Brevet FR2745830A1 — publié le 19970912

CLAPET DE RÉGULATION DU DÉBIT SUR UN COURS D'EAU DESCRIPTION L'invention a trait à un clapet de régulation du débit déversé par un ouvrage de retenue, barrage ou digue, sur un cours d'eau naturel ou artificiel, et elle peut se placer par exemple sur un barrage ou une chaussée reliée à une des rives du cours d'eau. La délivrance d'un débit constant peut être assurée en interposant une canalisation spéciale, ou une vanne, ou un clapet. Ce dernier appareil se distingue des autres en ce qu'il laisse passer l'eau par-dessus lui sous forme d'une lame déversante. I1 peut être réglé par l'intermédiaire d'un flotteur auquel il est relié par des câbles ou par un capteur du niveau de l'eau. Dans le premier cas, le flotteur élève ou abaisse le clapet en fonction du niveau de la surface libre de l'eau et laisse donc passer une lame d'eau de hauteur constante ; dans le second, le même résultat est obtenu par l'intermédiaire d'un moteur de réglage de la vanne et que le capteur de niveau commande. La première conception impose en général une installation encombrante, d'autant plus que les efforts exercés sur le clapet doivent être importants et imposent donc des flotteurs volumineux ; et si un moteur est préféré, les frais d'entretien deviennent plus importants et il faut apporter de l'énergie, normalement en construisant un raccordement au réseau électrique souvent inutile par ailleurs si aucun autre appareil n'existe à cet endroit. Le sujet de l'invention est un clapet à flotteur à genre original, dont l'intérêt principal est d'être de construction robuste et assez rudimentaire, de ne pratiquement point nécessiter d'entretien. La propriété essentielle du flotteur est qu'il est immergé à une profondeur invariable de la surface libre et qu'il constitue lui-même le clapet, au lieu d'être un organe de commande d'un clapet ordinaire. Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne ainsi un clapet de régulation de débit d'un cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson muni d'une fuite et d'une ouverture supérieure, un flotteur engagé partiellement dans le caisson à travers l'ouverture et mobile pour s'élever en sortant du caisson et s'abaisser en entrant dans le caisson, et un conduit traversant le flotteur, débouchant en bas dans le caisson et en haut sur le cours d'eau. L'invention va maintenant être décrite plus concrètement à l'aide des figures suivantes la figure 1 représente l'invention en perspective de l'aval du cours d'eau, et au sec, la figure 2 représente l'invention en coupe longitudinale, la figure 3 représente un aménagement supplémentaire de l'invention, et la figure 4 représente un autre aménagement supplémentaire. On considérera d'abord les figures 1 et 2. Le clapet 1 conforme à l'invention peut être placé dans un alvéole 2 creusé au sommet d'un barrage 3. I1 comprend un caisson fixe 4 délimitant une chambre d'eau 5 et composé d'une paroi amont 6, d'une paroi aval 7, et de deux bajoyers 8 et 9 au contact de la matière du barrage 3, ce qui laisse une ouverture au sommet du caisson 4. La face aval 7 et les bajoyers 8 et 9 portent des lèvres d'étanchéité 10 au contact d'un flotteur 11 ; de plus, une fuite est organisée hors du caisson 4 au moyen d'un tube 12 traversant la face aval 7 et muni d'un étranglement 13 laissant passer un débit calibré, qu'il est éventuellement possible de régler si l'étranglement 13 est produit par une vanne. Le flotteur 11 est en forme de secteur de cylindre dont la face arrondie 14 s'étend devant le sommet de la paroi aval 7 et dont l'extrémité pointue 15, correspondant à l'axe du cylindre, fait face au sommet de la paroi amont 6, auquel il est articulé par des charnières 16. Le flotteur 11 est donc partiellement engagé dans le caisson 4 à travers son ouverture supérieure. De plus, il est traversé par un conduit 17 en forme de tube sensiblement vertical débouchant en bas dans la chambre d'eau 5 et dont le sommet 18 dépasse du flotteur 11 et se termine en une embouchure 19 s'évasant vers le haut, que peut produire un biseau sur le sommet 18. L'eau retenue en amont du barrage 3 s'écoule en formant une lame d'eau déversante 20 audessus du flotteur 11. De l'eau pénètre dans la chambre 5 par le conduit 17 et en sort par le tube de fuite 12. L'équilibre du flotteur 11 est réalisé quand les forces de pression, de frottement et son poids s'annulent et que le volume d'eau dans la chambre 5 reste constant. On peut en réalité distinguer deux situations : si aucune circulation d'eau ne passe par le conduit 17, la chambre 5 se vide par le tube de fuite 12, et le flotteur 11 s'abaisse et rentre dans la chambre 5 sinon, l'eau emplissant le conduit 17 impose une pression statique relativement élevée dans la chambre 5, et des forces de pression plus importantes sur la face inférieure du flotteur 11, qui s'élève et sort du caisson 4. Le flotteur 11 est donc amené à un état intermédiaire d'équilibre stable, où il reste immobile et où l'ouverture 19 affleure à la surface de l'eau la hauteur de la lame déversante 20 dépend donc essentiellement de la hauteur du sommet 18, dépassant du flotteur 11, du conduit 17. L'évasement progressif de l'ouverture 19 permet de réduire les oscillations du flotteur 11 autour de la position d'équilibre. Si le niveau de l'eau varie en amont du barrage 3, le flotteur 11 se déplace d'une quantité identique et la hauteur de la lame déversante 20 ne change pas. Le fonctionnement du clapet 1 n'est pas non plus modifié si un obstacle tel qu'un tronc d'arbre flottant parvient à l'entrée du clapet 1 : la seule cause de perturbation réellement envisageable consisterait en une feuille d'arbre, un sac, etc. qui recouvrirait et boucherait l'ouverture 19, mais la chambre d'eau 5 se viderait alors, le flotteur 11 s'abaisserait et la lame déversante 20, épaissie en conséquence et plus impétueuse, ne tarderait pas à chasser l'objet gênant. Une grille 30 peut entourer l'extrémité libre du conduit 17 pour réduire encore les risques d'obstruction. Au lieu d'un conduit 17 unique, on peut utiliser par exemple une paire de conduits 17 aux extrémités latérales du flotteur 11, comme on le représente à la figure 1 ; une autre amélioration consiste à disposer des guides d'écoulement d'eau sur la face supérieure du flotteur 11, qui peuvent consister en des nervures parallèles 21. Une autre idée d'aménagement, illustré à la figure 3, consiste à adjoindre un toboggan 22 au clapet 1, en l'accrochant par son extrémité supérieure au flotteur 11, pour canaliser la lame déversante 20 vers un plan d'eau inférieur 23 en aval du barrage 3. L'extrémité inférieure du toboggan 22 est alors accrochée à un second flotteur 24 émergeant du plan d'eau inférieur 23. Le toboggan 22 peut être emprunté par des poissons migrateurs ou de petites embarcations. Notamment dans ce dernier cas, on peut envisager un service intermittent du clapet 1, et une idée intéressante, illustrée à la figure 4, consiste alors à disposer, pour former l'étranglement 13, une vanne 25 à ouverture manuelle et fermeture automatique au bout d'un temps déterminé, qui peut prendre l'aspect d'un opercule 26 auquel est accroché un contrepoids 27. Les voyageurs tirent l'ensemble par une manette 28 et dévalent le toboggan 22 dès que le flotteur 11 s'est abaissé pour y déverser la lame d'eau 20 ; le contrepoids 27 redescend pendant ce temps et entraîne l'opercule 26, mais à une vitesse assez lente car un amortisseur 28 le ralentit. Quand l'opercule 26 a refermé le tube de fuite 12, le caisson 4 se remplit et soulève le flotteur 11 pour réduire ou supprimer la lame déversante 20. REVENDICATIONS 1. Clapet (1) de régulation de débit d'un cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson (4) muni d'une fuite (12) et d'une ouverture supérieure, un flotteur (11) engagé partiellement dans le caisson (4) à travers l'ouverture et mobile pour s'élever en sortant du caisson et s'abaisser en entrant dans le caisson, et un conduit (17) traversant le flotteur, débouchant en bas dans le caisson et en haut sur le cours d'eau. 2. Clapet de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un toboggan (22) accroché au flotteur et s'étendant vers l'aval du cours d'eau. 3. Clapet de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fuite est munie d'une vanne (25) à ouverture manuelle et fermeture automatique après une durée fixe. 4. Clapet de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le flotteur (11) est en forme de secteur angulaire de cylindre et articulé au caisson (4) par une portion (16) située sur l'axe du cylindre. 5. Clapet de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le conduit (17) a un sommet (18) à embouchure (19) s'évasant vers le haut. 6. Clapet de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une grille (30) entoure le haut du conduit (17).