Brevet FR2949837A1 — publié le 20110311

Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte aux réseaux d'évacuation des eaux usées dans les bâtiments. Plus précisément, la présente invention concerne un clapet équilibreur de pression destiné à être utilisé dans ce type de réseaux. Etat de la technique Les réseaux d'évacuation des eaux usées comprennent typiquement des segments d'allure générale horizontale à faible pente, appelés � collecteurs �, collectant l'eau aux différents appareils pour la canaliser vers des segments d'allure générale verticale, appelés � chutes �. Une chute peut recueillir plusieurs collecteurs, sur un ou plusieurs étages d'un bâtiment, par exemple une habitation individuelle ou collective. Les réseaux, en forme d'arborescence de conduits tubulaires, mettent ainsi en communication plusieurs appareils sanitaires, qui peuvent interagir selon des phénomènes physiques connus, en cours d'utilisation. Les mouvements des effluents dans les conduits produisent des variations de la pression de l'air contenu, se traduisant par un appel d'air extérieur (air frais) lorsque la pression interne est inférieure à la pression atmosphérique, et des échappements d'air intérieur (air vicié) lorsque la pression interne est supérieure à la pression atmosphérique. Les siphons traditionnellement installés au niveau des appareils isolent le milieu ambiant des émanations d'air vicié, et absorbent une partie des fluctuations de pression interne du réseau. Toutefois, ils ne suffisent pas à supprimer toutes les nuisances (désiphonage, bruit de bulle d'air, échappement d'air vicié) et une mise à l'air libre est donc aménagée selon les règles de l'art. La mise à l'air libre du réseau se fait traditionnellement en sommet de chute, grâce à une extrémité ouverte débouchant au-dessus de la toiture des bâtiments, et grâce à un bouclage reliant certains points critiques des collecteurs à la pression atmosphérique. Lorsque la mise à l'air libre du réseau ou d'une partie du réseau s'avère difficile, et/ou lorsque celle-ci n'est pas souhaitée à l'extérieur du bâtiment, une solution alternative consiste à équiper certains points névralgiques du réseau de clapets équilibreurs de pression, qui autorisent 2 l'entrée d'air dans le réseau lors de dépressions internes, et empêchent les sorties d'air vicié lors des surpressions internes. L'aptitude à l'emploi des ces clapets équilibreurs de pression est déterminée selon des normes, pour les critères de fonctionnement suivants : - Tenue au choc. - Etanchéité à l'air lors des surpressions internes. - Réactivité : facilité d'ouverture aux plus faibles dépressions internes. - Capacité d'entrée d'air aux plus fortes dépressions. - Endurance. - Tenue en température (positive et négative). - Mode d'assemblage sur les réseaux. D'autres critères non normalisés sont importants pour l'aptitude à 15 l'emploi de ces produits : - Encombrement hors tout, pour l'implantation dans des endroits confinés du réseau. - Possibilité de fonctionner en position verticale ou horizontale. - Possibilité de démontage pour l'entretien. 20 - Insensibilité aux condensations. - Insensibilité aux dépôts de poussières. Le document EP 0 278 746 décrit un clapet équilibreur comprenant un élément de fermeture incliné. En cas de dépression interne au réseau, l'air pénètre dans le clapet par une ouverture annulaire 25 située à un niveau inférieur à l'élément de fermeture, puis monte jusqu' à l'élément de fermeture qui est en position ouverte en raison de la dépression, et enfin redescend vers le réseau par un tuyau circulaire. Autrement dit, l'écoulement est d'abord dirigé vers le haut, tourne de sensiblement 180° puis est dirigé vers le bas. Ce cheminement 30 introduit une résistance à l'écoulement qui nuit à la réactivité et à la capacité d'entrée d'air du clapet. Pour conserver des valeurs acceptables de ces paramètres, il est nécessaire de dimensionner le clapet en choisissant un compromis avec son encombrement. Résumé de l'invention 35 Un problème que la présente invention propose de résoudre est de fournir un clapet équilibreur de pression qui répond bien aux différents critères mentionnés ci-dessus. En particulier, un but de l'invention est de proposer un clapet équilibreur qui permet d'obtenir un compromis intéressant entre l'étanchéité, la réactivité, la capacité d'entrée d'air et l'encombrement en optimisant les flux d'air dans le système. La solution proposée par l'invention est un clapet équilibreur de pression comprenant un conduit présentant une section d'entrée et une section de sortie, un siège agencé dans ledit conduit et une membrane mobile entre, d'une part, une position fermée dans laquelle elle coopère avec ledit siège pour empêcher un écoulement dans ledit conduit de la section de sortie vers la section d'entrée et, d'autre part, une position ouverte dans laquelle elle autorise un écoulement dans le conduit de la section d'entrée vers la section de sortie, la membrane étant apte à passer de sa position fermée à sa position ouverte sous l'effet d'une dépression interne entre la section sortie et la section d'entrée, caractérisé par le fait que ledit conduit est apte à admettre un écoulement dans lequel, pour toute ligne d'écoulement entre ladite section d'entrée et ladite section de sortie, le vecteur vitesse en un point donné forme un angle avec le vecteur vitesse dans la section d'entrée qui est croissant avec la distance à la section d'entrée, l'angle entre le vecteur vitesse dans la section de sortie et le vecteur vitesse dans la section d'entrée étant compris entre 80° et 150°, et dans lequel la membrane, en position fermée, forme un angle compris entre 0° et 70° avec la normale à la section de sortie. Selon un mode de réalisation, la membrane, en position fermée, forme un angle compris entre 30° et 70° avec la normale à la section de sortie. Dans ce cas, que le clapet équilibreur soit positionné avec sa section de sortie horizontale ou verticale, la membrane sera toujours inclinée. Selon un mode de réalisation, la membrane est réalisée en matériau flexible, et présente une épaisseur comprise entre 0.4 à 6 mm. Par exemple, la membrane est réalisée en silicone, en élastomère, en TPE, en caoutchouc ou en autre thermoplastique. Dans ce cas, la membrane peut se déformer pour passer de sa position ouverte vers sa position fermée. Le choix du matériau et de l'épaisseur de la membrane influence la réactivité du clapet équilibreur. 4 Dans ce cas, avantageusement, la membrane présente au moins une encoche. Cela permet d'améliorer la flexibilité et la réactivité de la membrane. Selon un autre mode de réalisation, la membrane est réalisée en 5 matériau rigide. Dans ce cas, elle peut par exemple pivoter autour d'un axe pour passer de sa position ouverte à sa position fermée. De préférence, au moins une lamelle s'étend entre ladite section d'entrée et ledit siège. Avantageusement, ladite section d'entrée présente une forme 10 carrée ou rectangulaire, aux coins arrondis. Une telle forme permet une grande section de passage sans occuper beaucoup de place, par rapport à une section circulaire. En variante, la section d'entrée pourrait être par exemple circulaire ou triangulaire. De préférence, le clapet comprend un corps et un capot relié de 15 manière étanche et amovible au corps, ledit conduit passant dans ledit corps. Selon un mode de réalisation, ledit siège est fixé audit capot. En variante, il est fixé au corps. L'invention propose aussi l'utilisation du clapet équilibreur de 20 pression avec la section de sortie agencée dans un plan vertical ou horizontal. Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au 25 cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'un clapet équilibreur selon un premier mode de réalisation, 30 - la figure 2 est une vue en perspective et en coupe du clapet équilibreur de la figure 1, avec la membrane en position ouverte, - la figure 3 est une vue en perspective d'un clapet équilibreur selon un deuxième mode de réalisation, 35 - la figure 4 est une vue en perspective et en coupe du clapet équilibreur de la figure 3, et - la figure 5 est une vue en perspective du capot du clapet de la figure 3. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 représentent un clapet équilibreur 1 selon un premier mode de réalisation de l'invention. Le clapet équilibreur 1 comprend un corps 2 et un capot 3. Le corps 2 présente une portion cylindrique 4 et une portion évasée 5. La portion cylindrique 4 présente une extrémité ouverte. L'extrémité de la portion évasée 5 est fermée de manière étanche par le capot 3, et la portion évasée 5 présente une ouverture latérale. Autrement dit, le clapet équilibreur 1 délimite un conduit 6 qui s'étend de la section d'entrée 7, située sur une face latérale de la portion évasée, à la section de sortie 8 située à l'extrémité de la portion cylindrique 4. Dans l'exemple représenté, la section de sortie 8 présente une forme circulaire et la section d'entrée 7 présente une forme (non représentée) de carré ou rectangle à coin arrondi. En variante, la section d'entrée pourrait présenter par exemple une forme circulaire ou triangulaire. Le corps 2 présente un rebord 11 qui s'étend vers l'intérieur depuis la section d'entrée 7. Des lamelles 9 parallèles, agencées sensiblement perpendiculairement à la section d'entrée 7, s'étendent dans l'espace délimité par le rebord 11. Du côté opposé à la section d'entrée, les lamelles 9 et le rebord 11 forment un siège 10. Le clapet équilibreur 1 comprend une membrane 12 qui, sur la figure 1, repose sur le siège 10. Dans le mode de réalisation représenté, la membrane 12 est réalisée en matériau flexible déformable et est reliée au corps 2 par une languette 17. Par exemple, la membrane 12 est réalisée en silicone, en élastomère, en TPE, en caoutchouc ou en autre thermoplastique et présente une épaisseur de 0.4 à 6 mm. La membrane 12 peut donc se déformer pour s'écarter du siège 10 comme représenté sur la figure 2. Dans une autre variante non représentée, la membrane est réalisée en matériau rigide et est reliée au cours de manière pivotante. On peut remarquer sur la figure 1 que, lorsqu'elle repose sur le 35 siège 10, la membrane est inclinée par rapport à la normale à la section de sortie 8. Par exemple, elle forme un angle compris entre 0° et 70°, de préférence entre 30° et 70°, avec la normale à la section de sortie 8. Le fonctionnement du clapet équilibreur 1 est le suivant. Le clapet équilibreur 1 est relié par sa portion cylindrique 4 à un réseau d'évacuation des eaux usées. En cas de surpression interne, la membrane 12 repose de manière étanche sur le siège 10. L'étanchéité est assurée notamment par la différence de pression qui s'exerce sur la membrane 12. En cas de dépression interne, la membrane 12 se déforme sous l'effet de la différence de pression, comme représenté sur la figure 2. De l'air peut alors pénétrer dans le réseau en passant par la section d'entrée 7, le conduit 6 et la section de sortie 8. Dans la variante ou la membrane est rigide et pivotante, elle pivote dans la position ouverte. La structure du clapet équilibreur 1 offre plusieurs avantages : - En raison de l'inclinaison de la membrane 12, il n'est pas nécessaire de vaincre la totalité du poids de la membrane 12 pour la faire passer dans la position ouverte de la figure 2. Cela contribue à conférer une bonne réactivité au clapet équilibreur 1. De plus, il est possible de positionner le clapet équilibreur 1 avec la section de sortie 8 agencée dans un plan sensiblement horizontal, comme représenté sur les figures 1 et 2, ou avec la section sortie 8 agencée dans un plan sensiblement vertical. Dans les deux cas, la membrane 12 est inclinée. - La membrane 12 étant inclinée par rapport au siège 10, elle a tendance, en l'absence de dépression interne, à reprendre sa position de repos représentée sur la figure 1, contribuant ainsi à l'étanchéité du clapet équilibreur 1. - La configuration du clapet équilibreur 1 permet au conduit 6 d'admettre un écoulement subissant peu de changement de direction. Ainsi, le clapet équilibreur 1 a une bonne capacité d'entrée d'air. Plus précisément, comme représenté par la ligne d'écoulement 13 sur la figure 2, on peut voir que le vecteur vitesse 15 en un point donné forme avec le vecteur vitesse 14 dans la section d'entrée 7 un angle croissant en fonction de la distance depuis la section d'entrée. Il n'y a donc pas de changements de direction multiples. De plus, l'angle entre le vecteur vitesse 16 dans la section de sortie 8 et le vecteur vitesse 14 dans la section d'entrée 7 est compris entre 80° et 150°. Le changement de direction total de l'écoulement est donc limité. Bien entendu, d'autres structures que celle du conduit 6 représenté permettent d'obtenir un écoulement présentant les caractéristiques précitées. - La forme de la section d'entrée 7 en carré au coin arrondi permet, par rapport à une section circulaire de diamètre égale au côté du carré, une plus grande section de passage. Cela contribue à la bonne capacité d'entrée d'air du clapet équilibreur 1. Une section rectangulaire conduit au même avantage. - Dans un mode de réalisation non représenté, dans lequel la membrane est réalisée en matériau déformable, la membrane 12 présente des encoches le long de la languette 17. La membrane 12 peut alors plus facilement se déformer, ce qui contribue à la bonne réactivité du clapet équilibreur 1. - Les lamelles 9, inclinées vers l'extérieur du corps 2, permettent 15 l'évacuation de la condensation. - Le capot 3 peut être retiré, ce qui permet un examen visuel et un nettoyage de l'intérieur du clapet équilibreur 1. Les figures 3 à 5 représentent un clapet équilibreur 101 selon un deuxième mode de réalisation. Les éléments identiques ou similaires à 20 des éléments du premier mode de réalisation sont désignés par les mêmes numéros de référence, augmentés de 100. Le clapet équilibreur 101 comprend un corps 102 et un capot 103. Le corps 102 peut être relié au réseau par sa portion cylindrique 104. Le fonctionnement du clapet équilibreur 101 et ses avantages sont 25 similaires à ceux du clapet équilibreur 1. L'air peut s'écouler de la section d'entrée 107 à la section de sortie 108 en déformant la membrane 112 qui, au repos, coopère avec le siège 110. L'écoulement peu accidenté et l'inclinaison de la membrane 112 permettent notamment une bonne réactivité et une bonne capacité d'entrée d'air pour un 30 encombrement réduit. Le clapet équilibreur 101 présente un avantage supplémentaire. En effet, comme on peut le voir sur la figure 5, le rebord 111 et les lamelles 109 (non représentées sur la figure 4) sont formés d'une pièce avec le capot 103 et peuvent donc être séparés du corps 102, ce qui facilite 35 l'inspection et l'entretien du clapet équilibreur 101. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Clapet équilibreur (1, 101) de pression, comprenant un conduit (6) présentant une section d'entrée (7, 107) et une section de sortie (8, 108), un siège (10, 110) agencé dans ledit conduit et une membrane (12, 112) mobile entre, d'une part, une position fermée dans laquelle elle coopère avec ledit siège pour empêcher un écoulement dans ledit conduit de la section de sortie vers la section d'entrée et, d'autre part, une position ouverte dans laquelle elle autorise un écoulement dans le conduit de la section d'entrée vers la section de sortie, la membrane étant apte à passer de sa position fermée à sa position ouverte sous l'effet d'une dépression interne entre la section de sortie et la section d'entrée, caractérisé par le fait que ledit conduit est apte à admettre un écoulement dans lequel, pour toute ligne d'écoulement (13) entre ladite section d'entrée et ladite section de sortie, le vecteur vitesse (15) en un point donné forme un angle avec le vecteur vitesse (14) dans la section d'entrée qui est croissant avec la distance à la section d'entrée, l'angle entre le vecteur vitesse (16) dans la section de sortie et le vecteur vitesse dans la section d'entrée étant compris entre 80° et 150°, et dans lequel la membrane, en position fermée, forme un angle compris entre 0° et 70° avec la normale à la section de sortie. 2. Clapet équilibreur selon la revendication 1, dans lequel la membrane, en position fermée, forme un angle compris entre 30° et 70° avec la normale à la section de sortie. 3. Clapet équilibreur selon l'une des revendications 25 précédentes, dans lequel la membrane est réalisée en matériau flexible et présente une épaisseur comprise entre 0.4 à 6 mm. 4. Clapet équilibreur selon la revendication précédente, dans lequel la membrane présente au moins une encoche. 5. Clapet équilibreur selon l'une des revendications 30 précédentes, dans lequel au moins une lamelle (9, 109) s'étend entre ladite section d'entrée et ledit siège. 6. Clapet équilibreur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite section d'entrée présente une forme triangulaire, carrée ou rectangulaire, aux coins arrondis. 35 7. Clapet équilibreur selon l'une des revendications précédentes, comprenant un corps (2, 102) et un capot (3, 103) relié demanière étanche et amovible au corps, ledit conduit passant dans ledit corps. 8. Clapet équilibreur (101) selon la revendication précédente, dans lequel ledit siège (110) est fixé audit capot (103). 9. Utilisation d'un clapet équilibreur selon l'une des revendications précédentes, avec la section de sortie agencée dans un plan vertical. 10. Utilisation d'un clapet équilibreur selon l'une des revendications précédentes, avec la section de sortie agencée dans un 10 plan horizontal.