Brevet FR3101084A1 — publié le 20210326

La présente invention concerne une chasse d’eau comportant au moins un réservoir (100) associé à un siphon (300) présentant un point d’entrée (334, 335) dans la partie inférieure dudit réservoir (100), et un moyen d’alimentation (130) pour le remplissage du réservoir (100). Ledit siphon (300) est formé par une structure fixe par rapport audit réservoir (100) dont la hauteur du passage vertical du col de siphon est une fraction du tuyau d'évacuation utile à l'effet de chasse d'eau et pour laquelle l'aire de la section du passage vertical du col de siphon est égale ou supérieure à l'aire de la section du conduit d'évacuation utile, ledit moyen d’alimentation (130) est commandé par au moins une électrovanne (200), pilotée par une carte électronique recevant d’une part un signal d’un détecteur (400) de niveau d’eau dans le réservoir (100) et d’autre part un signal de déclenchement. Figure 1 Chasse d’eau Domaine de l’invention Le domaine de la présente invention est celui des appareils sanitaires et en particulier des chasses d'eau sans pression (autre qu’atmosphérique) pour toilettes. Ces appareils comportent un réservoir muni d’un dispositif d’alimentation en eau gérée par un flotteur et d’un dispositif de vidage. Les dispositifs de vidage d’un réservoir de chasse d'eau pour toilettes sont principalement de deux types. Les premiers - les plus répandus - reposent sur l'ouverture d'un clapet placé en fond de réservoir qui est soulevé pour libérer l'eau contenue dans le réservoir. Les seconds mettent en œuvre un siphon qui peut prendre la forme d'une cloche mobile ou, plus couramment, d'un U inversé asymétrique dont l'une des branches est immergée dans le réservoir et l'autre est raccordée à l'évacuation vers la cuvette. Ces derniers systèmes à siphon présentent l'avantage, par rapport aux systèmes traditionnels à clapet, de ne jamais fuir. Ils comportent généralement à l'extrémité de leur branche immergée dans le réservoir un piston non étanche de forme variée constitué d'un volet plastique ou d'une membrane qui soulève une colonne d'eau suffisante pour remplir le col du siphon qui, ainsi, s'amorce et vide l'eau du réservoir. D'autres systèmes avec siphon ont été proposés : un mécanisme qui pousse une colonne d'eau pour créer l'effet siphon ; des flotteurs qui soutiennent le col du siphon qu'on peut alors abaisser pour l'amorcer. Ils ont pour inconvénient que le bas de la branche d'entrée de l'eau peut se trouver éloignée du fond du réservoir ce qui a pour effet qu'une partie seulement de l'eau du réservoir est utilisée lors de la chasse. Le siphon se désamorce en effet dès que le niveau de l'eau dans le réservoir passe en dessous du bas de la branche d'entrée. Il est à noter que les mécanismes à siphon ne sont pas aisément automatisables et qu'ils nécessitent un effort de commande élevé, ce qui n'est pas satisfaisant lorsque les utilisateurs incluent des personnes n'ayant pas une force suffisante, telles que des enfants. L’invention concerne plus précisément le domaine des chasses d’eau à siphon. État de la technique On connaît dans l’état de la technique le brevet US4124035 décrivant une chasse d’eau à siphon à amorçage automatique comprenant un tube qui se décharge dans une chambre d'amorçage, créant ainsi un vide partiel dans la chambre d'amorçage suffisant pour provoquer un écoulement à travers des tubes de siphon auxiliaires supplémentaires. Le vide partiel est produit par le liquide qui coule de la chambre d’amorçage à travers des tubes d’amorçage jusqu’à un point de décharge. Cette solution n'est pas totalement satisfaisante car les différents tubes s'amorcent de manière décalée dans le temps, ce qui ne permet pas d'obtenir un écoulement régulier et suffisamment puissant pour une chasse d'eau. On connaît aussi le certificat d’utilité chinois CN87203894 décrivant un appareil sanitaire, qui utilise un tube de siphon en forme de U inversé pour la mise en œuvre d’un rinçage intermittent. Le modèle d’utilité présente les avantages d’un faible coût et d’une fabrication aisée, et résout en profondeur le défaut du dispositif de rinçage à clapet du marché actuel, qui a une propension à fuir. Cependant, pour permettre un débit suffisant pour une chasse d'eau, le siphon doit présenter une section importante qui rend difficile son amorçage. Inconvénients de l’art antérieur Les solutions de l’art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes. Les systèmes à clapet comportent plusieurs pièces en mouvement dont l'usure normale et la fragilité structurelle des plastiques utilisés (notamment en usage collectif intensif) occasionnent des dysfonctionnements ou des désassemblages inopinés. Par ailleurs, leur étanchéité nécessite des joints caoutchouc ou silicone qui se dégradent avec le temps en raison du contact avec le chlore contenu dans l'eau des réseaux, perdent leur élasticité ou s'entartrent ce qui conduit à des fuites d'eau. Les systèmes à siphon, si leur longévité et leur absence de fuite est incontestable, présentent l'effort de commande élevé évoqué plus haut. Les deux types de systèmes doivent en outre recourir à un dispositif d'alimentation du réservoir dont le fonctionnement repose sur des joints caoutchouc ou silicone dont on a décrit les faiblesses. Solution apportée par l’invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et à proposer une alternative durable en permettant une diminution des joints en contact avec l’eau et des pièces en mouvement susceptibles d'usure. A cet effet, l’invention concerne, selon son acception la plus générale, une chasse d’eau comportant au moins un réservoir associé à un siphon présentant un point d’entrée dans la partie inférieure dudit réservoir, et un moyen d’alimentation, caractérisée en ce que ledit siphon est formé formé par une structure fixe par rapport audit réservoir dont la hauteur du passage vertical du col dudit siphon est celle d’une fraction d’un tuyau d'évacuation utile à l'effet de chasse d'eau et pour laquelle l'aire de la section du passage vertical dudit col de siphon est égale ou supérieure à l'aire de la section d’un conduit d'évacuation utile, ledit moyen d’alimentation est commandé par au moins une électrovanne, pilotée par une carte électronique recevant d’une part un signal d’un détecteur du niveau d’eau dans le réservoir et, d’autre part, un signal de déclenchement par l'utilisateur. Par siphon « formé par une structure fixe par rapport audit réservoir » on entend, au sens du présent brevet, un dispositif utilisant le principe du siphon pour vider le réservoir et dont la hauteur interne de col est une fraction du diamètre de sortie utile, ce diamètre étant déterminé par le débit nécessaire à une chasse d'eau efficace au niveau de la cuvette, de telle manière à ce que l'aire de la section verticale du passage intérieur du col du siphon soit égale ou supérieure à l'aire de la section du tuyau de sortie vers la cuvette. Ce dispositif siphonique fixe peut prendre toute forme ou tout positionnement à l'intérieur ou à l'extérieur dudit réservoir lui permettant de vider celui-ci après un amorçage unique par le moyen d'alimentation. En partie basse, il comporte un collecteur qui réunit les écoulements du siphon en un conduit vers la cuvette. Selon des modes de mise en œuvre particuliers de l’invention, la chasse d’eau présente en outre une des caractéristiques additionnelles suivantes, prise isolément ou en toutes combinaisons techniquement compatibles : ledit siphon est formé par une pluralité de conduits formant une structure cylindrique ; ledit siphon est formé par une pluralité de conduits, l’entrée de chacun desdits conduits étant située à l’intérieur dudit réservoir, au voisinage du fond ou sur le fond du réservoir et une sortie de chacun desdits conduits débouchant dans un collecteur situé à l’extérieur dudit réservoir. ledit siphon est formé par une pluralité de conduits formant une structure d'un ou de plusieurs parallélépipèdes ; ledit siphon est formé par une couronne tubulaire avec un passage de col unique ; ledit siphon est formé par une couronne tubulaire avec une section transversale en U inversé, présentant ou non des cloisonnements radiaux ou des structures de maintien internes, dotée une lèvre périphérique d’entrée située à l’intérieur dudit réservoir, au voisinage du fond du réservoir, la sortie de ladite couronne tubulaire débouchant dans un collecteur situé à l’extérieur dudit réservoir ladite couronne tubulaire présente des cloisonnements ou des structures internes permettant la solidarisation de ses différentes parois ; ladite carte électronique comporte un temporisateur commandant l'ouverture de ladite électrovanne pendant une durée prédéterminée produisant un flux d'amorçage par le moyen d'alimentation en réponse à un signal de déclenchement ; ledit détecteur de niveau est un détecteur pondéral ; la chasse d'eau comporte une pluralité de réservoirs et les sorties des siphons débouchent dans un collecteur commun de type tuyère ; ledit collecteur commun comporte un ou plusieurs évents, éventuellement sous forme de collerette à ses entrées ; le fond du réservoir présente une forme en pente, bombée, conique ou « en volcan » permettant une évacuation maximale de l'eau contenue dans ledit réservoir et donc son renouvellement et guidant le flux d'amorçage vers l'entrée du siphon en diminuant les pertes de charge ; le fond dudit réservoir présente une forme bombée, conique ou « en volcan » créant un canal périphérique dans lequel débouche l'entrée du siphon ; ledit réservoir accueille un flotteur ne faisant pas étanchéité avec les bords dudit réservoir, destiné à faciliter l'amorçage du siphon en plongeant sous l'action du jet d'amorçage agissant ainsi à la manière d'un piston ; ledit flotteur est équipé d'un lest visant à maintenir son assiette ; ledit flotteur est équipé d'un lest visant à le maintenir en position d'attente sous le fil de l'eau ; ledit flotteur présente une face supérieure plane ; ledit flotteur présente une face supérieure totalement ou partiellement bombée ; ledit flotteur présente un creux sur sa face supérieure de manière à recevoir le flux d'amorçage ; ledit flotteur présente une face inférieure avec un rebord formant une cloche et permettant, lors de sa plongée sous l'action du flux d'amorçage, d'éviter la remontée de l'eau vers la surface au niveau des bords du réservoir non jointifs avec le flotteur ; ledit réservoir présente un dispositif de guidage du flux d'amorçage vers l'entrée du siphon afin de faciliter le remplissage du col du siphon et son amorçage, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau au niveau d’attente pour profiter d'un effet Venturi, en forme de tube vertical évasé en sa partie basse qui est parallèle au fond ou suit la forme du fond du réservoir et s'interrompt à l'approche de l'entrée du siphon ; ledit réservoir présente un dispositif de guidage du flux d'amorçage vers l'entrée du siphon constitué d'une pluralité de conduits afin de faciliter le remplissage du col du siphon et son amorçage, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau pour profiter d'un effet Venturi, en forme de tuyau vertical se séparant en autant de conduits parallèles au fond ou suivant la forme du fond du réservoir ceux-ci s'interrompant à l'approche des entrées du siphon ; ledit dispositif de guidage est solidarisé au réservoir par des cloisonnements ou des structures de maintien ; ledit réservoir accueille un flotteur, lesté ou non, dont la forme est celle de la section transversale du réservoir mais dont les dimensions sont légèrement inférieures, dont la face supérieure peut être plane ou bombée et comporter un creux, et dont la face inférieure est munie de rebords de manière à constituer une cloche ; ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d’amorçage en forme d'ogive ou de dôme en sa partie haute, dont le sommet est immergé mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, dont les côtés verticaux sont proches et parallèles ou suivent la forme des parois du réservoir, s'interrompant à l'approche de l'entrée du siphon et solidarisé au réservoir par des cloisonnements ou des structures de maintien le haut dudit réservoir comporte un couvercle percé de manière à laisser passer l'eau des flux d'amorçage et de remplissage ainsi que l'air nécessité par l'aspiration créée par le vidage du réservoir ou l'air excédentaire lors de son remplissage ; le haut dudit réservoir comporte un tel couvercle percé dont la face inférieure est placée au niveau d'attente afin, lors du flux d'amorçage, d'éviter une montée du niveau d'eau dans le réservoir et de reporter cette montée du niveau d'eau vers le col du siphon par où elle peut facilement s'échapper ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d'amorçage, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, en forme de tuyau vertical se séparant en autant de conduits parallèles aux parois du réservoir ou suivant la forme des parois du réservoir, ceux-ci s'interrompant à l'approche des entrées du siphon, solidarisé au réservoir par des structures de maintien. Description détaillée d’exemples non limitatifs de réalisation L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux dessins annexés relatifs à des exemples non limitatifs de réalisation, où : - La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d’une chasse d’eau selon la présente invention ; - La figure 2 représente une vue en coupe transversale d’une chasse d’eau selon la présente invention. Description de la chasse d’eau illustrée par les figures 1 et 2 La chasse d’eau comprend un réservoir (100), de forme cylindrique dans l’exemple décrit, en matière plastique, par exemple en polycarbonate. Le fond du réservoir présente au centre un cone (105) définissant un canal périphérique (120). La partie bombée peut être remplie avec un isolant phonique et/ou thermique. La paroi tubulaire (110) définit un volume de réserve d’eau alimentée par une électrovanne (200). Dans l’exemple décrit, le réservoir est fermé par un couvercle (140). Ladite électrovanne (200) comporte de manière connue un clapet (210) fermé au repos par l’effet d’un ressort mais déplacé par un noyau magnétique (220) lorsqu’un stator bobiné (225) est alimenté par un courant électrique. Le réservoir (100) est par ailleurs entouré par un siphon périphérique (300) formé d’une pluralité de conduits intérieurs (310 à 333) débouchant à la partie supérieure (336, 337, col du siphon) avec des conduits extérieurs (340 à 363). Les conduits intérieurs (310 à 333) présentent des ouvertures frontales (334, 335) débouchant dans le canal (120). Les conduits extérieurs (340 à 363) débouchent à leur parties inférieures (364, 365) dans un collecteur (370) alimentant le conduit d’évacuation (380). Un capteur pondéral, par exemple une sonde piézo-électrique (400), fournit un signal électrique fonction du poids du réservoir. Il permet d’estimer le volume d’eau contenu dans le réservoir et fournit un signal à une carte électronique commandant l’électrovanne (200). Bien sûr, tout autre forme de capteur, par exemple optique ou électrique, ou électromécanique avec un flotteur, est envisageable. Fonctionnement de la chasse d’eau. Lorsque le réservoir (100) est vide, le détecteur (400) détecte un niveau bas ou un poids faible, et commande l’activation de l’électrovanne (200), fermée au repos. L'arrivée d'eau assure le remplissage du réservoir (100). Lorsque le niveau atteint un niveau voisin du bas du col du siphon (336, 337), le détecteur de niveau (400) commande l’arrêt de l’alimentation par l’électrovanne (200). En cas de perte de liquide, par exemple par évaporation, le détecteur (400) commande l’ouverture de l’électrovanne (200) pour assurer la remise à niveau. Lors de l’activation par un bouton de commande (contacteur électrique de type « bouton-poussoir », par exemple) un module de temporisation commande l’ouverture de l’électrovanne (200) pendant un temps prédéterminé de quelques dixièmes de seconde calculé pour assurer le remplissage du col du siphon jusqu’à un niveau (339) permettant son amorçage. Variantes de réalisation La chasse d’eau est représentée dans l’exemple susvisé avec un seul réservoir. Elle peut être constituée de plusieurs réservoirs équipés chacun de leur siphon, avec un collecteur commun, les réservoirs présentant la même contenance ou des contenances différentes pour permettre l’activation et la mise en œuvre d’un volume adapté. Dans ce cas, le contacteur peut présenter plusieurs positions pour sélectionner le volume utile en mettant en jeu le nombre de réservoirs correspondant. La structure du siphon peut prendre différentes formes, et éventuellement être inclus dans le réservoir, présentant dans ce cas un fond traversé par les extrémités inférieures du siphon. La géométrie du réservoir est présentée dans l’exemple susvisé sous une forme cylindrique à section ronde. Elle peut prendre différentes formes, par exemple à section rectangulaire, avec une forme évasée, ou encore prismatique. Les conduits verticaux du siphon arrivant au collecteur peuvent être vrillés pour générer un vortex et réduire les bruits d'écoulement. Pour réaliser l’amorçage à l'aide du flux temporisé, la plus petite dimension de la section transversale des éléments constitutifs du siphon est inférieure à la section du conduit d’évacuation vers la cuvette. Elle est typiquement comprise entre 8 et 12 millimètres, voire inférieure à 8 millimètres, avec un risque de colmatage par entartrage lorsque la plus petite dimension est trop réduite. La somme des sections des éléments constitutifs du siphon est supérieure ou égale à la section du conduit d’évacuation. Le réservoir est de préférence fermé par un couvercle, mais ce dernier reste optionnel : il aide à canaliser la montée du niveau à l’amorçage vers le col du siphon. La présence d’un fond bombé, conique, en pente ou en « volcan » et présentant un canal à l'entrée du siphon ou seulement troué par les bouches des conduits du siphon en dessous du niveau le plus bas du fond, permet d’assurer un vidage quasiment total du réservoir, ce qui améliore le renouvellement de l’eau du réservoir par rapport à une configuration de base à fond plat. Le détecteur de niveau peut être constitué par un contacteur placé sous le réservoir, avec un ressort taré pour compenser le poids du réservoir rempli à un niveau inférieur au niveau d’attente (338), ou un flotteur aimanté, ou un capteur piézoélectrique, ou un pressostat, ou un flotteur couplé à un interrupteur, ou encore tout type de sonde propre à détecteur le niveau ou le volume ou le poids d’eau. En cas de pluralité de réservoirs, des évents doivent être prévus aux entrées ou en un point du collecteur commun sous les réservoirs pour éviter un amorçage inopiné des réservoirs non activés par la carte électronique. L’alimentation électrique peut être assurée par un circuit de courant faible, une batterie, une pile, ou un récupérateur d’énergie tel qu’une dynamo entraînée par le débit d’eau, associé à une supercapacité ou une batterie de réserve. Le déclenchement peut être assuré par un interrupteur filaire ou radio, ou un interrupteur tactile, capacitif ou encore un détecteur de présence. La carte électronique reçoit les signaux de déclenchement de l’utilisateur et les signaux de remplissage. Elle pilote l’électrovanne du réservoir ou les électrovannes de chacun des réservoirs (amorçage, remplissage, séquençage), et gère une éventuelle défaillance d’électrovanne. Elle peut commander l’émission d’un message numérique (par exemple, allumage de diode visible de l’utilisateur) en cas de batterie faible ou en cas de défaillance d’électrovanne. Chasse d’eau comportant au moins un réservoir (100) associé à un siphon (300) présentant un point d’entrée (334, 335) dans la partie inférieure dudit réservoir (100), et un moyen d’alimentation (130) pour le remplissage du réservoir (100), caractérisée en ce que ledit siphon (300) est formé par une structure fixe par rapport audit réservoir (100) dont la hauteur du passage vertical du col dudit siphon est celle d’une fraction d’un tuyau d'évacuation utile à l'effet de chasse d'eau et pour laquelle l'aire de la section du passage vertical dudit col de siphon est égale ou supérieure à l'aire de la section d’un conduit d'évacuation utile, ledit moyen d’alimentation (130) est commandé par au moins une électrovanne (200), pilotée par une carte électronique recevant d’une part un signal d’un détecteur (400) de niveau d’eau dans le réservoir (100) et d’autre part un signal de déclenchement. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit siphon est formé par une pluralité de conduits (310 à 333 ; 340 à 363), l’entrée (334, 335) de chacun desdits conduits étant située à l’intérieur dudit réservoir (100), au voisinage du fond ou sur le fond du réservoir et une sortie (364, 365) de chacun desdits conduits débouchant dans un collecteur (370) situé à l’extérieur dudit réservoir. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit siphon (300) est formé par une couronne tubulaire avec une section transversale en U inversé, présentant ou non des cloisonnements radiaux ou des structures de maintien internes, dotée une lèvre périphérique d’entrée située à l’intérieur dudit réservoir, au voisinage du fond du réservoir, la sortie de ladite couronne tubulaire débouchant dans un collecteur situé à l’extérieur dudit réservoir. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit détecteur de niveau d’un niveau d’attente (338) correspondant à un niveau de remplissage proche de la limite inférieure du niveau d’amorçage (339) dudit siphon. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit détecteur de niveau est un détecteur pondéral (400). Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ladite carte électronique comporte un temporisateur commandant l’ouverture de ladite électrovanne (200) pendant une durée prédéterminée en réponse à un signal de déclenchement. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce qu’elle comporte une pluralité de réservoirs, et en ce que les sorties des réservoirs débouchent dans un collecteur commun. Chasse d’eau selon la revendication précédente caractérisée en ce que ledit collecteur commun comporte un ou des évents. Chasse d’eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que le fond dudit réservoir est en pente, bombé, conique ou en « volcan » pour faire en sorte de faciliter l'amorçage et réduire au maximum l'eau résiduelle après vidage du réservoir et désamorçage du siphon. Chasse d'eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que le fond dudit réservoir présente un canal dans lequel débouche l'entrée dudit siphon. Chasse d'eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d'amorçage dudit siphon, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, en forme de tuyau vertical évasé en sa partie basse, parallèle au fond ou suivant la forme du fond du réservoir, s'interrompant à l'approche de l'entrée du siphon et solidarisé au réservoir par des cloisonnements ou des structures de maintien. Chasse d'eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d'amorçage en forme d'ogive ou de dôme en sa partie haute, dont le sommet est immergé mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, dont les côtés verticaux sont proches et parallèles ou suivent la forme des parois du réservoir, s'interrompant à l'approche de l'entrée du siphon et solidarisé au réservoir par des cloisonnements ou des structures de maintien. Chasse d'eau selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d'amorçage, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, en forme de tuyau vertical se séparant en autant de conduits parallèles au fond ou suivant la forme du fond du réservoir ceux-ci s'interrompant à l'approche des entrées du siphon, solidarisé au réservoir par des structures de maintien. Chasse d'eau selon la revendication 2 caractérisée en ce que ledit réservoir comprend un dispositif de guidage pour le flux d'amorçage, dont l'entrée est immergée mais proche du fil de l'eau au niveau d'attente, en forme de tuyau vertical se séparant en autant de conduits parallèles aux parois du réservoir ou suivant la forme des parois du réservoir, ceux-ci s'interrompant à l'approche des entrées du siphon, solidarisé au réservoir par des structures de maintien. Chasse d'eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit réservoir accueille un flotteur, lesté ou non, dont la forme est celle de la section transversale du réservoir mais dont les dimensions sont légèrement inférieures, dont la face supérieure peut être plane ou bombée et comporter un creux, et dont la face inférieure est munie de rebords de manière à constituer une cloche. Chasse d'eau selon la revendication 1 caractérisée en ce que le haut dudit réservoir comporte un couvercle présentant une ouverture à l'aplomb du moyen d'alimentation et dont la face inférieure est placée au niveau d'attente.