Brevet FR2271342A1 — publié le 19751212

La présente invention a pour objet une installation de réglage automatique d'un écoulement a surface libre en vue de rendre son débit constant, quels que soient les niveaux variables a l'amont et a l'aval du système, et consiste a maintenir a travers un orifice de section déterminée parcouru par l'écoulement, une perte de charge constante. Selon l'invention, on constitue dans l'ecoulement entre une retenue amont et un bief aval un bief intermédiaire, celui-ci étant en communication avec le plan d'eau amont par un pertuis contrôlé par une vanne, et avec le bief aval par un orifice a travers lequel on fait régner une perte de charge constante, les organes de commande de la vanne étant sensibles a la fois au niveau du bief inter mediaire et au niveau du bief aval de façon a régler l'écart de ces deux niveaux a une valeur constante, et en conséquence a assurer la constance du débit a travers 1 1orifice. Selon une disposition de mise en oeuvre de l'invention, la vanne est constituée par un obturateur relié l'extrémité d'un levier oscillant autour d'un axe et commandé par l'action différentielle de deux flotteurs situés de part et d'autre dudit axe d'oscillation, le flotteur a l'opposé de l'obturateur étant soumis a l'action du niveau du bief intermédiaire, l'autre côte obturateur étantsoumis a l'action du bief aval. Selon une autre disposition de mise en oeuvre de l'invention, la vanne est commandée par un seul flotteur soumis à l'action du bief intermédiaire, l'interieur de ce flotteur étant en communication avec le bief aval. Ci-apres, à titre d'exemples, deux formes de réalisation de l'invention en référence aux figures annexées La figure 1 est une vue schématique d'une vanne automatique selon l'invention, La figure 2 est une vue d'une variante de l'invention. On voit sur la figure 1 une portion de canal dans lequel ltécoulement s'effectue selon la fleche F comportant une retenue amont 1 de niveau N1, un bief aval 2 de niveau N2 et un bief intermédiaire 3 de niveau N3, ce bief étant, d'une part en communication avec la retenue amont par un orifice 4 dans le masque 5, cet orifice étant obturable par l'obturateur cylindrique 6 d'une vanne automatique selon l'invention. Le bief intermédiaire 3 est, d'autre part, en communication avec le bief aval au moyen d'un orifice 7 dans le masque 8, orifice à travers lequel on désire réaliser un débit constant, quelle que soit la valeur des niveaux N1 et N2 des biefs amont et aval. La vanne automatique différentielle selon l'invention est constituée par l'obturateur cylindrique 6 suspendu à l'extrémité d'un levier 9 pouvant osciller autour d'un axe 10 et comportant un flotteur de commande 11 relié à ce levier 9 et plongeant dans un bac 12 en communication avec le bief aval par la tubulure 13, de sorte que le niveau dans ce bac, commandant le déplacement du flotteur 11, est celui N2 du bief aval 2. Un autre flotteur de commande 14 situé de l'autre côté de l'axe 10 par rapport à l'obturateur et au premier flotteur, plonge dans un bac 15 en communication avec le bief intermédiaire 3 par orifice 16 de sorte que le niveau dans ce bac, commandant le flotteur 14, est celui N3 du bief intermédiaire 3. Le levier 9 porte des contrepoids 17 et 23 de réglage d'équilibrage de la vanne. Le contrepoids 23 est destiné à compenser les différences de poussée qui s'exercent sur les flotteurs quand leur immersion varie, et maintenir l'équipage mobile en équilibre indifférent quand l'écart AH a une valeur déterminée, le contrepoids 17 étant destiné à fixer cette valeur. Le fonctionnement de la vanne est le suivant Si le niveau aval N2 baisse, le niveau dans le bac 12 baissera également, provoquant la descente du flotteur 11 et en conséquence un mouvement de fermeture de l'obturateur cylindrique 6 sur son siège 18, ce qui a pour effet de faire descendre le niveau N3 pour le ramener au même écart AH par rapport au niveau aval N2, compte tenu de la variation de poussée du niveau N3 sur le flotteur 14 dans le bac 15 de sorte que la perte de charge de l'orifice 7 et, en conséquence, le débit à travers cet orifice a repris sa valeur d'origine, c' est-à-dire que l'on a ainsi un débit constant à travers cet orifice. Si le niveau aval N2 monte, le même système de fonctionnement déclenche le mouvement d'ouverture de l'obturateur 6, faisant monter le niveau N3 dans le bief intermédiaire pour maintenir ce même écart AH entre N3 et N2 donc un même débit à travers l'orifice 7. Si le niveau amont N1 baisse, il en résulte une baisse de niveau N3 dans le bief intermédiaire 3 et dans le bac 15 provoquant la descente du flotteur 14 et, en conséquence, un mouvement d'ouverture de l'obturateur 6 ayant pour effet de faire remonter le niveau N3 pour le ramener à l'écart d'origine AH par rapport au niveau aval N2, et en conséquence assurer un même débit à travers l'orifice 7. Si le niveau amont N1 monte, le même système de fonctionnement déclenche un mouvement de fermeture de ltobturateur 6 sur son siege 18 faisant baisser le niveau N3 qui vient de monter, pour le maintenir au même écart Ail par rapport au niveau aval N2. La variante de la figure 2 montre une forme de réalisation dans laquelle la vanne ne comporte qu un seul flotteur dont I'interieur est en communication avec le bief aval. La vanne est constituée par un obturateur cylindrique 6 comme dans ltexemple précédent, mais sa commande est assurée par un seul flotteur 19 dans un bac 20 en communication avec le bief intermédiaire 3 et dont l'intérieur 21 est en communication avec le bief aval 2 par une tubulure souple 22, de sorte que le niveau à l'intérieur 21 du flotteur sera toujours le niveau N2 du bief aval. Dans ces conditions, si le niveau aval N2 baisse ou monte, le niveau à l1intérieur 21 du flotteur 19 suit le mouvement allégeant ou alourdissant celui-ci de façon à provoquer un mouvement de fermeture ou d'ouverture de ltobturateur 6 produisant la descente ou la remontée du niveau N3 du bief intermédiaire pour le ramener à l'écart AH avec le niveau N2, compte tenu bien entendu de l'action de la variation du niveau N3 sur le flotteur lui-même. Une variation du niveau amont NI provoque une variation correspondante du niveau N3 dans le bief intermédiaire et agit sur la flottabilité du flotteur 19 pour provoquer son déplacement dans un sens tel qu'il produit un mouvement de fermeture ou d'ouverture de l'obturateur 6 ayant pour effet de ramener le niveau N3 à son écart d'origine AH par rapport au niveau N2. Le contrepoids de compensation 23 n'est plus nécessaire dans cette variante car, quelle que soit la position du flotteur 19, la poussée hydraulique qui s'exerce sur lui reste constante quand l'écart AH a une valeur détermine e. Bien entendu, l'invention ntest pas limitée aux vannes à obturateurs cylindriques décrits et montrés dans les deux exemples mais pourra s'appliquer à d'autres types d'obturateurs egalement contraints à l'influence des pressions, par exemple aux vannes du type secteur. REVENDICATIONS 1/ Vanne différentielle automatique, caractérisée en ce que lton constitue dans l'écoulement entre une retenue amont et un bief aval un bief intermédiaire, celui-ci étant en communication avec le plan d'eau amont par un pertuis contrôlé par uat vanne, et avec le bief aval par un orifice à travers lequel on fait régner une perte de charge constante, les organes de commande de la vanne étant sensibles à la fois au niveau du bief intermédiaire et au niveau du bief aval, de façon à régler ltecart de ces deux niveaux à une valeur constante, et en conséquence à assurer la constance du débit à travers l'orifice. 2/ Disposition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne est constituée par nn obturateur à l'extrémité d'un levier oscillant autour d'un axe et commandé par l'action différentielle de deux flotteurs situés de part et d'autre dudit axe d'oscillation, le flotteur à l'opposé de l'obturateur étant en communication avec le niveau du bief intermédiaire, l'autre étant en eouni- cation avec le bief aval. 3/ Disposition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne est constituée par un obturateur à l'extrémité d'un levier oscillant autour t'un axe et commandé par un flotteur situé de l'autre coté dudit axe d'oscillation et ea cosunication avec le bief intermédiaire, l'intérieur de ce flotteur étant en communicationavec le bief aval.