FR2719085A1 - Device for regulating the operation of a drain-siphon. - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF POUR ASSURER LA REGULATION DUDEVICE FOR PROVIDING REGULATION OF
FONCTIONNEMENT D'UN DRAIN - SIPHON.OPERATION OF A DRAIN - SIPHON.
L'invention concerne un dispositif destiné à permettre la régulation du fonctionnement d'un drain-siphon. De manière traditionnelle, le drainage des sols en profondeur s'effectue en siphonnant l'eau captée au moyen d'un ou de plusieurs drains placés dans le terrain. Ce drainage est effectué soit par pompage, The invention relates to a device intended to allow the regulation of the operation of a drain-siphon. Traditionally, deep soil drainage is carried out by siphoning off the water collected using one or more drains placed in the ground. This drainage is carried out either by pumping,
soit par évacuation gravitaire lorsque celle-ci est possible: drains sub- either by gravity drainage when this is possible: sub-drains
horizontaux, tranchées ou paroies drainantes, les eaux pouvant éventuellement être pompées dans le cas des tranchées ou paroies si horizontal, trenches or draining walls, the water possibly being able to be pumped in the case of trenches or walls if
l'évacuation gravitaire n'est pas possible. gravity evacuation is not possible.
S'agissant du pompage, le drainage entraîne des sujetions With regard to pumping, drainage leads to subjections
d'exploitation, et partant une maintenance à prix de revient élevé. operating costs, and therefore maintenance at high cost price.
Quant aux drains sub-horizontaux, ils nécessitent les conditions de relief appropriées et en outre, ne sont pas adaptés à des profondeurs As for the sub-horizontal drains, they require the appropriate relief conditions and, moreover, are not adapted to depths
importantes.important.
Afin de pallier ces différents inconvénients, on a proposé par exemple dans le document FR-A-2 593 203 d'effectuer un pompage au moyen d'un tuyau de siphonnage mis en place dans un drain implanté à In order to overcome these various drawbacks, it has been proposed for example in the document FR-A-2 593 203 to carry out a pumping by means of a siphoning pipe put in place in a drain implanted at
proximité d'une dénivelée, permettant géométriquement le siphonnage. proximity to a vertical drop, allowing geometrically siphoning.
Ce document préconise notamment pour éviter de désamorcer le siphon, d'implanter le drain au niveau d'un réservoir permanent d'eau dans lequel est immergée l'extrémité amont du tuyau de siphonnage, et d'immerger également l'extrémité aval dudit tuyau de siphonnage au niveau d'un réservoir permanent d'eau, dont le niveau supérieur est avantageusement au même niveau que celui du réservoir permanent d'eau amont. Il préconise également, dans le même but, de ménager l'extrémité aval du tuyau de siphonnage selon une forme de crosse, dont l'extrémité est également au niveau du niveau supérieur du réservoir permanent d'eau. Ces aménagements constituent à l'évidence un progrès par rapport aux dispositifs connus à ce jour. Ils ne permettent cependant pas de This document recommends in particular to avoid defusing the siphon, to install the drain at a permanent water tank in which the upstream end of the siphoning pipe is immersed, and also to immerse the downstream end of said pipe siphoning at a permanent water tank, the upper level of which is advantageously at the same level as that of the permanent upstream water tank. It also recommends, for the same purpose, to provide the downstream end of the siphoning pipe in the form of a butt, the end of which is also at the upper level of the permanent water tank. These arrangements are obviously an improvement over the devices known to date. However, they do not allow
rendre ces dispositifs de drainage complètement non-désamorçables. make these drainage devices completely non-defusable.
En effet, lorsque l'eau, en équilibre à la pression atmosphérique, When the water, in equilibrium at atmospheric pressure,
monte dans la branche ascendante du siphon, elle baisse de pression. goes up in the ascending branch of the siphon, it drops pressure.
Corollairement, elle libère une partie du gaz dissous sous forme de microbulles. De plus, au niveau de la branche descendante dudit siphon, il se produit un phénomène de coalescence, c'est à dire que les microbulles s'assemblent jusqu'à former des bulles de plus grosses dimensions. Elles sont alors soumises d'une part, à la poussée d'Archimède, tendant à faire remonter les bulles au niveau du siphon proprement dit, et d'autre part, à une force hydraulique inhérente à As a corollary, it releases part of the dissolved gas in the form of microbubbles. In addition, at the level of the descending branch of said siphon, there is a phenomenon of coalescence, that is to say that the microbubbles come together to form bubbles of larger dimensions. They are then subjected on the one hand, to the buoyancy of Archimedes, tending to cause the bubbles to rise to the level of the siphon itself, and on the other hand, to a hydraulic force inherent in
l'écoulement du courant d'eau, dirigée selon ledit écoulement. the flow of the water stream, directed along said flow.
De fait, si le débit est suffisant, les bulles sont acheminées jusqu'à l'exutoire. En revanche, s'il atteint une valeur critique, la poussée d'Archimède tend à l'emporter sur la force hydraulique, et les bulles remontent au point haut du siphon o elles s'accumulent et peuvent In fact, if the flow is sufficient, the bubbles are conveyed to the outlet. On the other hand, if it reaches a critical value, the Archimedes' thrust tends to prevail over the hydraulic force, and the bubbles go back to the high point of the siphon where they accumulate and can
provoquer le désamorçage de celui-ci. cause defusing it.
L'un des objets de l'invention est d'arrêter le débit du siphon lorsque celui-ci atteint ladite valeur critique. En outre, elle a également pour objet le réamorçage du siphon lorsque la charge hydraulique renouvelée dans le forage au niveau duquel est installé le drain devient suffisante pour pouvoir provoquer au niveau du siphon, un régime turbulent propre à One of the objects of the invention is to stop the flow rate of the siphon when it reaches said critical value. In addition, it also relates to the re-priming of the siphon when the hydraulic head renewed in the borehole at which the drain is installed becomes sufficient to be able to cause at the level of the siphon, a turbulent regime suitable for
éliminer la bulle d'air qui s'y est accumulée. remove the air bubble that has accumulated there.
De fait, l'invention propose un dispositif pour assurer la régulation du fonctionnement d'un drain-siphon, dont les extrémités amont et aval plongent en permanence dans un réservoir permanent de liquide, et In fact, the invention provides a device for regulating the operation of a drain-siphon, the upstream and downstream ends of which continuously plunge into a permanent reservoir of liquid, and
notamment d'eau.especially water.
Il se caractérise en ce que l'une des extrémités dudit siphon est munie d'un organe destiné à stopper le drainage lorsque le débit d'écoulement atteint un seuil minimal dénommé "débit critique", ledit organe étant en outre destiné à réamorcer le siphon par effet de chasse, It is characterized in that one of the ends of said siphon is provided with a member intended to stop the drainage when the flow rate reaches a minimum threshold called "critical rate", said member being further intended to re-prime the siphon by hunting effect,
lorsque le drainage a été interrompu. when the drainage has been interrupted.
Cet organe est constitué par d'une part, un tube, dont l'extrémité inférieure en forme de U est pleine d'eau en fonctionnement normal et plonge dans ledit réservoir au niveau duquel est implanté l'organe, et dont l'extrémité supérieure s'étend verticalement au sein d'une cloche fermée à ses deux extrémités et présentant une base crépinée au voisinage du lieu d'implantation du tube sur le réservoir, ledit tube étant en outre raccordé au même niveau à une canalisation de régulation dont l'extrémité supérieure libre, en forme de crosse aboutit à un niveau This organ consists of a tube on the one hand, the U-shaped lower end of which is full of water in normal operation and plunges into said reservoir at which the organ is located, and the upper end of which extends vertically within a bell closed at its two ends and having a screened base in the vicinity of the place of installation of the tube on the reservoir, said tube being furthermore connected at the same level to a regulation pipe, the free upper end, in the shape of a butt ends at a level
inférieur au niveau supérieur dudit tube. lower than the upper level of said tube.
Selon une première forme de réalisation de l'invention, ledit organe est fixé au niveau de l'extrémité amont du siphon, l'extrémité inférieure de la base crépinée de la cloche se trouvant au niveau du sommet de According to a first embodiment of the invention, said member is fixed at the upstream end of the siphon, the lower end of the strainer base of the bell being at the top of
l'extrémité aval en forme de crosse du siphon. the downstream end in the shape of a butt of the siphon.
Selon une autre forme de réalisation de l'invention, ledit organe est implanté à l'extrémité avale du siphon, ladite extrémité aboutissant au niveau supérieur de la base crépinée du tube constitutif dudit organe, au sein d'un tube périphérique venant s'appuyer sur le réservoir permanent d'eau aval, l'extrémité amont du siphon au niveau duquel le drain est implanté présentant une base crépinée, dont le niveau inférieur correspond sensiblement au niveau d'introduction de l'extrémité avale According to another embodiment of the invention, said organ is implanted at the downstream end of the siphon, said end terminating at the upper level of the strainer base of the tube constituting said organ, within a peripheral tube coming to bear on the permanent downstream water tank, the upstream end of the siphon at the level of which the drain is installed having a screened base, the lower level of which corresponds substantially to the level of introduction of the downstream end
du siphon dans ledit organe.of the siphon in said organ.
La manière dont l'invention peut être réalisée, et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, The manner in which the invention can be carried out, and the advantages which ensue therefrom, will emerge more clearly from the following exemplary embodiments,
donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. given as an indication and not limiting in support of the appended figures.
La figure 1 est une représentation schématique d'un siphon d'un Figure 1 is a schematic representation of a siphon of a
type en soi connu.known type.
La figure 2 représente le dispositif conforme à l'invention en place Figure 2 shows the device according to the invention in place
au niveau de l'extrémité amont du siphon. at the upstream end of the siphon.
La figure 3 représente le dispositif conforme à l'invention en place Figure 3 shows the device according to the invention in place
au niveau de l'extrémité avale dudit siphon. at the downstream end of said siphon.
On a représenté sur la figure 1 une vue en section représentant un drain unique. Ce drain est installé au niveau d'un puits de forage (30), débouchant à son extrémité supérieure par un regard au niveau par There is shown in Figure 1 a sectional view showing a single drain. This drain is installed at the level of a borehole (30), emerging at its upper end by a look at the level by
exemple d'une route (31).example of a road (31).
Ce drain est constitué par un tuyau (3) de siphonnage, dont l'extrémité amont (32) plonge en permanence dans un réservoir (1) rempli en permanence d'eau, et dont l'extrémité avale (33) plonge également en permanence dans un réservoir d'eau (34), le niveau supérieur des deux réservoirs d'eau, respectivement (1) et (34) étant This drain consists of a siphoning pipe (3), the upstream end (32) of which continuously plunges into a reservoir (1) permanently filled with water, and the downstream end (33) of which also plunges permanently in a water tank (34), the upper level of the two water tanks, respectively (1) and (34) being
sensiblement au même niveau.about the same level.
Avantageusement, le tube de siphonnage (3) est mis en place dans la pente de telle sorte à ce qu'il soit hors gel d'une part, et hors soleil d'autre part. Selon la première forme de réalisation représentée en liaison avec la figure 2, le réservoir permanent d'eau (1) au niveau duquel plonge l'extrémité amont du tube de siphonnage (3), est obturé par un bouchon (2) en partie supérieure. Ce bouchon est donc traversé d'une part, par le tube de siphonnage (3) et d'autre part, par un tube (4) de mise à la pression atmosphérique dudit réservoir permanent d'eau (1), ledit tube Advantageously, the siphoning tube (3) is placed in the slope so that it is frost-free on the one hand, and out of the sun on the other hand. According to the first embodiment shown in connection with Figure 2, the permanent water tank (1) at which plunges the upstream end of the siphoning tube (3), is closed by a plug (2) in the upper part . This plug is therefore traversed on the one hand, by the siphoning tube (3) and on the other hand, by a tube (4) for bringing said permanent water tank (1) to atmospheric pressure, said tube
(4) étant par exemple constitué par un rilsan. (4) being for example constituted by a rilsan.
En outre, et selon une caractéristique fondamentale de l'invention, le bouchon (2) est également traversé par un tube (5), dont l'extrémité inférieure (6) plonge dans le réservoir permanent d'eau (1) et présente une forme en U, ladite forme en U (6) étant en permanence remplie In addition, and according to a fundamental characteristic of the invention, the plug (2) is also traversed by a tube (5), the lower end (6) of which dips into the permanent water tank (1) and has a U-shape, said U-shape (6) being permanently filled
d'eau en fonctionnement normal.of water in normal operation.
Selon une autre caractéristique fondamentale de l'invention, le tube (5) est surmontée à l'extérieur du réservoir permanent d'eau (1), c'est à dire au dessus du bouchon (2) par une cloche constituée par un tube (7), concentrique avec le tube (5), obturé à son extrémité supérieure et crépiné According to another fundamental characteristic of the invention, the tube (5) is surmounted outside the permanent water tank (1), that is to say above the plug (2) by a bell constituted by a tube (7), concentric with the tube (5), closed at its upper end and strainer
à sa base en (8).at its base in (8).
En outre, le tube (5) est raccordé au niveau et à travers le bouchon (2) à une canalisation de régulation (9), dont l'extrémité supérieure libre en forme de crosse (10) aboutit à un niveau inférieur au niveau supérieur In addition, the tube (5) is connected at the level and through the plug (2) to a regulation pipe (9), the free upper end of which is in the form of a butt (10) ends at a level lower than the upper level.
du tube (5) au sein de la cloche (7). of the tube (5) within the bell (7).
Parallèlement et dans cette forme de réalisation, l'extrémité aval (11) du tube de siphonnage (3) se termine en forme de crosse, dont le sommet (12) est calé au même niveau horizontal que celui du bouchon (2) de In parallel and in this embodiment, the downstream end (11) of the siphoning tube (3) ends in the shape of a butt, the top (12) of which is wedged at the same horizontal level as that of the plug (2) of
l'extrémité amont.the upstream end.
Le fonctionnement de ce dispositif va être décrit ci-après plus en détail. En fonctionnement, la cloche (7) et le tube (5) sont amorcés: l'eau du forage (13) située au dessus de la crépine (8), s'achemine dans la cloche (7) et le tube (5), et alimente le réservoir permanent d'eau (1), celui-ci étant The operation of this device will be described below in more detail. In operation, the bell (7) and the tube (5) are primed: the water from the borehole (13) located above the strainer (8), flows into the bell (7) and the tube (5) , and supplies the permanent water tank (1), the latter being
pompé par le tuyau de siphonnage.pumped through the siphon hose.
Le niveau de l'eau dans le tuyau (4) est caractéristique de la charge The water level in the pipe (4) is characteristic of the load
hydraulique dans le réservoir permanent d'eau (1). hydraulic in the permanent water tank (1).
Lorsque le débit diminue, la colonne d'eau au niveau du drain (13) aboutit à un niveau légèrement inférieur au niveau haut de la base crépinée (8) de la cloche (7), et de l'air s'engouffre dans la cloche (7) puis dans le tube (5) et les deux se désamorcent; le réservoir permanent d'eau (1) n'est plus alimenté, mais continue à se vider jusqu'à arriver à une charge hydraulique critique sur le siphon (3), charge à laquelle la partie descendante de la forme de crosse avale (11) se désamorce: ce désamorçage est connexe avec la rémontée des bulles au moint haut du siphon. Celui-ci arrête alors de débiter, le niveau d'eau dans la partie avale du siphon (3) se positionnant à l'équilibre dans la partie ascendante de la forme en crosse (11) en relation avec le niveau d'eau à l'arrêt dans le When the flow rate decreases, the water column at the drain (13) ends at a level slightly lower than the high level of the screened base (8) of the bell (7), and air rushes into the bell (7) then in the tube (5) and the two are defused; the permanent water tank (1) is no longer supplied, but continues to empty until reaching a critical hydraulic load on the siphon (3), load at which the descending part of the buttstock shape swallows (11 ) is defused: this defuse is connected with the rising of the bubbles at the top of the siphon. The latter then stops flowing, the water level in the downstream part of the siphon (3) positioning itself at equilibrium in the ascending part of the crook shape (11) in relation to the water level at l '' stop in the
réservoir permanent d'eau (1).permanent water tank (1).
Puis, lorsque la colonne d'eau remonte au sein du drain (13), le siphon ne débitant plus, la charge hydraulique augmente, aboutissant à une compression de l'air contenu dans la cloche (7) d'abord, et dans le tube (5) d'autre part, ladite compression atteignant une valeur suffisante pour évacuer brutalement l'eau contenue dans la forme en U (6) à l'extrémité inférieure dudit tube (5), provoquant ainsi un effet de chasse par alimentation brusque du réservoir permanent d'eau (1), et créant un régime turbulent, susceptible de briser la bulle située au point haut du siphon, conduisant cette bulle jusqu'à l'exutoire du siphon, et partant au Then, when the water column rises within the drain (13), the siphon no longer discharging, the hydraulic load increases, resulting in compression of the air contained in the bell (7) first, and in the tube (5) on the other hand, said compression reaching a value sufficient to suddenly evacuate the water contained in the U-shape (6) at the lower end of said tube (5), thus causing a flushing effect by abrupt feeding of the permanent water tank (1), and creating a turbulent regime, capable of breaking the bubble located at the high point of the siphon, leading this bubble to the outlet of the siphon, and therefore
réamorçage de celui-ci.reboot of it.
Dans l'exemple de réalisation représenté dans la figure 3, on positionne le dispositif conforme à l'invention à l'extrémité aval du tube de siphonnage. Dans ce cas précis, l'extrémité amont est traitée en réservoir permanent d'eau simple (1) placé dans le drain (13), dans lequel est immergée l'extrémité (32) du tube de siphonnage et dont le niveau supérieure est calé sur le niveau horizontal (23) servant de référence ultérieure. Parallèlement, ledit réservoir permanent d'eau (1) se prolonge au dessus de ce niveau (23) par une portion crépinée (35), permettant la pénétration de l'eau dans le réservoir permanent d'eau, et pouvant In the embodiment shown in Figure 3, the device according to the invention is positioned at the downstream end of the siphoning tube. In this specific case, the upstream end is treated in a permanent simple water tank (1) placed in the drain (13), in which the end (32) of the siphoning tube is immersed and whose upper level is wedged on the horizontal level (23) serving as a later reference. In parallel, said permanent water tank (1) is extended above this level (23) by a screened portion (35), allowing the penetration of water into the permanent water tank, and being able to
constituer un deuxième filtre.constitute a second filter.
L'extrémité avale du siphon est terminée par une forme recourbée (37) raccordée à sa partie supérieure (15) au niveau (23) sur un tube (16), par exemple en polychlorure de vinyl (PVC), ledit tube (16) étant ouvert à sa partie supérieure (17), et fermé à sa partie inférieure (18) par un The downstream end of the siphon is terminated by a curved shape (37) connected to its upper part (15) at level (23) on a tube (16), for example made of polyvinyl chloride (PVC), said tube (16) being open at its upper part (17), and closed at its lower part (18) by a
bouchon (36).plug (36).
Ledit bouchon (36), mis en place sur le réservoir permanent d'eau Said cap (36), placed on the permanent water tank
aval (16), est traversée par un tube (19) dont l'extrémité inférieure présen- downstream (16), is crossed by a tube (19), the lower end of which
te une forme de U (20) toujours pleine d'eau en fonctionnement normal. te a form of U (20) always full of water in normal operation.
Le tube (19) est surmonté par un tube cylindrique formant cloche, fermée à sa partie supérieure (21), et crépinée à sa base (22) au niveau de The tube (19) is surmounted by a cylindrical tube forming a bell, closed at its upper part (21), and strainer at its base (22) at
sa jonction avec le bouchon (36).its junction with the plug (36).
Enfin, une canalisation de régulation (14) est branchée sur ledit tube (19) en (24), c'est à dire au niveau du bouchon (18). L'extrémité libre (25) de cette canalisation de régulation, est en forme de crosse, et pénètre à l'intérieur de la partie supérieure du tube (16) jusqu'à un niveau inférieur au niveau supérieur du tube (19). Selon une caractéristique de l'invention, l'extrémité libre de la forme en U (20) du tube (19) aboutit à un niveau inférieur à celui de Finally, a regulation pipe (14) is connected to said tube (19) at (24), that is to say at the level of the plug (18). The free end (25) of this regulation pipe is in the form of a butt, and penetrates inside the upper part of the tube (16) to a level below the upper level of the tube (19). According to a characteristic of the invention, the free end of the U-shape (20) of the tube (19) ends at a level lower than that of
l'extrémité crépinée (22) de la cloche (21). the strainer end (22) of the bell (21).
De la sorte, lorsque l'on atteint le "débit critique", la chasse avale ainsi constituée est désamorcée, la dénivelée entre la partie supérieure de la partie crépinée (22) et l'orifice supérieur de la portion en U (20) étant calée de telle sorte que le débit de la cloche (21) et du tube (19) soit égal au débit critique du siphon principal (3), quand le niveau de l'eau dans le In this way, when the "critical flow" is reached, the downstream flush thus constituted is defused, the difference in level between the upper part of the strainer part (22) and the upper orifice of the U-shaped portion (20) being chocked so that the flow of the bell (21) and the tube (19) is equal to the critical flow of the main siphon (3), when the water level in the
tube (16) atteint la partie supérieure de la partie crépinée (22). tube (16) reaches the upper part of the screened part (22).
Lorsque le drain (13) se recharge, il y a ascension de l'eau dans le tube When the drain (13) is recharged, the water rises in the tube
(16), l'eau arrivant par l'extrémité (37) du tube de siphonnage (3). (16), the water arriving from the end (37) of the siphoning tube (3).
Cette ascension de l'eau dans le tube (16) génère la mise en pression This rise of the water in the tube (16) generates the pressurization
d'une bulle d'air au sommet de la cloche (21), et dans le tube (19). an air bubble at the top of the bell (21), and in the tube (19).
Lorsque le tube (19) évacue la totalité de son eau, la bulle de gaz sous pression se détend, amorçant la cloche (21), créant ainsi une vidange rapide et brutale du tube (16). Ceci crée un charge hydraulique sur le siphon (3) entre le drain rechargé hydrauliquement et l'aval du siphon When the tube (19) evacuates all of its water, the gas bubble under pressure expands, priming the bell (21), thus creating a rapid and brutal emptying of the tube (16). This creates a hydraulic load on the siphon (3) between the hydraulically charged drain and the downstream of the siphon.
déchargé brutalement par l'effet de la vidange de la chasse aval. brutally discharged by the effect of the emptying of the downstream flush.
La canalisation de régulation (9) respectivement (14) a pour but de laisser monter l'eau dans la cloche (7) respectivement (21) quand elle monte dans le tube (5), respectivement (16), l'air chassé devant elle pouvant emprunter le tuyau (9), respectivement (14). Quand le niveau de l'eau dans le tube (13), respectivement (16) atteint la partie inférieure de la zone de raccordement de la canalisation (9) respectivement (14) avec le bouchon (2, 36), l'air ne peut plus s'échapper par ladite canalisation (9,14), et commence à se mettre en pression au sommet de la cloche (7), The purpose of the regulation pipe (9) respectively (14) is to let the water rise in the bell (7) respectively (21) when it rises in the tube (5), respectively (16), the air expelled in front it being able to borrow the pipe (9), respectively (14). When the water level in the tube (13), respectively (16) reaches the lower part of the connection area of the pipeline (9) respectively (14) with the plug (2, 36), the air does not can no longer escape through said pipe (9,14), and begins to pressurize at the top of the bell (7),
respectivement (21) et dans le tuyau (5, 19). respectively (21) and in the pipe (5, 19).
En règlant la valeur de la charge de réamorçage par la géométrie de la chasse, on crée une charge hydraulique générant le régime de turbulence attendu et provoquant la purge complète des bulles accumulées au point By adjusting the value of the priming load by the geometry of the flush, a hydraulic load is created, generating the expected turbulence regime and causing the complete bleeding of the bubbles accumulated at the point
haut du tuyau de siphonnage (3), et partant le réamorçage du siphon. top of the siphoning pipe (3), and therefore re-priming the siphon.
Claims (4)
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