Brevet FR2693752A1 — publié le 19940121

A Barrage-clapet L'invention concerne un barrage-clapet en particulier pour une décharge d'eau de pluie dans une canalisation d'eaux mélangées. Les décharges d'eau de pluie dans les canalisations d'eaux mélangées servent, en cas de dépassement d'un niveau d'eau maximal prédéterminé,à évacuer l'eau en excès dans un collecteur ou émissaire afin d'éviter une surcharge de l'installation d'épuration et de limiter la retenue dans le réseau de canalisations. Les seuils de déversement fixes, usuels aujourd'hui, présentent cependant l'inconvénient que, en cas de faible hauteur de déversement, ils ne présentent qu'une capacité limitée Pour cette raison, il faut construire des seuils très longs, par rapport à un plan de retenue prédéterminé. On a déjà tenté d'utiliser des seuils avec une arête de déversement variable, appelles barrages-clapets Il s'agit de clapets pivotants, ou également de portes déplaçables, soumis(es) à un écoulement passant soit par le dessus, soit par le dessous. On utilise pour leur entraînement des servo moteurs de sorte qu'il est nécessaire de raccorder des sources d'énergie externes à ceux- ci On connaîtégalement des clapets pourvus de contrepoids, de sorte qu'ils s'ouvrent sous l'effet de la pression de l'eau Cependant, il est difficile d'opérer une régulation et, du fait du grand nombre de parties mécaniques en mouvement, telles que galets, guidages de câble et analogues, ces clapets sont très coûteux et présentent un grand retard ou une tendance à manifester des oscillations incontrôlées. L'invention a pour but de créer un barrage-clapet qui, avec une construction simple, permette une exploitation aussi bonne que possible d'un ouvrage maçonné de décharge des eaux de pluie. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un barrage-clapet présentant les caractéristiques de la revendication principale Des perfectionnements font l'objet des sous-revendications. L'invention propose donc, comme obturateur entre le seuil et les parois latérales disposées sur ses côtés, un élément qui ne soit pas un clapet, au sens antérieur, c'est-à-dire qui nesoitpas articulé pivotant autour d'un axe comme c'est le cas pour un-tel clapet Bien plus, le clapetselonl'invention est constitué par unressort rigide daplacé ',par la pression de l'eau Ce ressort n'est pas sujet à vibrations ou oscillations, du fait que la masse d'eau agissant sur lui provoque un amortissement important La liaison rigide étanche avec le seuil présente d'abord l'avantage qu'il n'exige aucun travail compliqué d'étanchéité, comme c'est le cas pourle clapet antérieur sur lequel passe un écoulement Le seul déplacement, se produisant pour le barrage-clapet proposé par l'invention, est une déformation et une incurvation du clapet en soi, de sorte que tous les paliers, contrepoids, flotteurs, galets, câbles et analogues, usuels jusqu'ici, deviennent superflus. La déformation du clapet et, de ce fait, la déformation de l'arête de déversement, sont provoqués exclusivement par la pression de l'eau et exclusivement par celle-ci et par l'élasticité propre du matériau formant ce clapet. Afin que le clapet puisse réagir de façon particulièrement précise et rapide, il peut être proposé, selon l'invention que A l'état fermé, il soit disposé en s'écartant de la verticale, dans la direction d'ouverture. Donc, déjà à l'état fermé, il est légèrement incliné dans la direction de l'ouverture. Il s'est révélé particulièrement avantageux qu'à l'état non déformé, le clapet soit fixé et/ou disposé en faisant un angle d'à peu près 15 par rapport à la verticale. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut prévoirque le clapet présente une zone partant de son arête de déversement, plus plate que la zone restante A l'état non déformé, cette zone plus plate peut par exemple faire un angle compris entre 50 et 550 par rapport à l'horizontale. Dès que la pression d'eau monte et que le clapet se déforme, se produit naturellement unevariation également de l'angle de cette zone plus plate Selon l'invention,onpeut prévoir que, à l'endroit de la décharge, la zone plus plate fasse un angle d'à peu près 150 par rapport à l'horizontale. La zone plus plate peut par exemple être plane, ce qui n'est cependant pas nécessaire L'invention propose que la zone plus plate du clapet soit séparée de la zone restante au moyen d'une ligne d'inflexion franche. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut prévoir que le clapet, au moins dans sa zone se raccordant à l'arête fixe, soit de préférence précontraint de façon incurvées à l'état de repos La déformation du clapet fixé sur une de ces arêtes est naturellement une incurvation plus ou moins forte La précontrainte est choisie telle que la forme naturelle de la flexion soit déjà prédéterminée,au moins dans la zone inférieure. Selon l'invention, on peut prévoir que le clapet, au moins dans sa zone se raccordant à l'arête fixe, s'appuie à plat, à l'état de repos du clapet, par la zone marginale de sa face supérieure ou avant, sur un décrochement ou analogue Ce décrochement peut être pourvu d'un joint d'étanchéité L'appui à plat de la face supérieure axlÄe une étanchéité à peine sujette à usure, du fait que l'ouverture du clapet par flexion le déplace perpendiculairement au plan du joint d'étanchéité Il n'y a donc aucun joint d'étanchéité glissant, comme cela est le cas pour les clapets pivotants antérieurs Les joints d'étanchéité glissants présentent une friction d'adhérence qui mène à un retard. Selon un perfectionnement de l'invention,on peut prévoirque le clapet présente une zone plus plate, se raccordant à la zone préformée et s'étendant jusqu'à l'arête de déversement Cette zone, le cas échéant plane, non précontrainte, s'étend par exemple en faisant un angle de par rapport à l'horizontale, lorsque le barrage-clapet est à l'état fermé. Selon l'invention, on peut prévoir que la zone précontrainte incurvée soit séparée de la zone plane par une ligne d'inflexion Du fait que le clapet est fabriqué en un acier élastique non inoxydable du commerce, la tôle déjà existante ne nécessite pas d'être pourvue de cette ligne d'inflexion, car la prédéformation, une fois monté, est provoquée par la surface d'appui. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut prévoir que le clapet présente, sur son arête de déversement, une bande marginale repliée à peu près à angle droit, cette bande servant à améliorer la stabilité et à obtenir un bon décollement de l'écoulement dans la zone de l'arête de déversement Selon un perfectionnement; la bande marginale, dans la zone d'extrémité latérale au clapet, peut comporter une t Cle de raidisseoent, soit réalisée d'un seul tenant avec le clapet, soit fixée sur ce dernier. Selon un autre perfectionnement, on peut prévoir que derrière, ou sous le clapet, soit disposé un dispositif d'aération, empêchant l'apparition d'une dépression sous ce clapet et diminuant ainsi le retard de ce dernier. En particulier, le dispositif d'aération peut être un tube d'aération, s'étendant parallèlement à l'arête de fixation du clapet et comportant une pluralité d'ouvertures d'aération, ce tube débouchant dans la zone de ces deux extrémités, en des endroits situés au-delà des parois latérales du barrage. Selon un perfectionnement de l'invention, on peut prévwirque le tube d'aération soit disposé de façon à former une butée pour le clapet. En particulier, on peut prévoir que le tube d'aération soit disposé de manière que le clapet vienne reposer sur le tube, par sa ligne d'inflexion, dans sa -position de butée. Pour obtenir un montage simple du clapet, on peut prévoir un support à peu près en forme de T, chevillé sur la face intérieure du seuil et sur une branche duquel ce clapet est riveté ou vissé par une arête. Le barrage-clapet proposé selon l'invention permet d'élever le niveau d'eau de décharge, tout en conservant la même longueur par dessus laquelle passe l'écoulement, et un niveau d'eau maximal identique. Il s'agit d' un appareil qui travaille automatiquement et ne nécessite aucune énergie extérieure Il n'exige pas de tourillonnement mobile, ce qui amène une sécurité de fonctionnement élevée, une moindre propension à l'usure, et une durée de vie plus longue. Le barrage-clapet proposé, selon l'invention, peut être également utilisé pour des ouvrages en maçonnerie de décharge des eaux de pluie déjà existants. D'autres caractéristiques détails et avantages de l'invention résultent des sous-revendications, de la description d'une forme de réalisation préférée de l'invention ainsi que du dessin Dans ces dessins: La figure 1 la figure 2 la figure 3 la figure 4 la figure 5 la figure 6 représente, de façon simplifiée, une vue en perspective d'un barrage-clapet selon l'invention, à l'état de repos; représente, de façon simplifiée, une coupe transversale du barrage-clapet à l'état de repos; représente une vue partielle en élévation du barrage-clapet; représente une vue depuis la gauche et l'avant de la figure 1; représente la position du barrage- clapet à différents stades d'ouverture; est une représentation correspondant à la figure 2, pour laquelle on utilise le barrage- clapet comme obstacle au reflux; la figure 7 est une représentation, correspondant à la figure 2, d'une deuxième forme de réalisation du barrage-clapet. La figure 1 représente une coupe en perspective, illustrant un seuil 1 d'un ouvrage de déchargement des eaux de pluie C e seuil 1 présente une arête supérieure 2 horizontale Depuis l'espace a situé devant le seuil 1, en cas d'amenée d'eau de trop grande importance, celle-ci doit s'écouler hors de l'ouvrage de déchargement des eaux de pluie, en passant sur le seuil 1, dans un émissaire b Sur le seuil 1 est chevillé un support métallique 3 présentant une section transversale,ayant à peu près la forme d'un T Sur l'arête supérieure du support 3 est fixée l'arête d'un clapet 4, à l'aide d'une bande 5 posée au préalable, par exemple vissée ou rivetée La branche correspondante du support en T 3 est infléchie d'un angle par exemple 15 ",vers l'arrière de sorte que la clapet 4 présente déjà ici une direction allant en s'écartant de la verticale. Le clapet 4 s'étend vers le haut et vers l'arrière jusqu'à former une arête de déversement 6, parallèle à l'arête sur laquelle le clapet 4 est fixé sur le support 3. Le clapet 4 s'étend frontalement des deux côtés, jusqu'à une paroi latérale 7, dont on ne voit que la paroi latérale 7 sur la figure 1. Du côté intérieur de la paroi latérale 7 est montée, devant le clapet 4, une plaque de précontrainte 8,formant un épaulement tourné vers le clapet 4, sur lequel le clapet 4 s' appuie à plat, dans sa zone marginale, par sa face avant supérieure. Le clapet 4 présente deux zones séparées l'une de l'autre au moyen d'une ligne d'inflexion 9 La zone partant de l'arête de fixation sur le seuil 1, présente une légère incurvation, du fait de son appui sur la plaque de précontrainte 8, tandis que la zone s'étendant depuis la ligne d'inflexion jusqu'à l'arête de déversement 6 est plane, lorsque le clapet est à l'état initial. Dans la zone située au dessous du clapet 4 est disposé un tube 10, s'étendant parallèlement au seuil 1 et à l'arête de déversement 6 Le tube 10 est un tube d'aération et présente en face supérieure une série de trous 11 La figure 2 représente l'agencement à présent en coupe. Le support en T est fixé sur le seuil 1, de manière que sa branche 12, orientée horizontalement vers l'arrière, présente un certain espacement par rapport à l'arête supérieure du seuil 1. Dans cet espace est introduit du mortier, en vue de former un joint 13 qui assure une isolation étanche entre le support en T 3 et le seuil, et dirige les efforts de compression du support sur le seuil. Les plaques de précontrainte 8 ont à peu près la forme d'un triangle rectangle, dont l'hypoténuse est légèrement incurvée La courbure correspond à la forme de la tôle lorsque le clapet se trouve à l'état de relaxation rectiligne Ceci signifie que le clapet 4 est déjà précontraint mécaniquement dans sa zone arrivant jusqu'à la ligne d'inflexion 9 Il ne s'agit donc pas ici d'une prédéformation permanente de la tôle du clapet 4 mais, au contraire, d'une précontrainte. L' isolement étanche entre le clapet 4 et les parois latérales s'effectue dans la zone des plaques de précontrainte 8, par exemple par le fait qu'un joint d'étanchéité est disposé dans la face inférieure, pliée de la plaque de précontrainte 8, sur laquelle le clapet 4 précontraint s'appuie à plat La zone plane du clapet 4, qui s'étend de façon relativement plate, ne nécessite pas de joint d'étanchéité pour être isolée de façon étanche par rapport aux parois latérales 7, parce que les fentes entre le clapet et les parois latérales sont étroites et que le niveau d'eau lorsqu'il monte, va au plus court, en contournant le clapet. La figure 3 représente une vue en élévation de l'agencement La paroi latérale 7 est montée à une certaine distance de la maçonnerie 4 Dans la zone avant, cet espace intermédiaire est isolé de façon étanche au moyen d'un joint d'étanchéité latéral 15 Le tube d'aération 10 déjà mentionné, arrive jusqu'à une ouverture de la paroi latérale 7 et est fixé à cette dernière L'air peut alors passer de l'espace situé entre la paroi latérale 7 et la maçonnerie 14, aller à l'intérieur du tube 10 et, de là, arriver par les ouvertures d'aération 11, sous le clapet 4. A l'extrémité frontale de l'arête de déversement 6 du clapet est montée une tôle de rigidification 16 qui peut encore, le cas échéant, être réglable dans la direction longitudinale du clapet On voit sur la figure 2 le montage de cette tôle 16 sur le bord 17 recourbé de la tôle de clapet 4 La -tôle 16 doit empêcher tout gauchissement du clapet. La vue avant du barrage-clapet de la figure 4 montre l'agencement du clapet 4 entre les deux parois latérales, de sorte qu'il isole de façon étanche globalement l'espace situé entre ces deux parois latérales 7, le seuil 1 et son arête supérieure b. La figure 5 représente schématiquement le barrage- clapet et la forme du clapet dans différents états La figure 5 a représente l'état fermé dans lequel le passage d'eau, donc le clapet, ne s'est pas encore ouvert Le clapet 4 présente la forme représentée également sur la figure 2. Sur la figure 5 b est représenté, en pointillés, le niveau d'eau de décharge 18 Pour ce niveau d'eau se produit un équilibre entre la précontrainte du clapet 4 et les efforts statiques provoqués par l'eau Dès que le niveau d'eau est atteint ou dépassé, il se produit une flexion du clapet 4 vers le bas Ceci signifie que le clapet 4 se désolidarise de l'épaulement 19 formé par la face inférieure de la plaque de précontrainte 8 Simultanément, la zone plane du clapet 4 arrive en une position encore plus plate par rapport à l'horizontale De par sa flexion une autre quantité d'eau s'appuie sur la tôle fléchie qui provoque alors une flexion supplémentaire Ceci amène un déplacement rapide de la tôle fléchie, jusqu'à ce qu'elle trouve un nouvel équilibre. La figure 5 d montre le clapet 4 dans un état encore plus fortement déformé, tandis que, sur la figure 5 è, le clapet 4 repose, par sa ligne d'inflexion 9, sur le tube d'aération 10. Si le niveau d'eau redescend, le clapet 4 peut de nouveau se redresser, jusqu'à ce qu'il reprenne finalement la position représentée sur la figure 5 a, du fait que le tube d'aération 10 empêche l'apparition d'un vide sous le clapet. Sur la figure 6 est illustrée une position de montage, dans laquelle une paroi supérieure 20, avec une arête inférieure 21, est disposée au-dessus et un peu à l'arrière du seuil 1 En face arrière de l'arête inférieure 21 est placée une lèvre d'étanchéité 22, quislappuie sur la face supérieure du clapet 4 lorsqu'il est fermé Dans ce type de montage, le barrage-clapet peut également servir d'anti-reflux Dans ce cas,les plaquesde précontrainte sont continuées sur toute la longueur du clapet. Dans la forme de réalisation de la figure 7, dans la mesure o les éléments sont identiques à ceux -25 des réalisatiore précédentes, on a utilisé des numéros de référence identiques La représentation correspond à peu près à la représentation de la figure 2 Elle montre le barrage-clapet dans un état dans lequel il n'y a pas d'eau agissant sur le clapet 4 Ce clapet 4 est, de manière identique, fixé sur le seuil, donc à l'aide d'un profilé en T 3 La branche supérieure, sur laquelle le clapet 4 est fixée à l'aide de la bande 5 s'étend de façon un peu inclinée par rapport à la verticale,notamment en faisant un angle de 15 Aucune plaque de précontrainte 8 n'est montée sur les parois latérales 7 dans cette forme de réalisation de sorte que le clapet 4 s'étend vers le haut avec un profil plan Sur la première section plane se raccorde, en étant séparée par la ligne d'inflexion 9, une deuxième section plus plate, qui mène à l'arête de déversement 6 La zone un peu plus plate, entre l'arête de déversement 6 et la ligne de réflexion 9, s'étend en faisant un angle d'à peu 50 à 550 par rapport à l'horizontale Si le niveau monte, le clapet 4 se déforme dans la zone sollicitée par l'eau, cette déformation étant une incurvation Lors de la déformation, la zone entre la ligne d'inflexion 9 et l'arête supérieure devient toujours plus plate, jusqu'à ce que, finalement, dans cette forme de réalisation, lorsque le niveau d'eau de de décharge est atteint, on obtienne la forme de clapet 4 représentée sur la figure 2 Dans cet état, tel qu'il se présente peu avant l'apparition du déversement, la partie plus plate s'étend par rapport à l'horizontale, en faisant un angle d'à peu près . Tandis que, dans la forme de réalisation des figures 1 à 5, l'étanchéité entre la partie précontrainte du clapet et les parois latérales 7 s'effectue par un appui du clapet 4 sur la face inférieure 19 de la plaque de précontrainte 8, dans la forme de réalisation de la figure 7, l'étanchéité est assurée autrement D'abord il peut suffire que le clapet 4 soit guidé jusqu'à une courte distance devant les parois latérales 7, de sorte que se forme un interstice étroit à travers lequel un peu d'eau peut s'écouler Une étanchéité absolue n'est pas nécessaire D'autre part, il est également possible d'utiliser les lèvres d'étanchéité usuelles la zone plus plate du clapet 4, entre la ligne d'inflexion 9 et l'arête de déversement 6, ne nécessite pas d'être isolée de manière étanche, du fait qu'ensuite, lorsque l'eau augmente jusqu' à ce qu'elle puisse s'écouler, le clapet se trouve en un état précédant de peu son basculement. il REVENDICATIONS 1 Barrage-clapet comportant 1 1 un seuil ( 1) horizontal, 1.2 deux parois latérales ( 7), assurant une délimitation latérale du seuil ( 1), ainsi que, 1.3 un clapet ( 4), 1.3 1 fixé de façon étanche par une arête, en étant bloqué en rotation sur le seuil ( 1) 1. 3 2 formant une arête de déversement ( 6), 1.3 3 s'étendant latéralement jusqu'aux parois latérales ( 7) et disposé de manière 1.3 4 que le passage de l'eau sur les côtés entre le clapet et les parois latérales soit négligeable, et 1.3 5 qu'une variation de la position de son arête de déversement ( 6) soit obtenue par déformation du clapet ( 4). 2 Barrage-clapet selon la revendication 1, dans lequel la déformation du clapet s'effectue au moyen de la pression de l'eau agissant sur lui. 3 Barrage-clapet selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le clapet ( 4), à l'état fermé, est disposé en s'écartant de la verticale, dans la direction d'ouverture. 4 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, à l'état non déformé, le clapet ( 4) est fixé et/ou disposé en faisant un angle d'à peu près par rapport à la verticale. Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel, le clapet ( 4) présente une zone, partant de son arête de déversement ( 6), plus plate que la zone restante. 6 Barrage-clapet selon la revendication 5, dans lequel la zone plus plate du clapet ( 4) est séparée de la zone restante au moyen d'une ligne d'inflexion ( 9). 7 Barrage-clapet selon la revendication 6, dans lequel la ligne d'inflexion ( 9) est située à peu près dans la zone du niveau minimal possible de l'eau, pour lequel s'effectue encore une évacuation par dessus le clapet ( 4). 8 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet ( 4), au moins dans sa zone se raccordant à l'arête fixe, est précontraint, de préférence avec une incurvation, lorsque le barrage est à l'état fermé. 9 Barrage-clapet selon la revendication 8, dans lequel le clapet ( 4) précontraint présente la forme du clapet ( 4), au niveau d'eau o se produit une décharge. Barrage-clapet selon la revendication 8 ou 9, dans lequel la zone plus plate se raccorde à la zone précontrainte. 11 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet ( 4), au moins dans sa zone se raccordant à l'arête fixe,s'appuie à plat, à l'état fermé du clapet, par la zone marginale de sa face supérieure ou avant, sur un décrochement ( 19) ou analogue. 12 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet ( 4) présente sur son arête de déversement ( 6), une bande marginale ( 17) repliée à peu près à angle droit. 13 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le clapet ( 4) présente, dans la zone de son arête de déversement ( 6), à son extrémité frontale, un élément de raidissement ( 16). 14 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes avec un dispositif d'aération pour la face arrière, respectivement inférieure du clapet ( 4). Barrage-clapet selon la revendication 14, dans lequel le dispositif d'aération est constitué par uttubed'aëration- ( 10) s'étendant parallèlement à l'arête de déversement. 16 Barrage-clapet selon la revendication 15, dans lequel le tube d'aération ( 10) débouche des deux côtés des faces frontales du clapet ( 4), derrière les parois latérales ( 7). 17 Barrage-clapet selon la revendication 15 ou 16, dans lequel le tube d'aération ( 10) forme une butée pour le clapet ( 4). 18 Barrage-clapet selon l'une des revendications 15 à 17, dans lequel le tube d'aération ( 10) est disposé de telle façon que le clapet ( 4) repose, dans sa position de butée, sur le tube ( 10), par sa ligne d'inflexion ( 9). 19 Barrage-clapet selon l'une des revendications précédentes, comportant, pour la fixation du clapet ( 4), un support en T ( 3) fixé sur le seuil ( 1) d'un ouvrage maçonné et sur une branche duquel le clapet ( 4) est fixé.