Brevet FR3090145A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : Limiteur de débit Domaine technique [0001] La présente invention concerne un dispositif de contrôle de débit associé à des ré- servoirs de stockage, limiteur à débit de fuite réglementé, plus particulièrement d'eaux de ruissellement peu chargées en particules et son mode d'utilisation dans des filières dites compensatoires à l'échelle de la parcelle ou du regroupement de parcelles principalement en zones urbaines. Technique antérieure [0002] L'utilisation de dispositifs hydrauliques à vocation de gestion des eaux de ruis- sellement couplant réservoir de stockage et limiteur de débit principalement à ajutage est connue depuis très longtemps. [0003] Dans un cadre réglementé, les techniques dites compensatoires simples dominent. Combinés, de tels dispositifs rassemblent : [0004] des réservoirs de stockage, parmi un panel assez large permettant de s'adapter à des contraintes dc sites variables, notamment la topographie, et dimensionnés pour des pluies de référence : cuves, regards, bassins ouverts ou fermés [0005] des moyens de régulation pour le rejet, soit dans des exutoires de surface soit en réseaux d'assainissement, si autorisés, [0006] un zonage et des règles précises de calcul fixant les volumes de stockage et le débit de fuite, par exemple 3 L/s/ha (récurrence de pluie de 10 ans) ou pour des surfaces inférieures à 1 000 m2 parfois 0,3 Us, un objectif particulièrement difficile à atteindre. [0007] Les réponses techniques de régulation hydraulique sont connues depuis plus de 20 ans et associées à des réservoirs de stockage. Elles sont plus ou moins contraignantes : [0008] dispositif dit vortex, régulateur avec des contraintes dans sa réponse, notamment aux plus faibles débits, mais peu sensible aux flux de forte puissance, [0009] dispositif dit limiteur de débit à ajutage, le plus simple, facile d'emploi et d'entretien, les collectivités considérant que cette solution, bien que plus sensible au gradient ou à la hauteur de charge, est largement suffisante pour réguler correctement tant des débits faibles voisins de 1 à 20 L/s que plus élevés à 100 litres par seconde, [0010] et autres dispositifs de régulation de débit de fuite, par exemple granulaire de type tranchée drainée avec des variantes, mais exigeant un dimensionnement et une réalisation souvent plus complexe. [0011] Toutes ces solutions ou approches plus ou moins compactes de régulation hy- draulique nécessitent des moyens de gestion des dépôts et de protection des ouvertures calibrées pour la régulation contre le colmatage. 2 [0012] Les collectivités préconisent le plus souvent, dans leur guide descriptif des « techniques alternatives », le type « limiteur de débit par ajutage » dans une enceinte en plastique ou en béton. Le calcul de l'ajutage s'appuie sur l'utilisation d'une formule simple inspirée de la formule de Torricelli : SO = Qf (m3/s) : m (coefficient) x V 2gh avec g en m/s2 et h en mètre, [0013] le débit de référence se situant dans la fourchette 45 à 50%, à environ mi-hauteur du remplissage du réservoir de stockage, noue, fossé, bassin et autres SAUL structures légères, [0014] avec une consigne d'ouverture minimale de l'ajutage à 30 mm sauf approche par- ticulière pour des surfaces de ruissellement réduites et donc petits débits impliquant des solutions particulières anti-colmatage de l'ajutage. [0015] Répondant à la demande des collectivités qui privilégient cette approche, les modèles de régulation ou de limitation de débit proposés sont nombreux et se distinguent plus particulièrement par : [0016] la géométrie générale du corps du limiteur/régulateur par exemple utilisable dans un regard individuel et sa facilité d'extraction pour la maintenance, [0017] le ou les modes de protection contre le colmatage, grilles immergées ou non, internes ou externes, [0018] l'accès et la mobilité de la plaque ajutage et la possibilité de modifier le débit, [0019] le volume utile du réservoir ou regard associé au corps limiteur pour le piégeage de particules ou déchets flottants en excédent, [0020] le mode de connexion du limiteur à la paroi du réservoir ou du regard, [0021] l'étanchéité de la sortie, [0022] le type et le positionnement du clapet anti-retour pour contrer d'éventuels re- foulements de réseaux notamment. [0023] L'observation du fonctionnement de modèles distribués sur le marché depuis de nombreuses années laisse encore apparaître un certain nombre de faiblesses, dans : [0024] les protections contre le colmatage des crépines et ajutages, [0025] le calibrage du débit et sa modification, [0026] le mode de verrouillage du limiteur et son adaptation spécifique à chaque type de cuve ou regard, [0027] la simplification des composants, [0028] le mode de fabrication des Kits. [0029] Pour un modèle ancien comme le limiteur de débit NAUTILO, INPI CU NP 2 792 962 dépôt 30.04.1999 et son application limiteur à ajutage et noyau, le corps du dispositif hydraulique de régulation est dit tubulaire en forme de T renversé, avec alimentation immergée moins sensible au colmatage, une surverse haute, et un mode de fixation à la paroi du regard grâce à 2 platines dont une avec un clapet plat. Ce corps 3 régulateur et son support sont en PVC ou PE et quelques accessoires sont en métal. Quelques avantages sont à conserver et des limites sont bien identifiés, en particulier : [0030] en position horizontale, l'ajutage équipé d'un noyau, utile pour les petits débits, est protégé par une crépine immergée, moins sensible au colmatage, [0031] une large gamme de débit, plus ou moins 1 à 1001/s, est proposée, [0032] mais, un mode de production non optimisé du fait de choix de composants et de modes d'exécution inadaptés, [0033] une adaptabilité insuffisante à tout type d'enveloppe... [0034] Pour d'autres modèles concurrents, avantages et limites sont également signalées : [0035] facilité d'usage d'autres limiteurs tubulaires et dispositifs prêts à l'emploi avec un regard associé, [0036] kits compacts, couplant réservoirs empilablcs à fonction mixte infiltration, stockage... [0037] mais dispositifs à ouvertures colmatantes, ou absence de crépine ou orifice calibré situé dans une zone de marnage concentrant des déchets flottants, [0038] dégrillage externe de police laissant passer de trop gros déchets, [0039] diaphragme/ajutage, en sortie de réservoir de stockage, avec déversement dans regard avant rejet et risque de colmatage accru ... [0040] Il existe toujours un réel besoin pour un nouveau modèle et ses variantes, plus per- formantes dans certaines fonctions insuffisamment maîtrisées. [0041] BUT DE L'INVENTION [0042] Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose des perfectionnements ou des innovations relatives au limiteur de débit à ajutage, à sa fabrication, à sa mise en oeuvre et à son bon usage principalement dans une filière de régulation des débits de rejet d'eaux pluviales dans un milieu récepteur. [0043] EXPOSE ET AVANTAGES DE L'INVENTION [0044] Plus particulièrement, on propose selon l'invention un dispositif de contrôle de débit des eaux pluviales en particulier d'eau de ruissellement comportant un réservoir avec au moins : [0045] une entrée en lien avec un réservoir tampon ou un réseau de collecte, [0046] une sortie dirigeant l'eau vers au moins un milieu récepteur, [0047] un moyen pour contrôler le débit d'eau entre l'entrée et la sortie à au moins un niveau de consigne, [0048] un moyen de surverse pour les sur-débits, [0049] un moyen de stockage des dépôts et flottants, [0050] caractérisé en ce que ledit moyen de contrôle principalement tubulaire, en forme de T inversé rassemble : [0051] une platine ou support et son bras d'extraction, mobile sur au moins un rail de guidage articulé, ladite platine comprenant un cône de connexion pour la sortie étanche, ledit cône servant de chambre à un clapet préférentiellement souple et sur support rigide à grande section de passage, [0052] un diaphragme à ajutage amovible préférentiellement équipé d'un noyau dont la mobilité est facilitée par son dispositif de fixation, ledit diaphragme à ajutage étant bloqué dans sa position horizontale par l'emboîtement coulissant d'une crépine préférentiellement à fentes, [0053] un tube de surversc également avec crépine, ledit tube pouvant maintenir en place un support de noyau avec axe pivotant en position haute. [0054] D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : [0055] Selon une caractéristique additionnelle de l'invention le dispositif de contrôle de débit comporte une platine ou support avec : [0056] une partie centrale avec une ouverture hydrauliquement suffisante ladite ouverture étant en forme de Y inversé servant de support à un clapet, [0057] un cône d'emboîtement servant de chambre audit clapet. [0058] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant un noyau de curage constitué d'un corps tubulaire, plein ou creux, surmonté d'un axe à tête ronde facilitant la mobilité angulaire et circulaire, offrant deux possibilités de fixation : [0059] suspendue sur un support en forme de croix ou Y ou lame, ledit support étant perforé en son centre, [0060] ou en appui sur un support voûte également percé. [0061] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant une platine ou support solidaire du ou des rails de guidage via des guides glissants, boulons vis ou autres moyens équivalents. [0062] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant le ou les rails : [0063] articulés sur un sabot ou plaque, amovible, adaptable à tout type de regard ou cuve et permettant une déviation axiale du sabot ou plaque de plus de plus ou moins 10 degrés, [0064] permettant de s'éloigner de la verticalité pour procéder au déboîtement du cône ou sa remise en place via le bras d'extraction, [0065] disposant d'une butée permettant de faire descendre la platine ou support à la hauteur optimale permettant l'emboitement de la chambre de clapet dans le tube ou ouverture de sortie. [0066] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant une mo- dification de la forme du dudit dispositif de contrôle du débit rassemblant au moins : [0067] un regard de forme cylindrique ou rectangulaire, [0068] une cloison partielle verticale définissant une chambre première chambre de réception et de stockage de dépôts et flottants, avec une grille préférentiellement en pente, [0069] une plaque horizontale avec au moins un ajutage de régulation de débit, [0070] une surverse, soit via une ouverture haute dans la cloison, soit via un tube fixé sur la plaque horizontale. [0071] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant au moins un noyau suspendu, préférentiellement creux, au-dessus du diaphragme avec ajutage et pouvant être abaissé pour diminuer la surface active de l'ajutage à partir d'un niveau de consigne. [0072] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant une cuve tampon équipée du limiteur de débit et de ses accessoires adaptés à ce mode d'usage. [0073] L'invention propose également un dispositif de contrôle de débit comportant un dispositif de contrôle de débit, caractérisé par la modularité d'utilisation du limiteur : [0074] en sortie d'un réservoir cuve ou SAUL structures légères cages ou voûtes, avec géo- synthétiques associés, à vocation simple stockage ou stockage infiltration, ou stockage, infiltration, irrigation, [0075] ledit dispositif de contrôle étant tubulaire en forme de T ou à cloison, [0076] avec la possibilité de diriger le rejet vers un ou plusieurs milieux récepteurs, fossé, bassin, réseau... Brève description des dessins [0077] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. [0078] Sur ces représentations schématiques : [0079] [fig.1] est une représentation en coupe verticale d'un dispositif de contrôle de débit complet dans un regard, avec une entrée et une sortie, [0080] [fig.2] est une représentation en perspective de deux rails de guidage, avec les supports haut et bas et avec la platine en place, en position d'emboîtement, [0081] [fig.3] est une représentation en perspective du support bas et ses articulations avec les deux rails de guidage, 6 [0082] [fig.4] est une représentation en coupe transversale du mode d'emboîtement et de guidage de la platine avec son cône, chambre du clapet, [0083] [fig.5] est une représentation écorchée en perspective du dispositif de contrôle de débit à ajutage, de son environnement de protection par crépine, et de son emboîtement avec cône, chambre du clapet, [0084] [fig.6] est une représentation en plan de coupe du support de clapet en forme d'Y inversé, du diaphragme et de son noyau optionnel pivotant, suspendu en position haute sur un support en croix, [0085] [fig.7] est une représentation en perspective du haut du tube de surverse et sa crépine, d'un mil de guidage et du bras d'extraction, [0086] [fig.8] est une représentation écorchée en perspective du dispositif de maintien de l'orientation de la platine par rapport au support haut, [0087] [fig.9] est une représentation écorchée du dispositif de contrôle du débit avec une variante de noyau articulé en position basse, [0088] [fig.10] est une représentation en coupe d'une variante du limiteur dans un regard par- tiellement cloisonné, avec dégrilleur immergé et incluant un noyau creux mobile en position haute et neutre, au-dessus du diaphragme à ajutage, [0089] [fig.11] est une représentation en coupe d'une cuve tampon, avec une entrée haute et un accès au dispositif de contrôle de débit, [0090] [fig.12] est une représentation schématique d'une filière KIT, rassemblant des moyens tampon ou réservoirs, le dispositif de contrôle de débit dans son regard, vers un rejet superficiel. [0091] DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION [0092] Une description détaillée des figures 1 à 12 permet de présenter des modes de fonc- tionnement du dispositif de contrôle de débit et variantes, en particulier pour le modèle principal illustré par les figures 1 à 9. [0093] Comme illustré à la figure 1, le concept général innovant est présenté par une coupe verticale : [0094] l'alimentation 14 du dispositif de contrôle de débit est positionnée sur la paroi du 7 regard 10, à une hauteur au niveau du fil d'eau de sortie 12, ou au-dessus comme représentée sur le dessin, [0095] l'étanchéité de l'alimentation 14 et de la sortie 12 est assurée par des garnitures d'étanchéité qui permettent une déviation axiale sans perte d'étanchéité et facilitent leur connexion avec les réseaux amont et aval, [0096] le limiteur de débit 40, solidaire du rail 15, est emboîté sur le tube de sortie 12, l'étanchéité de cette dite sortie étant assurée par des garnitures, [0097] un accès par trou d'homme 11, permet l'extraction et la mise en oeuvre de cc dispositif de contrôle de débit. [0098] Comme illustré à la figure 2, le positionnement et l'emboîtement du support ou platine 20 du limiteur de débit se fait grâce à : [0099] une barre de traction 22, solidaire du support de solidarisation 21 de la platine aux rails, [0100] deux rails guides 15,16, articulés et solidaires d'une plaque de maintien ou sabot 17 adaptée aux particularités de l'enveloppe réservoir ou regard et d'un moyen de fixation haut 18, pour le verrouillage desdits rails, [0101] la platine s'emboîtant dans la sortie 12, grâce au cône 30 masqué sur le dessin. [0102] Comme illustré à la figure 3, rassemblant la plaque de maintien amovible 17 et deux mils de guidage 15,16, un jeu d'articulations lâches 19 permet une déviation angulaire pour l'emboîtement du cône de limiteur de débit dans la sortie 12. [0103] Comme illustré à la figure 4, le limiteur de débit 40, amovible grâce à la barre d'extraction 22 est solidaire du support ou platine 21 glissant connecté aux rails via des vis de réglage 23, l'emboîtement de cône étant possible sur le tube de sortie 12. [0104] Comme illustré à la figure 5, la partie centrale dudit limiteur de débit rassemble les moyens d'emboîtement, de protection et de contrôle du débit : [0105] en position basse, une crépine fermée à fentes 61, emboîtée dans le tube 41 en maintenant en place un diaphragme 50 à ajutage 51, [0106] en position haute une fraction du tube de surverse 42, emboîtée dans le tube 41 en maintenant en place le support de noyau 52, [0107] en position latérale vers la sortie, la platine 31 sur laquelle est fixée une chambre conique 30 d'emboîtement étanche dans ladite sortie ou tube 12, la dite chambre conique permettant l'ouverture du clapet 32, depuis son support donnant la stabilité à la fermeture dudit clapet pour contrer un refoulement éventuel. [0108] Comme illustré à la figure 6, toujours au niveau central du limiteur de débit 40 : [0109] la platine 31 possède une large ouverture centrale configurée en forme de Y inversé support 33 du clapet 32, [0110] le libre mouvement du noyau 53, à 360°, est assuré par son système de fixation, un support en forme de croix 52, percé et ledit noyau 53 étant surmontée d'une boule 54. 8 [0111] Comme illustré à la figure 7, le tube de surverse 42, pouvant en surcharge hy- draulique alimenter la sortie 12, est surmonté d'une crépine fermée à fentes 62. [0112] Comme illustré à la figure 8, l'emboîtement de la chambre conique est régi par l'écartement de la barre de traction 22 avec le dispositif de maintien haut 18. La vis de réglage fixée à la barre de traction 22 est équipée d'une butée réglable qui vient en appui sur le dispositif de maintien haut 18, en son encoche frontale. [0113] Comme illustré à la figure 9, toujours au niveau central du limiteur de débit 40, l'articulation 55 du noyau 53 est inversée dans l'enceinte constituée par la crépine 61. [0114] Comme illustré à la figure 10, une variante du dispositif de contrôle de débit est présentée, le concept de régulation hydraulique conservé comprenant : [0115] un regard avec une entrée 14, une sortie 12 et une trappe d'accès ou trou d'homme 1 1 , [01 1 6] une cloison verticale étanche 70 et dans son prolongement une grille de protection 71, avec au-dessus de la dite cloison une possibilité de surverse 72, [0117] une cloison horizontale 75, avec une plaque perforée 51, [0118] une seconde possibilité de surverse 73, située du côté sortie, [0119] un noyau masque creux 74, permettant d'ajuster le débit à partir d'un niveau de marnage ou gradient d'eau choisi. [0120] Comme illustré à la figure 11, une cuve tampon 80, alimentée en position haute, accueille via un accès 11 le limiteur de débit 40. [0121] Comme illustré à la figure 12, le KIT dispositif de contrôle de débit rassemble : [0122] un réservoir tampon 90 simple ou combiné 91, 92, 93, [0123] comme une structure cage dite SAUL, une cuve étanche, une chambre voûte avec son géosynthétique enveloppant et à vocation stockage et/ou infiltration et/ou irrigation, [0124] ce dit ou ces dits réservoirs tampon alimentant un regard 10 et son limiteur de débit 40, le débit régulé rejoignant via une canalisation ou autres moyens, un exutoire par exemple un fossé (95) ou une canalisation d'assainissement, autorisés. [0125] Le fonctionnement du dispositif de régulation de débit peut se résumer de la manière suivante : [0126] les eaux de ruissellement sont réceptionnées principalement dans un réservoir tampon et arrivent dans un regard de régulation avec une entrée et une sortie par exemple à la même hauteur, laissant une sur-profondeur pour stocker des particules en excès, [0127] le limiteur de débit 40, à travers les grilles ou une crépine basse de protection arrête les déchets pour éviter le colmatage de l'ajutage au centre du diaphragme, l'ouverture correspondant au passage d'un débit autorisé pour un gradient d'eau déterminé, [0128] un noyau creux ou plein pouvant jouer un rôle anti-colmatant pour les petits ajutages 9 par exemple à consigne 1 litre par seconde de débit de fuite, ou de masque régulateur creux pour limiter un excès de débit avant surverse, [0129] la surverse de sécurité présentée pour les deux modèles, le limiteur de débit amovible 40 et regard cloisonné présenté à la figure 9, utilisable pour des débits plus importants par exemple 70 litres/ seconde, étant sécurisée par des grilles ou crépines. [0130] Les avantages de l'invention apparaissent donc clairement pour assurer simplement la régulation hydraulique des pointes de débits des eaux de ruissellement : [0131] une simplification des composants facilitant la fabrication de Kits [0132] deux modèles principaux pour des applications à faibles débits plus ou moins 1 à 20 litres /seconde ou jusqu'à 100 litres /s et plus, [0133] la possibilité d'introduire le limiteur de débits dans différents types d'enceinte, [0134] un mode de verrouillage efficace dudit limiteur avec le dispositif de sortie protégé par un clapet, couplant rails et cône, dispositif souple d'usage pour des regards ou cuves à sections rondes ou rectangulaires, [0135] une résistance au colmatage, [0136] un caractère évolutif, [0137] une mise en oeuvre simple et un entretien simplifié. [0138] Toutes les modifications conformes au concept ou modèles de base, objet de l'innovation, doivent être incluses telles que définies dans les revendications. NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0139] 10 Regard [0140] 11 Trou d'homme! accès [0141] 12 Sortie [0142] 14 Alimentation! entrée [0143] 15, 16 Rails de guidage [0144] 17 Plaque de maintien! sabot [0145] 18 Moyen de fixation! dispositif de maintien [0146] 19 Articulations [0147] 20 Support / platine du limiteur de débit [0148] 21 Support de solidarisation [0149] 22 Barre de traction [0150] 23 Vis de réglage [0151] 30 Cône! chambre conique [0152] 31 Platine [0153] 32 Clapet [0154] 33 Ouverture en forme de Y inversé [0155] 40 Limiteur de débit [0156] 41 Tube [0157] 42 Tube de surverse [0158] 50 Diaphragme [0159] 51 Ajutage / plaque perforée [0160] 52 Support de noyau en forme de croix [0161] 53 Noyau [0162] 54 Boule [0163] 55 Articulation du noyau [0164] 61 Crépine à fentes [0165] 62 Crépine à fentes [0166] 70 Cloison verticale étanche [0167] 71 Grille de protection [0168] 72 Possibilité de surverse [0169] 73 Possibilité de surverse [0170] 74 Noyau masque creux [0171] 75 Cloison horizontale [0172] 80 Cuve tampon [0173] 90 Réservoir tampon simple [0174] 91, 92,93 Réservoir tampon combiné [0175] 95 Fossé 11 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]