Brevet FR2053057A1 — publié le 19710416

La présente invention concerne les brosses rotatives, et notamment celles qui servent au nettoyage des coques de navires. On a conçu diverses brosses pour le nettoyage des coques des navires qui comportent souvent une couche notable d'anatifes. Cependant, beaucoup de ces brosses n'ont pas donné satisfaction lors du nettoyage de coques possédant une très faible surface libre. Dans de nombreuses parties du monde, en particulier dans la mer des Mantilles, lsenlèvement des anatifes pose un grave problème, surtout lorsqu'ils forment une couche-atteignant 7,5 cm. Sur de telles surfaces, les dispositifs de nettoyage munis de brosses de la- technique antérieure glissent en n'as-surant qu'un nettoyage sommaire. Selon i1 invention, on élimine ces difficultés en utilisant une brosse rotative qui comprend une monture souple rotative munie de soies assez raides de façon qu'en cours d'emploi, 11 ex- trémité des soies s'incline par rapport à la surface à nettoyer. De préférence, la monture est suffisamment souple pour que, lorsque la brosse tourne et quton l'appuie contre la surface à nettoyer, la monture -se déforme,de façon que les- soies découpent la matière à enlever de la surface à nettoyer. Cette découpe est effectuée par les extrémités des soies qui forment des bords de taille et qui viennent au contact de la surface à nettoyer sous l'action de la monture souple. Celle-ci doit être suffisamment souple pour que les soies puissent glisser sur les obstacles que présente la surface, par exemple les têtes de rivets, les écrous et les tettes de boulorsmaintenaqt des accessoires, les recouvrements de tales et les raccords externes de la coque, tout en poursuivant leur action de découpe. La monture rotative est de préférence un disque, par exemple en métal, entouré d'un prolongement annulaire en caoutchouc ou en une autre matière suffisamment souple pour pouvoir Se déformer en cas de nécessité. Ainsi, la monture peut compren- dre,par exemple,un diaphragme en caoutchouc muni d'un disque métallique central permettant de fixer la monture à un arbre tournant. Dans une variante, la monture et l'anneau souple sont en même matière. On peut utiliser du caoutchouc naturel ou synthétique, ainsi que d'autres matières souples, notamment des matières plastiques. Avec cette forme de monture qui comprend un disque entouré d'un élargissement ou prolongement annulaire en caoutchouc ou en une autre- matière souple, on préfère que l'élargissement annulaire comporte un ou plusieursorifices, quatre par exemple, placés de préférence symétriquement par rapport à l'axe du disque. Lorsque la brosse tourne, les soies assurent un certain pompage qui chasse liteau par la force centrifuge Le ou les trous permettent à 11 eau de s-'écouler dans le moyeu de la brosse et de traverser les soies du fait du pompage, le courant d'eau créé maintenant les soies propres, sans matière d'encrassement ou de débris. La monture rotative peut avoir d'autres formes ; elle peut par eseeple comprendra un-croisillon central entouré d'un élargissement annulaire en matière souple, par exemple en caqutchouc. Dans une variante, la monture rotative est un tambour ou un rouleau souple qui porte des soies. Lorsqu'on utilise une brosse, l'axe de rotation de la monture rotative doit être sensiblement parallèle à la surface ä nettoyer plutt que sensiblement normal, comme dans le cas des autres formes de montures rotatives citées. Il faut que les soies soient suffisamment raides pour former un bord de taille à leur extrémité lorsque la brosse tourne. Elles peuvent être en métal, par exemple en ruban ou en fibre à section circulaire d'acier inoxydable, ou en matière plastique, par exemple enfibre de polypropylène, en "Nylon" ou en matière plastique renforcée de fibres de verre. La fixation dessoles sur la monture peut steffectuer suivant des droites, des cercles ou par touffes. Dans le mode de réalisation préfére l'invention dans lequel la monture rotative est circulaire et en caoutchouc souple, les soies, en acier inoxydable de préférence, entourent un anneau métallique fixé à la périphérie de la monture ou près de celle-ci. Elles peuvent être disposées de façon sensiblement continue ou en touffes. Les critères préférés pour le choix des soies sont les suivants - elles doivent titre élastiques pour résister à la déformation lorsqu'elles rencontrent des obstacles ou lorsqu'on les tord - elles doivert être inoxydables de façon à résister à la corrosion et à ne pas se rompre, comme cela se produit avec un acier à ressort ordinaire au carbone - elles doivent être dures de façon à conserver un bord de coupe convenable lors de la de coupe de matières dures. De préférence, la matière qui constitue les soies est un ruban plat de 1,25 cm de large et 0,075 cm d'épaisseur en acier inoxydable à ressort de dureté Brinell d'environ 185. La longueur des soies peut varier, mais elle est de préférence comprise entre 7,5 et 22,5 cm, par exemple 15 cm. Dans une variante, on peut utiliser un ruban d'acier à ressort au carbone, revêtu de façon à résister à la corrosion, ou un câble en fil d'acier galvanisé ou inoxydable coupé à longueur pour former les soies. Dans ce dernier cas, le fil d'acier lui-même possède une élasticité suffisante, et on peut détordre le cabale à l'extrémité de coupe, ce qui donne de nombreux bords de coupe de petite dimension. On peut régler l'angle de coupe des soies puisqu'on peut modifier la distance de la monture rotative à la coque, ou on peut augmenter la longueur des soies. De cette façon, on peut modifier l'angle de contact du bord de découpe ou de fauche de la soie. Il faut effectivement réaliser ces modifications en fonction du nettoyage particulier à effectuer, par exemple selon la matière à enlever qui peut être des herbes ou des algues, ou bier des anatifes ou des patelles. L'angle des soies avec la surface sous la brosse peut ainsi être compris entre 30 et 600, par exemple 450. La brosse rotative de l'invention permet aux soies de mettre en morceaux la matière brossée et de la balayer. Les soies agissent avec leur bord de taille comme des faux et chassent la matière de la surface de la coque sans l'avoir désagrégée auparavant. Pour nettoyer une surface immergée, par exemple la coque d'un navire, on utilise de préférence les brosses de l'invention avec un appareil de netowJageXprévu pour travailler immergé. Selon l'invention, un appareil de nettoyage comprend un dispositif capable de se maintenir lui-même au contact ou tout près de la surface immergée et, fixée sur ce dispositif, au moins une brosse rotativé comprenant une mpnture rotative souple munie de soies assez raides et fixée de façon qu'en cours d'utilisation, les extrémités des soies au moins soient inclinées par rapport à la surface immergée à- nettoyer. Un dispositif de ce type, qui peut se coller à la surface immergée et servir dans 11 appareil de l'invention, comprend une chambre ouverte sur un côté et un dispositif permettant de réduire la pression qui peut, lorsque l'appareil est immergé, maintenir de façon continue une pression à l'intérieur de la chambre, inférieure à la pression à 11 extérieur. La chambre ouverte sur un côté peut avoir la forme d'une boîte ou d'une calotte sphérique, le côté ouvert étant sur le bord plat. La chambre peut aussi comporter une sortie qui peut être un tube cylindrique fixé à la paroi de la chambre opposée au côté ouvert. Le dispositif permettant de réduire la pression peut être une pompe aspirante, par exemple une pompe hydraulique à piston axial, disposée de façon à chasser le liquide de l'intérieur de chambre plus vite qu'il n'y pénètre par la périphérie. Dans une variante, il peut s'agir d'une pompe à hélice dont les pales se logent commodément dans la sortie, ou d'une pompe centrifuge. On peut aussi utiliser d'autres dispositifs pour réduire la pression interne de la chambre à l'endroit où le liquide y pénètre, de façon que la pression hydrostatique externe repousse la paroi de la chambre au contact de la surface immergée. Ainsi, on évacue en permanence l'intérieur de la chambre de façon à maintenir une pression interne inférieure à celle qui agit à l'extérieur. Sur le bord de la chambre qui vient au voisinage de la surface immergée, on peut disposer, si on le désire, une série d'ondulations, de préférence continues, qui délimitent avantageusement une zone de même forme que l'espace ouvert limité par ce bord. Ainsi, si le bord ouvert est circulaire ou ovale, les ondulations entourent une zone circulaire ou ovale. Le profil des ondulations peut varier considérablement. Par exemple, il peut être symétrique ou dissymétrique, notamment sinusoïdal, circulaire, carré, en V ou avec des bords aigus. On dispose de préférence les ondulations de façon que, allant de l'extérieur vers l'intérieur de la chambre en passant le le bord, on traverse six ondulations au moins Dans le cas pré féré, le côté ouvert a une forme circulaire et le bord de la chambre comporte six ondulations circulaires dont le profil est de pré férence sinusoïdal. ïec un bord de chambre muni de la série d'ondulations décrite, il s'établit des conditions de turbulence qui réduisent 11 entrée d'eau. Il faut donc une puissance inférieure pour maintenir une pression à l'intérieur de la chambre inférieure à la pression extérieure. Un autre type d'appareil pouvant se maintenir lui-meme au contact ou au voisinage d'une surface immergée est un appareil utilisant le principe de la contre-reaction. Dans cet appareil, l'eau aspirée passe sous pression hors de l1appareil, par exemple par des tuyères, dans une direction qui l'éloigne de la surface de l'appareil à mettre au contact de la surface immergée, de façon que la contre-pression repouse I1 appareil contre la surface immergée, c'est-à-dire contre la coque du navire. Cet appareil comporte des roues et d'autres accessoires et un moteur pour déplacer appa- reil sur la surface immergée.Dans une variante, une ou plusieurs hélices prenant appui sur l'eau peuvent fournir la poussée nécessaire. Appareil peut servir dans plus d1applications Si on peut le manoe-awrer sous eau à l'aide d'une commande à- distance. r exemple si on peut le déplacer sur la totalité de la partie immergée de la coque du navire. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'appareil comprend aussi une roue dirigeable montée de façon que 11 appareil puisse se déplacer sur la surface immergée (par exemple sur la surface qui est sensiblement plane sur des parties au moins égales à la surface du côté ouvert de la chambre) un moteur pour entraîner 1' appareil sur la surface immergée et un dispositif de guidage pour diriger la roue dirigeable. On monte de préférence la roue dirigeable (on entend recouvrir sous ce terme tout organe circulaire rotatif pouvant entratner l'appareil) à l'intérieur de la chambre qui comporte un coté ouvert, de façon que sa surface de roulement dépasse du c8té ouvert de la chambre Cec signifie que la chambre se trouve à une petite distance, par exemple 5 a' 10 cm, de la surface immergée De cette façon, de faibles irrégularités ou une faille courbure de la surface n'affectent pas la maniabilité de l'appareil. Cependant, et si on le désire, on peut asssi monter cette roue en dehors de la chambre.Pour accroître la maniabilité de l'appareil, on préfère disposer, en plus de la roue dirigeable, deux ou plusieurs roues de support qui peuvent être folles Qu entraînées. De préférence, on monte aussi ces roues à l'intérieur de la chambre,de fiço-, qu'el- les dépassent du coté ouvert de la même distance environ que la t-one dirigeable Toutes les roues même la roue dirigeable, peuvent posséder une surface de roulement ou un bandage pneumatique en caoutchouc, ou peuvent être entièrement en caoutchouc. Au Lieu de caoutchouc, on peut utiliser par exemple de la mousse de polyuréthanne. De préférence, la roue dirigeable est libre de pivoter sur un grand angle, c'est-à-dir#'ur un angle au moins égal à 900 Su pratique, cet angle est souvent beaucoup plus grand, par exemple compris entre 100 et 1800 et même 3600. De préférence, la roue dirigeable peut pivoter d'un angle sensiblement-égal de chaque côte de la position qui permet de diriger l'appareil suivant un trajet rectiligne. Grâce au grand angle de pivotement, la roue dirigeable peut conduire très facilement le dispositif et on peut le manoeuvrer sur toute la surface immergée. Dans le-mode de réalisation préféré de l'invention, l'ap- pareil comporte un moteur qui permet de I entrainer sur une surface ce immergée. On peut disposer ce moteur pour qu: il entraîne la roue dirigeable ou, lorsqu il y a plusieurs roues, on peut entralAner une ou plusieurs de celles-ci 'le moteur pe > ft entraîner une pompe hy- draulique qui +ait circuler du fluide hydraulique dans des. moteurs hydrauliques pour entraîner la roue dirigeable et, si on le désire, les autres roues Dans le mçde de réalisation préféré de l'invention, un dispositif de conduite dirige la roue dirigeable et peut être commandé à distance, par exemple depuis la terre ou du bateau, par un dispositif hydraulique semi-rotatif de manoeuvre à ailettes0 Dans une variante, on-peut assurer la conduite à l'aide de vérins hy drauliques de conduite manoeuvrant la roue par l'intermédiaire dtun entraînement à chaîne, des soupapes convenables permettant de maintenir la tension de la chaine, ou par l'intermédiaire d'un mécanis se à leviers ou à coulisseaus Une autre variante de dispositif de conduite comprend un moteur électrique commandé- à distance et muni de la transmission mécanique nécessaire. Be moteur et/ou le dispositif de jpdulte se trouvent de préférence dans la chambre dans un compartiment étanche à l'eau qui peut contenir de l'air ou un autre gaz convenable, de l'huile ou un autre liquide convenable. Dans une variante, on utilise un moteur et un dispositif qui peuvent fonctionner immergés0 Bien qu'on puisse n'utiliser qutune seule brosse, il est évidemment plus rapide et plus efficace d'en utiliser plusieurs, par exemple trois au minimum, Be même moteur peut toutes les entratner, ce moteur pouvant être si on le désire le moteur du dispositif d'aspiration ou le moteur d' entrainement. Dans une variante, un moteur séparé entraine chaque brosse. 'les moteurs peuvent être hydrauli que s, pneumatiques, électriques ou peuvent utiliser une autre transmission d'énergie qui peut être appropriée aux conditions particulières. L'appareil peut aussi comprendre un dispositif détecteur et/ou des instruments envoyant des informations à la surface, par exemple un potentiomètre commandé par gravité,donnant des renseignements sur ltorientation de l'appareil, ou une jauge de pression ou un transducteur de compression donnant des renseignements sur les pressions hydrostatiques. L'appareil peut aussi comprendre une caméra de télévision montée sur la chambre pour faciliter la conduite et la sur veillance. Tous les câbles fournissant du courant à l'appareil électrique de 1' appareil peuvent passer par un serre-garniture de la paroi de la chambre. Ces cabales électriques, si on les a prévus pour cet emploi, peuvent servir comme cables de relevage pour élever ou abaisser l'appareil, dans l'eau ou hors de .l'eau, mais il y a de préférence des câbles spéciaux à cet effet, Dans un procédé pour faire fonctionner l'appareil de l'invention pour nettoyer la coque d'un navire, on laisse l'appareil pé nétrer dans l'eau près de la coque du bateau jusqu'à la profondeur convenable, on amène l'appareil à se coller à la coque, en faisant fonctionner le dispositif de réduction de la pression, et on met en route les brosses.Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, on peut manoeuvrer le moteur d'entrainement de façon que l'appareil se déplace à la surface de la coque, Pour retirer l'appareil de l'eau, on interrompt l'adhérence de l'appareil à la coque, c'est-à-dire qu'on arrête le dispositif permettant de réduire la pression, et on récupère l'appareil, par exemple en le laissant flotter à la surface ou en l'élevant à l'aide de cabales fixés à l'appareil. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention qui va suivre, donné en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue de dessous de l'appareil la figure 2 est une vue de dessus de l'appareil la figure 7 représente une vue latérale de l'appareil suivant la ligne III-III de la figure 1 la figure 4 représente le dispositif de conduite de la roue dirigeable la figure 5 représente un schéma de la disposition du dispositif hydraulique la figure 6 représente une partie d'une vue latérale de l'une des brosses la figure 7 représente une partie d'une vue latérale d'une brosse selon une variante ;; et la figure 8 représente une partie d'une vue latérale d'une autre variante de la brosse. Sur les figures 1 à 4 et 6, la chambre 1 comporte un côté ouvert 12 et un conduit de turbine 2. Une série d t ondulations 26 placées à la périphérie-de la chambre limite l'entrée d'eau à l'intérieur. La chambre 1 renferme un moteur 16 qui entraîne la turbine 5 et ira pompe hydraulique 9 Cette pompe fait circuler le fluide hydraulique dans les canalisationireprésentées sur la figure 5 (pour ne pas compliquer les figure 1 et 3) de façon à en traîner les moteurs des roues et des brosses0 Une main courante 29 , fixée sur la face supérieure de la chambre par des supports, dont on/anreprésenté deux en 27 et 28, facilite la manutention de l'appareil. 'les brosses de nettoyage 25a, 25b et 25c sont des brosses rotatives munies de soies 60 en acier inoxydable. Ces brosses, entraînées par les moteurs hydrauliques 8a, 8b et 8c, tournent sur des arbres 61. 'les moteurs hydrauliques 30a et 30b entrainent une roue dirigeable 40 La turbine rotative 5 chasse liteau de façon continue de l'intérieur de la chambre 1 et ltévacue par le conduit de turbine 2, de façon à abaisser la pression à l2in- térieur de la chambre 1 par rapport à la pression hydrostatique elrcerne, et à repousser l'appareil contre la surface immergée;; Un étrier 31, fixé à un pignon de chaîne d'entraînement 32 maintient la roue dirigeable 4. Deux vérins hydrauliques de conduite 34 et 35 logés dans le carter 33 comportent des pistons 36 et 37 respectivement. Une chaîne 38 associée aux pistons 36 et 37 entraîne le pignon 32. On va maintenant décrire le dispositif hydraulique en se référant à la figure 5. L'huile hydraulique, contenue dans le réservoir 40 et pompée par la pompe 9, circule dans le moteur hydraulique 6 (entraînant la roue 4), les moteurs hydrauliques 30a et 30b (entraînant les roues 3a et 3b), les moteurs hydrauliques 8a, 8b et 8c (entraînant les brosses 25a, 25b et 25c) et revient au réservoir 40 par la canalisation 48. 'les électrovannes à renversement 42, 43 et 44 permettent d'inverser la direction d'écoulement du fluide lorsqu'il le faut, en permettant l'inverser le sens de la marche des roues 4, 3a et 3b. Le fluide entraîne les moteurs 8a, 8b et 8c dans un seul sens car les brosses 25a, 25b et 25c n'ont à tourner que dans un seul sens. Le fluide hydraulique passe aussi dans la canalisation 49 vers les vérins de conduite 34 et 35 par l'intermédiaire des vannes 45 et 46. Le mécanisme de conduite commande ces vannes et la quantité de fluide qui peut traverser la canalisation 50 ou 51 détermine le déplacement du piston 36 ou 37 et la rotation de la roue 32, comme représenté sur la figure 4. Le fluide sort des vérins 34 et 35 par le clapet de retenue 47 avant de rejoindre la canalisation 48. Une soupape 41, réglée pour fonctionner à une pression de 70 bars ou plus, permet de limiter la pression dans le dispositif hydraulique. La figure 6 représente une vue en élévation partielle de l'une des brosses. Un disque métallique 72, fix à l'arbre 61, supporte un diaphragme circulaire 71 en caoutchouc synthétique. Une partie incurvée 70du diaphragme, en accroît la souplesse0 Près de la périphérie du diaphragme, se trouve un anneau métallique 73 qui porte des soies en acier inoxydable 60a et bOb for- mées par un ruban de 9,5 x 0,75 mm et disposées de façon continue tout autour du dizhragme. la figure représente les soies 60a et 60b juste au contact de la surfsce à nettoyer 74. Sur la figure 7, un disque métallique 172 fixé à l1arbre 161 porte un diaphragme circulaire 171 en caoutchouc synthétique. Une partie incurvée 170 du diaphragme accroît sa souplesse. Pres de la périphérie du diaphragme se trouve un anneau métallique 173 qui porte des soies en acier inoxydable 16Oa et 160b formées par un ruban de 9,5 x 0,75 mm et disposées de façon continue tout autour du diaphragme. La.figure représente les soies 160a et 160b au contact de la surface à nettoyer' 174, le soies étant fléchies (indiquées en trait interrompu) par rapport à leur état normal (en trait plein) avant d'être appuyées sur la surface à nettoyer. Lorsque la brosse tourne, les soies, avec leur extrémité munie d'un bord de taille, découpent et fauchent la matière à retirer de la surface 174. Sur la figure 8, des références identiques reperent des parties identiques- à celles de la figure 7. Dans ce mode de réalisation, le diaphragme en caoutchouc 171 comporte quatre trous circulaires, dont l'un est représenté en 180. Ces quatre trous sont placés symétriquement par rapport à l'arbore 161. Bien qu'on n'ait décrit-que certains modes de réalisation particuliers, l'invention comprend toutes les variantes et modifications conformes à son esprit. REVENDICATIONS 1. Brosse rotative, caractérisée en ce qu'elle comprend une monture rotative souple sur laquelle sont fixées des soies assez raides de façon que, lors de l'emploi de la brosse, les extrémités au moins des soies soient inclinées par rapport à la surface à nettoyer. 2. Brosse selon la revendidation 1, caractérisée en ce que la monture possède une souplesse suffisante de façon que, lors de la rotation de la brosse et de son application contre la surface à nettoyer, la monture se déforme pour que les soies découpent la matière à retirer de la surface à nettoyer. 3. Brosse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la monture rotative comprend un disque entouré par un prolongement annulaire en caoutchouc ou en une autre matière possédant une souplesse suffisante pour se déformer temporairement lorsqu'il le faut. 4. Brosse selon 11 une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les soies sont en acier inoxydable, de préférence en ruban ou en fibres à section circulaire en acier inoxydable. 5. Brosse selon la revendication 4, caractérisée en ce que les soies sont en câble tressé en fil d'acier galvanisé ou inoxydable découpé à longueur pour former les soies, le câble étant détordu aux extrémités de découpe. 6. Brosse selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que le prolongement annulaire présente un ou plusieurs trous, quatre de préférence, placés symétriquement par rapport à l'axe du disque. 7. Appareil de nettoyage caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif pouvant se maintenir lui-meme au contact ou au voisinage d'une surface immergée, et une brosse ou de préférence trois brosses selon l'une des revendications 1 à 6, fixées au dispositif. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif comprend une chambre ayant un côté ouvert et un dispositif permettant de réduire la pression, lorsque l'appareil est immergé, en maintenant de façon continue une pression à l'intérieur de la chambre inférieure à celle qui règne à latex té rieur. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord de la chambre qui vient au voisinage de la surface immergée comporte une série d'ondulations. 10. Appareil selon ltune des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte une roue dirigeable montée de façon que ltappareil puisse se déplacer sur la surface immergée, un moteur pour entraRner l'appareil sur la surface immergée, un dispositif de conduite pour diriger la roue dirigeable, et, de préférence, deux ou plusieurs autres roues servant de support. 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que la roue dirigeable peut pivoter librement sur un angle au moins égal à 90Q. 12. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il fonctionne en utilisant le phénomène de poussée par contre-réaction.