Brevet FR3057882A1 — publié le 20180427

CLAPET MECANIQUE AUTOMATIQUE PREVU POUR FERMER UN PASSAGE D'EAU ENCADRE PAR DEUX PAROIS La présente invention concerne un clapet mécanique automatique et autonome, mu par la seule poussée d'Archimède, sans recourir à une source d'énergie externe ou à un système de commande à distance, prévu pour fermer un passage d'eau encadré par deux parois verticales. Afin de fermer de manière automatique un passage d'eau, un type de clapet flottant connu, présenté notamment par les documents JP-A-2014040757 et JP-A-2013014993, présente un panneau réalisant un pivotement par rapport au côté aval de ce panneau dans le sens d'un flux d'eau, appelé côté avant, qui dans une position de repos est posé à plat au sol. Le panneau comportant un volume intérieur vide de flottaison, flotte en relevant son côté arrière quand une quantité d'eau suffisante arrive de ce côté et le submerge, en basculant autour de son côté aval. On obtient dans une position relevée de fermeture un clapet constituant un barrage empêchant le passage de l'eau. En particulier le clapet peut être au repos en position basse intégré dans un creux du sol, pour laisser une surface supérieure plane permettant le passage de personnes ou de véhicules. On réalise alors un clapet qui permet, en absence d'eau, un passage, pour accéder par exemple à un bâtiment, et le ferme lorsqu'un niveau d'eau suffisant arrive. Le clapet flottant présenté par le document JP-A-2014040757 ne comportant pas de pivot fixe, effectue un mouvement de soulèvement difficile à contrôler. Le clapet flottant présenté par le document JP-A-2013014993 comprenant plusieurs parties articulées, est complexe à réaliser. De plus, le clapet doit présenter une bonne rigidité pour permettre une tenue aux pressions importantes provoquées par la masse d'eau retenue d'un côté, ainsi qu'un ancrage au sol et un appui sur des butées présentant une résistance importante. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique 25 antérieure. Elle propose à cet effet un clapet mécanique automatique prévu pour fermer un passage d'eau encadré par deux parois longitudinales parallèles, comportant un caisson comprenant des 3057882 2 volumes intérieurs de flottaison fermés, ce clapet étant remarquable en ce que le caisson comporte sur chaque face supérieure et inférieure une plaque de bordée, ces plaques de bordée étant reliées entre elles par une série de raidisseurs longitudinaux disposés dans un plan vertical, ce caisson comprenant de plus sur un côté transversal un pivot prévu pour être 5 relié au sol. Un avantage de ce clapet est que les plaques de bordée reliées par des raidisseurs longitudinaux parallèles entre eux permettent de fabriquer de manière simple et économique un caisson fortement rigide, comprenant un volume de flottaison adapté pour contrôler sa levée. 10 De plus le pivot relié au sol qui peut être facilement fixé aux extrémités des raidisseurs pour obtenir une résistance importante, donne au clapet un mouvement suivant une direction unique qui est facile à contrôler. On peut ainsi utiliser ce clapet aussi bien pour faire une régulation d'un niveau d'eau avec un déversement du trop-plein vers un bassin de rétention, que pour former un barrage de retenue avec une bonne étanchéité. 15 Le clapet automatique selon l'invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le caisson comporte de chaque côté un raidisseur latéral, la plaque de bordée supérieure présentant un rebord latéral dépassant vers l'extérieur de ce raidisseur latéral. 20 Avantageusement, chaque rebord latéral supporte un joint d'étanchéité souple prévu pour venir en appui sur la paroi longitudinale. Dans ce cas, le joint d'étanchéité souple peut comporter des profilés présentant une section transversale en forme d'équerre. Avantageusement, le pivot comporte un joint d'étanchéité souple. Dans ce cas, le joint d'étanchéité souple peut former une languette plane comprenant un côté fixé sur le caisson, l'autre côté étant en appui sur un seuil du sol du passage. Avantageusement, le clapet comporte des butées de position basse et haute du caisson comprenant des patins qui sont souples. Avantageusement, le pivot comporte des bagues fixées horizontalement à l'extrémité de raidisseurs longitudinaux. L'installation peut comporter un profilé métallique inséré dans un seuil venant au niveau du dessus du caisson dans sa position de repos, supportant le pivot de ce caisson. 3057882 3 Avantageusement, le clapet comporte des tiges d'ancrage dans le seuil formant une crosse, disposées dans un plan perpendiculaire à ce profilé. Selon un mode de réalisation, le clapet mécanique comporte un creux formé dans le sol, recevant au repos le caisson inséré dedans, comprenant au fond un canal d'évacuation de 5 l'eau présentant une section calibrée pour obtenir un débit d'eau ajusté à un seuil prédéfini. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 et 2 sont des vues respectivement de dessus avec le clapet ouvert, et de face vue du côté aval avec le clapet fermé, d'une installation de régulation du niveau d'une 10 rivière comportant un clapet automatique selon l'invention ; - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe longitudinale suivant le plan de coupe III-III de cette installation, présentant respectivement le clapet ouvert en position basse, et relevé en position fermée ; - la figure 5 est une vue de dessous du caisson de ce clapet ; 15 - la figure 6 est une vue en coupe transversale suivant le plan de coupe VI-VI de ce caisson ; - les figures 7 et 8 sont des vues respectivement arrière et avant de la pièce d'ancrage au sol du pivot de ce caisson ; - la figure 9 est une vue de détail de la figure 4 présentant le pivot de ce caisson ; et 20 - la figure 10 est un schéma présentant en coupe longitudinale un passage de circulation comportant un clapet automatique utilisé en barrière pour fermer ce passage. Les figures 1 et 2 présentent une dalle de béton 2 recevant dessus un clapet automatique disposé dans un passage d'eau présentant une direction longitudinale, relié du côté arrière ou amont au bord d'une rivière, et du côté avant ou aval indiqué par la flèche « AV » à un bassin 25 de rétention. L'installation comporte une symétrie par rapport à l'axe longitudinal disposé dans le sens du passage. Chaque côté latéral du clapet est encadré par une paroi longitudinale verticale 6 en béton formant le passage de l'eau, qui se termine vers l'avant et vers l'arrière par une paroi transversale 4 délimitant une levée de terre séparant la rivière du bassin de rétention. 30 Une paroi transversale 4 du côté aval reçoit une échelle 8 permettant de monter sur la levée de terre. Une paroi transversale 4 du côté amont reçoit une règle graduée 10 indiquant le niveau d'eau dans la rivière. 3057882 4 Le clapet automatique comporte un caisson 20 fixé au sol par un pivot transversal 22 disposé sur son côté arrière, qui en position haute vient en appui de chaque côté sur une butée haute 12 fixée sur la paroi longitudinale 6. La figure 3 présente une marche transversale formant un seuil 30 réalisé en béton dans le 5 passage de l'eau, présentant une face supérieure horizontale ajustée au niveau du dessus du caisson 20 quand il est au repos. Si le niveau de la rivière ne dépasse pas le seuil 30, elle coule normalement dans son lit sans venir dans le bassin de rétention. Si le niveau de la rivière dépasse le seuil 30 comme présenté figure 3, on obtient un débit 10 d'eau qui passe sur ce seuil et sur le caisson 20 pour s'écouler vers le bassin de rétention. Dans ce cas l'eau recouvre entièrement le caisson 20, qui commencent à s'élever par flottaison. On obtient une régulation du niveau d'eau dans la rivière, le trop-plein venant s'écouler vers le bassin de rétention ce qui évite notamment une crue dans cette rivière. Le caisson 20 comporte dans chaque angle avant une face d'appui disposée horizontalement 15 quand ce caisson est au repos, recevant un patin souple inférieur 56 formant une butée basse venant en appui sur le sol. Chaque butée haute 12 comporte une cornière présentant une aile verticale vissée sur la paroi longitudinale 6 du passage d'eau, et vers le bas une aile horizontale recevant en dessous un patin souple supérieur 32. 20 Les patins souples 32, 56 réalisés en élastomère renforcé présentent une section triangulaire creuse, comprenant une pointe tournée vers le bas prévue pour recevoir l'appui du sol pour le patin inférieur 56, ou d'une face d'appui du caisson 34 située dans son angle avant pour le patin supérieur 32. La figure 4 présente après le passage d'une quantité d'eau suffisante pour remplir le bassin de 25 rétention, le caisson 20 dans sa position haute de fermeture, les faces d'appui 34 étant en appui sur les patins souples 32 des butées hautes 12. Ces patins souples 32 permettent d'éviter des bruits et une usure en cas d'appuis répétés. Le caisson 20 comporte dans chaque angle avant un perçage 36 formé dans un raidisseur latéral 38, permettant l'accrochage d'un moyen de verrouillage en position haute de ce 30 caisson, comme une chaîne accrochée en haut du passage, pour le maintenir dans cette position en cas de nécessité. 3057882 5 Les figures 5 et 6 présentent le caisson 20 comportant une tôle de bordée supérieure 40 et une tôle de bordée inférieure 42 reliées entre elles de chaque côté par un raidisseur latéral 38 disposé longitudinalement dans un plan vertical, qui est ajusté à l'extrémité de cette tôle de bordée inférieure, et laisse un rebord latéral 44 sur le côté de la tôle de bordée supérieure. 5 Le rebord latéral 44 reçoit de chaque côté une aile d'un profilé formant une équerre constituant un joint d'étanchéité souple 50, serrée par une aile d'une cornière métallique 52 qui maintient par une série de vis ce joint d'étanchéité. On obtient de chaque côté de la tôle de bordée supérieure 40 un joint d'étanchéité 50 comprenant une aile sous qui sous la pression de l'eau se trouvant d'un côté ou de l'autre du 10 caisson 20, est appuyée sur la paroi longitudinale 6 pour obtenir un bon niveau d'étanchéité. Le caisson 20 comporte trois raidisseurs intermédiaires 46 disposés au centre et près de chaque côté des raidisseurs latéraux 38, qui donnent au caisson une forte rigidité afin de résister aux pressions de l'eau. De chaque côté du caisson 20, l'extrémité avant du rebord latéral 44 qui est pliée forme la 15 face d'appui 34 recevant l'appui du patin supérieur 32. Chaque raidisseur intermédiaire 46 se termine du côté arrière par une bague soudée 54 disposée horizontalement, recevant à l'intérieur un axe fixé au sol pour former le pivot transversal 22. Les figures 7, 8 et 9 présentent un profilé métallique 60 constitué par une poutrelle en forme 20 de « U », intégrée dans le béton lors du coulage du seul 30 avec une aile disposée sur le dessus et sa partie centrale tournée vers l'avant, pour constituer le rebord avant de ce seuil. Le profilé 60 reçoit sur sa partie centrale des chapes 62 recevant chacune un axe 64 qui est inséré dans une bague 54 fixée à l'arrière du caisson 20. Le profilé 60 reçoit à l'arrière en face de chapes 62 deux tôles verticales parallèles 66 25 comprenant chacune une tige d'ancrage soudée 68 disposée dans le même plan, présentant un départ incliné à 45°, puis une crosse formant un retour à 180°. On réalise de cette manière un ancrage important du profilé 60 dans le béton, qui assure une forte résistance au pivot 22 pour résister à des forces élevées que la pression de l'eau et les courants peuvent appliquer sur le caisson 20. 30 Le dessus du profilé 60 reçoit par vissage une tôle 70 comprenant un rebord avant légèrement replié vers le haut, qui s'ajuste sur la tôle de bordée supérieure 40 du caisson 20 quand celui- 3057882 6 ci est dans sa position haute, pour réaliser une étanchéité du pivot 22 pour de l'eau venant du dessus. La tôle de bordée inférieure 42 reçoit vers l'arrière un joint d'étanchéité transversal souple 72 formant une languette plane serrée du côté avant par une cornière 74, qui comporte vers 5 l'arrière une partie élastique venant en appui sur la face verticale avant du seuil de béton 30. De cette manière à partir de la position horizontale au repos du caisson 20, jusque dans sa position fermée avec une inclinaison sensiblement de 40°, la partie arrière du joint d'étanchéité souple 72 reste constamment en contact avec le seuil de béton 30 pour assurer l'étanchéité quelle que soit la position intermédiaire de ce caisson. 10 Dans cet exemple le caisson 20 est formé entièrement en tôles d'acier soudées entre elles. On peut aussi utiliser un autre métal, comme un alliage d'aluminium. En variante on peut réaliser le caisson avec des plaques utilisant tout autre matériau, comme des matériaux composites avec des fibres minérales comme de la fibre de verre, ou des fibres végétales comme du papyrus, ces fibres étant imprégnées de résine. Les fibres végétales 15 permettent en particulier de réaliser dans certains pays d'Afrique ou d'Orient de manière très économique les caissons avec des matériaux utilisés sur place. La figure 10 présente un caisson 20 prévu pour fermer un passage d'eau venant du côté avant qui est surélevé, par exemple après des fortes pluies, et pouvant se diriger vers l'arrière, afin de protéger par exemple des bâtiments ou un quartier d'une ville se trouvant à l'arrière en 20 contrebas. Le caisson 20 est ajusté entre deux parois longitudinales 6 pour former le passage. Le caisson 20 est intégré dans un creux du sol 80 comprenant ses deux bords ajustés sur le dessus de ce caisson, afin de permettre en particulier des passages de piétons ou de voitures quand ce caisson est au repos. Du côté arrière du creux 80 un canal de section calibrée 82 prend son départ au fond de ce 25 creux, et descend vers l'arrière pour déboucher en contrebas. Le fonctionnement du caisson 20 prévu pour fermer un passage d'eau est le suivant. En cas d'écoulement d'eau faible venant du côté avant, par exemple après des petites pluies, ne menaçant pas les surfaces en contrebas qui peuvent absorber cet écoulement, cette eau descend dans le creux 80, puis s'évacue par le canal 82 pour être absorbée en contrebas. 30 En cas d'écoulement d'eau plus important pouvant être dangereux, la section du canal 82 est calibrée pour ne pas évacuer toute cette eau, ce qui provoque un remplissage du creux 80. On obtient alors une montée du caisson 20 qui flotte sur l'eau contenue dans le creux 80. 3057882 7 L'eau continuant à arriver par l'avant avec une retenue par le caisson 20, continue à soulever ce caisson suivant la montée du niveau d'eau. On obtient une retenue d'eau qui peut atteindre le niveau imposé par le caisson 20 complètement relevé, en appui sur ses butées supérieures 12. 5 Les étanchéités latérales 50 ainsi que l'étanchéité transversale 72 qui sont souples, assurent très peu de déperdition dans cette retenue d'eau. On notera que le caisson fonctionne automatiquement de manière purement mécanique et très fiable, sans faire appel à des systèmes de contrôle électrique à distance ou de télégestion qui nécessitent une source d'énergie, et augmentent la complexité ainsi que les coûts. On peut 10 ainsi en particulier disposer le clapet automatique ne nécessitant aucune intervention humaine, loin de toute habitation. REVENDICATIONS1. Clapet mécanique automatique, prévu pour fermer un passage d'eau encadré par deux parois (6) longitudinales parallèles, comportant un caisson (20) comprenant des volumes intérieurs de flottaison fermés, caractérisé en ce que le caisson (20) comporte sur chaque face supérieure et inférieure une plaque de bordée (40, 42), ces plaques de bordée étant reliées entre elles par une série de raidisseurs longitudinaux (38, 46) disposés dans un plan vertical, ce caisson (20) comprenant de plus sur un côté transversal un pivot (22) prévu pour être relié au sol. 2. Clapet automatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le caisson (20) comporte de chaque côté un raidisseur latéral (38), la plaque de bordée supérieure (40) présentant un rebord latéral (44) dépassant vers l'extérieur de ce raidisseur latéral (38). 3. Clapet automatique selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque rebord latéral (44) supporte un joint d'étanchéité souple (50) prévu pour venir en appui sur la paroi longitudinale (6). 4. Clapet automatique selon la revendication 3, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité souple (50) comporte des profilés présentant une section transversale en forme d'équerre. 5. Clapet automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pivot (22) comporte un joint d'étanchéité souple (72). 6. Clapet automatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité souple (72) forme une languette plane comprenant un côté fixé sur le caisson (20), l'autre côté étant en appui sur un seuil (30) du sol du passage. 7. Clapet automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des butées de position basse et haute du caisson (20) comprenant des patins (32, 56) qui sont souples. 8. Clapet automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pivot (22) comporte des bagues (54) fixées horizontalement à l'extrémité de raidisseurs longitudinaux (46). 9. Clapet automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un profilé métallique (60) inséré dans un seuil (30) venant au niveau du dessus du caisson (20) dans sa position de repos, supportant le pivot (22) de ce caisson (20). 3057882 9 10. Clapet automatique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le profilé métallique (60) comporte des tiges (68) d'ancrage dans le seuil (30) formant une crosse, disposées dans un plan perpendiculaire à ce profilé (60). 11. Clapet automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un creux formé dans le sol (80), recevant au repos le caisson (20) inséré dedans, comprenant au fond un canal d'évacuation de l'eau (82) présentant une section calibrée pour obtenir un débit d'eau ajusté à un seuil prédéfini.