Brevet FR3133391A1 — publié le 20230915

La présente invention concerne un Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) flottantes ou non, compactes, graisseuses et extrêmement souillées de l’eau ou du liquide dans lesquelles les dites matières sont acheminées notamment dans une cuve (1) d’un poste de relevage, d’assainissement, d’eaux chargées, d’eaux usées ou bien dans un quelconque stockage d’une station d’épuration, usine de traitement des eaux brutes et toute autre application nécessitant la séparation des matières solides des liquides par gravité et transfert de celles-ci par expulsion sous pression. Le Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) est composé de 3 fonctions : - Admission et séparation des matières - Stockage et égouttage des matières - Expulsion des matières et nettoyage de la cartouche de stockage/égouttage [Figure 7] Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) La présente invention concerne un Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) flottantes ou non, compactes, graisseuses et extrêmement souillées de l’eau ou du liquide dans lesquelles les dites matières sont acheminées notamment dans une cuve (1) d’un poste de relevage, d’assainissement, d’eaux chargées, d’eaux usées ou bien dans un quelconque stockage d’une station d’épuration, usine de traitement des eaux brutes et toute autre application nécessitant la séparation des matières solides des liquides par gravité et transfert de celles-ci par expulsion sous pression. L’eau chargée en matière est amenée dans le poste en tête du dispositif de la présente invention, par une canalisation d’arrivée (2), les matières solides étant stockées dans la cartouche de Stockage/égouttage (C), l’eau éclaircie, elle, étant envoyée gravitairement dans la cuve (1) par la canalisation de refoulement (6) de la pompe (3) en passant par la volute et la roue (5), posée sur son pied d’assise (4). Les matières sont ainsi séparées de l’eau et stockées dans la cartouche filtrante (C), en attente d’être expulsées vers la station d’épuration et/ou le réseau d’eaux usées, sous pression. Un taux de collecte de déchets d’environ 95% est ainsi capté sans intervention humaine et sans contact souillé par l’agent d’entretien. Les matières sont acheminées vers un seul point de collecte, qui lui est automatique et/ou hydrauliquement adapté, limitant le contact de l’opérateur avec les déchets. La présente invention apporte une solution innovante pour la collecte des déchets de réseaux d’assainissement et de ce fait, améliore l’environnement et la salubrité des tâches des agents et opérateurs. De plus les entretiens périodiques de la cuve (1), des pompes (3) sont espacés. Art antérieur La technique antérieure consiste à réaliser un dégrillage mécanique dans un panier de maille généralement compris entre 20 et 40 mm afin que les pompes puissent accepter la taille de ces matières sans se boucher, ce qui arrive néanmoins. L’eau est séparée des matières par rétention de celles-ci dans le panier. Le panier est suspendu en dessous de l’arrivée des effluents, il se charge de lingettes, papiers, filasses, déchets alimentaires et humains. Il se charge de matière et s’il n’est pas régulièrement remonté et vidé, il déborde laissant les nouveaux déchets se déverser dans la cuve (1) du poste et ne réalisant plus sa fonction de dégrillage, il favorise ainsi le bouchage des pompes (3). De plus, sous un flux d’eau d’arrivée important dans le poste, des matières peuvent se décrocher, tomber du panier et être aspirées par les pompes. Le panier devenant de plus en plus lourd à manipuler, le phénomène s’amplifie dans le temps. L’intervention de l’opérateur devient fastidieuse, pénible et insalubre. Dans l’application d’un poste de relevage, le Dispositif de Séparation et d’expulsion de Matières Solides (DSEMS) permet de supprimer le panier de dégrillage manuel et de transférer directement les déchets au point de collecte final ou dans le réseau, sans passer par la cuve (1). Le Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) admet directement l’eau et les déchets en son entrée (2) afin de séparer les matières solides du liquide, de les stocker en masse avant de les expulser en pression au travers du réseau. L’eau éclaircie, ainsi séparée des matières solides, remplit la cuve (C) du poste de relevage, en descendant gravitairement par le corps des pompes (3) caractérisées par la volute et la roue (5). Le Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) est composé de 3 (trois) fonctions bien distinctes qui sont réalisées à partir de 9 (neuf) organes dit principaux et spécifiques notés de A à I. Les 3 (Trois) fonctions : 1 – Admission et séparation des matières 2 - Stockage et égouttage des matières 3 – Expulsion des matières et nettoyage de la cartouche de stockage/égouttage Les 9 (neufs) organes A – Obturateur (sphérique ou Hybride) B – Butée de support obturateur (3 pièces orientées à 120 degrés) C – Cartouche de stockage/égouttage D – Diaphragme de butée lors de la mise en pression E – Corps de pièces chaudronnées F – Ouverture a passage calibré G – Canalisation de retour des percolas et de décolmatage cartouche H – Foureau de cartouche avec détrompeur de positionnement I – Brides spéciales pour orientation de la pièce dans les ouvrages Les pièces composant l’environnement du système pour compréhension (Non Ex haustif) 1 – Cuve du poste de relevage 2 – Canalisation d’arrivée / Collecteur d’arrivée 3 – Pompe de relevage 4 – Pied d’assise de support de pompe 5 – Volute et roue 6 – Canalisation de refoulement Les 3 (trois) Fonctions : Admission et séparation des matières Lors de l’arrivée des effluents en son entrée, le Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) va séparer l’eau des matières grâce à un obturateur (A) qui repose sur 3 butées de support (B). Les matières et l’eau arrivent verticalement en chute au travers de la canalisation d’arrivée (2), passant au travers du diaphragme (D) et ricochent sur l’obturateur (A) pour être déviées à 45° selon l’angle de la canalisation vers la cartouche de stockage/égouttage (C). L’eau percole verticalement autour de l’obturateur (A), plus précisément entre le tuyau et l’obturateur (A) selon le passage admissible résultant de la différence de diamètre intérieur du tuyau et du diamètre de l’obturateur (A). Plusieurs tailles et seuils de coupure sont possibles en fonction des matières et des dimensions des organes (voir schéma et Ratio d’échelle) L’angle de 45° formé entre le tube principal et la position de l’obturateur (A) font ricocher les matières vers la cartouche de stockage égouttage (C). La position de l’obturateur (A) dans le tube du Corps de pièce Chaudronné (E) est bien précise. Elle détermine l’efficacité de la fonction de séparation. Dans un cas de matières solides particulières, un obturateur (A) (Hybride), c’est-à-dire une sphère surmontée d’un cylindre tronqué à 45degrés, peut être judicieux. Dans ce cas, deux glissières peuvent être rajoutées sur la pièce et l’obturateur permettant de faire coulisser en ligne l’obturateur (A) vers le diaphragme (D). Stockage et égouttage des matières Les matières solides déviées vers la cartouche (C) s’empilent et s’égouttent sous leur propre poids. Les percolas d’égouttage passent par les trous de diamètres définis de la cartouche de stockage/égouttage (C) et cheminent vers la zone de stockage au travers de la canalisation de retour des percolats (G) vers la cuve (1) au travers de la pompe (3) et de la roue et la volute (5). Tout au long du fonctionnement, les matières s’empilent, se tassent et s’égouttent permettant ainsi d’optimiser le volume de stockage de la cartouche de stockage/égouttage (C). Expulsion des matières et nettoyage de la cartouche de stockage/ égouttage Lorsque que les eaux claires ont atteint un certain niveau dans la cuve (1), l’ordre d’enclenchement des pompes est activé, c’est la phase expulsion. La Pompe (3) se met en marche et véhicule l’eau par la roue et la volute (5) depuis le pied d’assise (4) vers le refoulement (6) De par le poids de l’obturateur (A) et des différences de diamètre sélectionnés de la pièce chaudronnée (E), l’eau va en priorité se diriger en régime transitoire au travers de la canalisation des percolats (G) à contrecourant, mettant ainsi les déchets en suspension dans la cartouche de filtration (C), un court instant jusqu’à ce que l’obturateur (A) soit propulsé vers le diaphragme (D) fermant ainsi, comme un obturateur l’arrivée des matières et permettant d’établir la pression dans le système de refoulement. Lors de son déplacement vers le diaphragme (D), l’obturateur (A) ne peut se diriger vers la cartouche (C) grâce à la réduction de l’ouverture à passage calibré (F) qui est de section inférieure à l’obturateur (A). L’obturateur (A) se dirige vers le diaphragme (D) pour s’y insérer dedans grâce à la différence de pression de part et d’autre du diaphragme (D). La pression étant établie, l’eau va se diriger ensuite vers la cartouche de stockage/égouttage (C) emportant toutes les matières qui y étaient stockées, par effet piston, pour les transférer vers le réseau ou la station d’épuration via la canalisation de refoulement (6). La pression devient alors constante dans le système, l’Obturateur (A) fait étanchéité sur le diaphragme (D), et ferme circuit d’admission. Lors de l’arrêt de la pompe (3), la pression chute et l’obturateur (A) n’étant plus plaqué par pression sur le diaphragme (C) retombe pour se remettre en position initiale sur la butée (B) ce qui produit un effet supplémentaire d’entrainement gravitaire des matières qui étaient piégées au-dessus de l’obturateur, vers la cartouche filtrante (C). Le système se retrouve ainsi en position initiale avec la première fonction. Le cycle s’établit ainsi à l’infini. Brève description des figures Vue d’ensemble de dessus Vue d’ensemble isométrique Vue d’ensemble de face Vue d’ensemble de face isométrique Vue de profil Vue de détail du Corps de pièces chaudronné Vue de détail du Corps de pièces chaudronné profil isométrique Vue de face de position du diaphragme Vue de face isométrique de la position du diaphragme Vue du fourreau de la cartouche de stockage/égouttage Vue de face de la cartouche de stockage/égouttage Vue de dessus de la cartouche de stockage/égouttage Vue de face de position de l’obturateur Vue de face de l’ouverture à passage calibré Vue d’ensemble de la position de l’obturateur et du diaphragme Vue de dessus de l’obturateur et du diaphragme Vue de dessus isométrique de l’obturateur et du diaphragme Gamme de fabrication Conception, ratios et proportions Un Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DESMS) est installé sur chaque pompe (3). La présente invention du Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DESMS)) fonctionne avec les diamètres de tuyauterie de la pièce chaudronnée DSEMS (E) qui sont annotées sur la : à savoir : Tube 139.7 mm, Tube 114.3 mm, Tube 88.9 mm, tube 76.1 mm, Tube 60.3 mm et Obturateur 96 mm. Ce sont les côtes pour une application type et ciblée. Néanmoins, en respectant le ratio des tailles de diamètres de tube employés, on peut réaliser des Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DESMS) plus réduits donc plus petits pour une utilisation dans des cuves réduites ou plus grands pour des installations plus imposantes. L’ensemble couvre une plage de débit maitrisée. Susceptible d’application industrielle La présente invention Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DESMS) peut être industrialisée facilement, et à la chaine. Il s’agit de produits issus de la métallurgie et chaudronnerie. Toutes les pièces sont individuellement employées et utilisées dans le domaine technique Eau et Assainissement. Le Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DESMS) peut être équipé et monté sur des installations neuves mais également en réhabilitation d’installation existantes, ce qui est le but afin d’améliorer et réduire le taux de déchets dans l’environnement. L’impact environnemental des déchets dans le milieu naturel en sera réduit avec cette invention. Automatisation et asservissement Le Dispositif de séparation et d’Expulsion des matières Solides(DESMS) peut être asservit à un programme de commande électrique et d’automatisme pour le pilotage des pompes(3) permettant ainsi d’automatiser son fonctionnement et en tirer tout son potentiel et son intérêt. Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) de l’eau ou du liquide pour installation tels que poste de relevage, d’assainissement, d’eaux usées ou bien dans un quelconque stockage, caractérisé en ce qu’il comprend : - Un obturateur sphérique (A); - Trois butées de support (B) orientées à 120 degrés; - Une cartouche de stockage et d’égouttage (C); - Un diaphragme de butée lors de la mise en pression (D); - Un corps de pièces chaudronnées (E) comprenant des tuyaux; - Une ouverture à passage calibrée (F); - Une canalisation de retour des percolas et de décolmatage cartouche (G); - Un fourreau de cartouche avec détrompeur de positionnement (H); et - Des brides spéciales pour orientation de la pièce dans les ouvrages (I); Le dispositif étant composé d’une fonction d’admission et séparation des matières selon laquelle, l’obturateur (A) étant dans un tuyau du corps de pièces chaudronnées (E) et reposant sur les trois butées de support (B), les matières et l’eau arrivent verticalement en chute au travers du diaphragme (D) et ricochent sur l’obturateur (A) pour être déviées selon l’angle d’une canalisation vers la cartouche de stockage/égouttage (C), l’eau percolant verticalement entre le tuyau et l’obturateur (A) selon le passage admissible résultant de la différence de diamètre intérieur du tuyau et du diamètre de l’obturateur (A). Le dispositif étant composé d’une fonction de stockage et égouttage des matières selon laquelle les matières solides déviées vers la cartouche (C) s’empilent et s’égouttent sous leur propre poids, les percolas d’égouttage passant par des trous de diamètres définis de la cartouche de stockage/égouttage (C) et cheminent vers une zone de stockage au travers de la canalisation de retour des percolats (G). Le dispositif étant composé d’une fonction d’expulsion des matières et nettoyage de la cartouche de stockage/égouttage selon laquelle l’obturateur (A) se dirige vers le diaphragme (D) pour s’y insérer dedans grâce à la différence de pression de part et d’autre du diaphragme (D), l’obturateur (A) ne pouvant pas se diriger vers la cartouche (C) grâce à la réduction de l’ouverture à passage calibré (F) qui est de section inférieure à l’obturateur (A). Le Dispositif de Séparation et d’Expulsion des matières Solides (DSEMS), avec ses 9 organes ((A) à (I)) est raccordé d’une part à une canalisation d’arrivée (2) pour recevoir les effluents chargés en matières, raccordé d’autre part à une canalisation de refoulement (6) pour évacuer les matières et enfin, raccordé à une pompe (3) qui permet l’expulsion des matières. Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) selon la revendication 1, caractérisé par l’insertion d’un diaphragme (D) entre la canalisation d’arrivée (2) et le corps de pièces chaudronnées (E) qui coopère sur le plan de joint de la canalisation d’arrivée (2) et dont l’alésage ou le trou en son centre soit d’un diamètre légèrement inférieur au diamètre de l’obturateur sphérique (A), pour qu’il maintienne, contienne et retienne l’obturateur sphérique (A) dans son déplacement, en dessous du diaphragme (D) au même titre que l’ouverture a passage calibré (F) maintient, l’obturateur (A) le contient et le retient dans l’axe de la canalisation d’arrivée (2) l’empêchant ainsi de se diriger dans la canalisation déviant les matières solides vers le fourreau de cartouche (H). Corps de pièces chaudronnées (E) comprenant des tuyaux du Dispositif de Séparation et d’Expulsion de Matières Solides (DSEMS) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’ouverture à passage calibré (F), demeure en distance, en tout point inférieure au diamètre de l’obturateur sphérique (A) et que l’ouverture a passage calibré (F) se positionne au-dessus des butées de support (B) et en dessous du diaphragme de butée (D), sur le tuyau du corps de pièce chaudronné (E) Corps de pièces chaudronnées (E) comprenant des tuyaux selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cartouche stockage/égouttage (C), reçoit les matières puis les stocke, laissant passer les percolats d’égouttage par les trous de diamètres définis de la cartouche de stockage/égouttage. Le bas de la cartouche stockage/égouttage (C), débouchant sur la canalisation de retours des percolas et de décolmatage cartouche (G) du corps de pièces chaudronnées (E)