la durée de leurs ouvertures. REVENDICATIONS1). Vanne autonome à flux continu destinée à stocker des eaux pluviales, usées ou naturelles dans un collecteur d'assainissement ou un cours d'eau canalisé afin de pouvoir restituer ces eaux retenues, lentement et progressivement en aval de son installation. Ce dispositif est caractérisé par une vanne composée de plusieurs volets(1) dont le nombre n'est pas limitatif, montés cote à cote à l'intérieur d'un cadre(2) par l'intermédiaire d'axes horizontaux(4) dont les hauteurs sur chacun des volets sont différentes les unes des autres. 2). Vanne autonome à flux continu selon la revendication 1 caractérisée en ce que les volets à l'intérieur d'un cadre, s'ouvrent successivement suite à une poussée des eaux suivant un ordre établi par les hauteurs d'axe afm de ne laisser évacuer qu'une partie des eaux en aval de son installation. 3). Vanne autonome à flux continu selon la revendication 1 et et 2 caractérisée en ce qu'elle est composée de volets de hauteurs différentes. 4). Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle laisse passer l'effluent de base sous son dispositif. 5). Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le déclenchement prioritaire d'évacuation des eaux s'effectue sur la partie centrale de son dispositif. 6). Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait que tous les volets du dispositif restent par débit de base en position 20 horizontale légèrement inclinés en appui sur leurs supports. 7) Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par la fermeture automatique des volets du dispositif suite à la montée des eaux d'un collecteur ou d'un cours d'eau canalisé. 8) Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisée en ce que les axes des volets sont à échappement manuel et peuvent s'extraire manuellement du cadre au moyen d'un levier solidaire de cet axe.(fig.8 et fig.9) 9) Vanne autonome à flux continu selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les montants horizontaux et verticaux du cadre s'emboitent entre eux afin d'accroître la rigidité de l'ensemble.(fig.6 et fig.7)