Brevet FR2321084A1 — publié le 19770311

La présente invention a pour objet des dispositifs pour téléconr mander des vannes hydrauliques au moyen d'impulsions électriques. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des réseaux de distribution dtun fluide,notamment de réseaux d'irrigation. Les réseaux de distribution d'un fluide,par exemple dlun gaz comprimé ou d'un liquide sous pression, comportent fréquemment des vannes motorisées télécommandées. Ces vannes motorisées sont généralement des vannes hydrauliques ou pneumatiques comportant un vérin ou une menbrane déformable sur laquelle agit la pression du fluide. Une petite électrovanne, dite vanne pilote, est intercalée sur la canalisation de petit diamètre reliant la conduite audit vérin et pour manoeuvrer la vanne motorisée, on commande a distance, depuis un poste de commande central, les ouvertures et fermetures de cette vanne pilote par l'intermediaire de lignes électriques qui transmettent les signaux de commande. Il en résulte la nécessité d'installer au moins un fil conducteur entre chaque vanne et le poste de commande central ce qui constitue un inconvénient sérieux dans le cas de réseaux étendus. Pour remédier a cette difficulté, on a réalisé des dispositifs de télécommande par impulsions de pression. Ces dispositifs comportent un vérin hydraulique ou pneumatique qui peut être incorporé a la vanne motorisée ou être indépendant de celle-ci et qui agit sur une roue a rochet. Pour télécommander les vannes on crée des impulsions de pression dans le fluide et chaque impulsion provoque un déplacement du vérin et fait tourner la roue a rochet dlun pas. Les roues a rochet portent des poussoirs ou des cames qui commandent une vanne pilote ou un mini distrihuteur a tiroir installé sur la conduite d'alimentation en fluide d'une vanne motorisée. Les dispositifs de commande par impulsions de pression présentent l'avantage de ne nécessiter aucune ligne de transport des signaux de commande qui sont véhiculés par le fluide circulant dans le réseau. Toutefois dans le cas de réseaux de distribution d'un liquide installés sur un terrait présentant un relief et des dénivellations importantes entre les différentes vannes, comme c'est souvent le cas pour des réseaux d'irrigation, il faut adapter chaque vérin à la pression dans le réseau ce qui exige de munir chaque vérin d'un ressort taré et de régler celui-ci en fonction de l'altitude du vérin. Cette solution exige donc des réglages délicats et des risques de mauvais fonctionnement dans le cas où les caractéristiques des ressorts varient. Il peut en résulter des accidents de végétation mettant en péril des cultures. L'objectif de la présente invention est de procurer des dispositifs de télécommande de vannes hydrauliques installées sur un réseau de distribution de fluide sous pression qui cumulent les avantages des deux familles de dispositifs connus et évitent les inconvénients inhérents à chacune d'elles. Dans un dispositif selon l'invention de télécommande des vannes hydrauliques équipant un réseau de distribution d'un fluide sous pression, chaque vanne est munie,de façon connue, d'un vérin incorporé sur lequel agit ledit fluide à travers une vanne pilote qui est elle-même commandée par au moins une came portée par une roue à rochet qui est entratnée en rotation pas à pas. L'objectif de l'invention est atteint en entraînant chaque roue à rochet par l'intermédiaire d'un électro-aimant ou d'une mini électrovanne actionnés par des impulsions électriques. Les électro-aimants ou les électrovannes équipant les différentes vannes pilotes sont alimentés par une même ligne électrique qui les relie au générateur d'impulsions électriques et les cames des différentes roues à rochet sont décalées les unes par rapport aux autres. Si les électro-aimants sont à simple effet avec ressort de rappel les électro-aimants sont montés en parallele entre un conducteur d'alimentation unique et un conducteur de retour qui est avantageusement la masse, constituée de préférence par la conduite elle-même dans le cas où elle est métallique. Si les électro-aimants sont à double effet, on peut les connecter en parallèle entre un seul conducteur et la conduite métallique servant alternativement de conducteur d'alimentation et de retour. On peut également les connecter en parallèle entre deux conducteurs d'alimentatiet la masse ou entre trois conducteurs dont l'un sert de conducteur de retour des impulsions. En variante, la roue à rochet est entraînée pas à pas par un vérin auxiliaire qui est alimenté en fluide à travers une mini électrovanne elle-même commandée par des impulsions électriques. Le résultat de l'invention est un nouveau dispositif de télécomman- de de I'ensemble des vannes hydrauliques installées sur un réseau de distribution d'un fluide sous pression. Dans le cas où le fluide est un liquide, ce dispositif de télécommande présente les mêmes avantages que les dispositifs de télécommande par impulsions de pression tout en étant insensible aux différences d'altitude entre vannes. Notamment, un dispositif selon l'invention permet de télécommander successivement les vannes d'un réseau comportant plusieurs dérivations sur chacune desquelles sont branchées en parallèle plusieurs ramifications. Dans tous les cas,que le fluide distribuE soit un liquide ou un gaz comprimé, les dispositifs selon l'invention présentent l'avantage de ne nécessiter qu'une seale ligne à un, deux ou trois fils reliant la station de telécommande aux différentes vannes pilotes ce qui réduit nettement les frais d'installation. Un autre avantage des dispositifs selon l'invention tient à ce qu en cas de coupure de courant entrainant un arrêt de pompage et une chûte de pression, les roues à rochets avancent d'un pas dans les disposi tifs de télécommande par impulsions de pression ce qui perturbe les cycles d'arrosage. Dans les dispositifs selon l'invention, en cas-de coupure de cou rant, il ne se passe rien et le cycle d'arrosage reprend normalement au retour du courant. les impulsions de commande des électro-aimants peuvent etre tres braves, de l'ordre d'une-seconde et la probabilité d'un incident de fonctionnement consécutif à une coupure de courant est donc tres faible du fait qu'elle est limitée au cas où la coupure interviendrait pendant l'alimentation de l'electro-aimant. On peut facilement supprimer tout risque en faisant appel à une alimentation de secours du dispositif de télécommande par une batterie. Un autre avantage tient à ce que l'on peut entraîner les roues à rochet. avec de petits électro-aimants, peu onéreux et très fiables tandis que les vérins auxiliaires actionnés par des impulsions de pression sont plus coûteux et surtout beaucoup moins fiables, soit par suite d'une dété rioration du ressort de rappel ou bien par suite d'un bouchage des conduits par les impuretés en suspension dans l'eau.Or la fiabilité et la robustesse des installations de télécommande sondes qualités très importantes pour des installations d'irrigation installées en plein champ et peu surveillees par des utilisateurs manquant souvent de la qualification nécessaire pour effectuer des réparations La description suivante se réfère aux dessins annexés qui repré sentent un exemple de réalisation, sans aucun caractère limitatif, d'un dispositif de telecommrnde selon l'invention. La figure I est une vue en plan d'un réseau de distribution d'eau d'irrigation. La figure 2 est une vue en plan à plus grande échelle d'une vanne hydraulique et de son dispositif de télécommande. La figure 3 est une vue schématique du dispositif de télécommande équipant chaque vanne. La figure 4 est une vue partielle schématique d'une variante. La figure 1 représente un reseau de distribution d'eau d'irrigation comportant une station de pompage 1 et une canalisation 2 desservant des dérivations 3 au départ desquelles sont placées des vannes hydrauliques 4. Des vannes hydrauliques telles que la vanne 4a peuvent également être placées en série sur la conduite 2 ou sur une dérivation alimentant plusieurs ramifications en parallèle 3a. Chaque vanne hydraulique est actionnée par une membrane déformable, placée en travers d-une chambre 5, qui est alimentée, à travers une vanne pilote 6, en eau prélevée sur le réseau en amont de la vanne hydraulique par une conduite de petit diamètre 7a, 7b. La figure 2 représente, à plus grande échelle, une vanne hydrauli-que 4 et le dispositif de télécommande qui l'équipe. Les manoeuvres de la vanne pilote 6 sont commandées par une came ou un poussoir porté par une roue à rochet 8. Cette roue à rochet est entraînée pas à pas par un électroaimant 9. Tous les électro-aimants sont connectés en parallèle entre un conducteur 10 représenté en pointillés et la conduite 2 qui sert de conducteur de retour. Le circuit formé par le conducteur 10 et le conducteur de retour est connecté sur un générateur 11 d'imçulsions électriques situé dans un poste central de télécommande. Le conducteur 10 peut avoir la forme d'une boucle passant à proximité de chaque vanne pilote ou bien, comme le représente la figure 1, être formé de plusieurs branches 10a, lOb, connectées en parallèle sur le générateur 11, l'ensemble des brenches desservant tous les électro-aimants. Chaque impulsion envoyée en parallèle dans les conducteurs 10a, lOb est reçue par la totalité des électro-aimants, déplace l'équipage mobile de ceuci et fait avancer toutes les roues à rochet 8 d'un pas. Dans le cas où les électro-aimants sont à simple effet et comportent un ressort de rappel,-les lignes 10a, lOb peuvent être formées d'un fil unique avec retour par la masse ou de deux fils, un fil d'alimentation et un fil de retour. On peut également utiliser des électro-aimants à double effet qui se déplacent dans un sens lorsqu'ils reçoivent une impulsion de signe déterminé et en sens inverse lorsque l'impulsion est de signe contraire. Dans ce cas, les lignes 10a, lob... peuvent être formées d'un, deux ou trois fils selon que l'on utilise ou non la masse comme conducteur de retour. Dans tous les cas, le nombre de conducteurs nécessaire est faible et un seul câble contenant de un à trois conducteurs et suivant la canalisation suffit à assurer la télécommande de toutes les vannes. La figure 3 représente schématiquement l'ensemble du dispositif équipant une vanne hydraulique non représentée sur le schéma. En effet, un des avantages de l'invention réside dans le fait qu'il s'adapte à toutes les vannes hydrauliques ou pneumatiques connues sans aucune modification de celles-ci. On voit sur ce schéma la vanne pilote 6, qui est par exemple une vanne à deux clapets 6a, 6b de sens inverse avec un ressort de rappel 12. Le clapet 6a, représenté fermé, fait communiquer la canalisation d'arrivée du fluide 7a avec la canalisation 7b raccordée sur l'organe de manoeuvre de la vanne hydraulique. Le clapet 6b met en communication la vanne hydraulique avec une troisième voie 13 qui est une voie d'échappement à l'atmosphère. Les deux clapets 6a et 6b sont montés sur une tige de commande 14 portant à son extrémité un galet 15 sur lequel agit une came 16 portée par la roue à rochet 8. La came 16 peut s 'étendre sur une partie de la périphérie correspondant à un ou plusieurs pas de la roue à rochet,de sorte que la vanne pilote 6 et la came hydraulique 4 restent ouvertes pendant l'intervalle entre deux ou plusieurs impulsions successives. Les cames 16 peuvent être remplacées par des poussoirs. Bien entendu les cames ou poussoirs des différentes roues à rochet sont décalées d'une roue à l'autre de telle sorte que les vannes s'ouvrent séquentiellement. Les vannes telles que la vanne 4a de la figure 1, qui commandent l'alimentation d'une antenne sur laquelle sont montées plusieurs ramifications en parallèle, comportent une came 16 s'étendant sur tout un secteur de telle sorte que la vanne reste ouverte pendant plusieurs intervalles entre impulsions successives. La roue à rochet est entraînée pas à pas par un rochet 17 placé à l'extrémité d'une tige 18 flexible dans le sens radial et cette tige est solidaire du noyau plongeur 9a de ltélectro-aimant 9. Un ressort 19 rappelle le noyau plongeur à sa position de repos après chaque impulsion. Il s'agit dans ce cas d'un électro-aimant à simple effet qui pourrait évidemment être remplacé par un électro-aimant à double effet. L'ensemble du dispositif de télécommande est enfermé dans un boltier représenté schématiquement par son contour 20 et constitue un appareil pilote adaptable a n'importe quelle vanne hydraulique connue en raccordant la canalisation 7a sur le réseau, la canalisation 7b sur la vanne hydraulique et la bobine 9 de ltélectro-aimant sur une ligne électrique 10. En variante, pour économiser de l'énergie électrique et du matériel, on peut utiliser un autre dispositif représenté schématiquement sur la figure 4. Dans ce mode de réalisation, la roue à rochet 8 est entraînée pas à pas par un rochet 17 porté par la tige 18 d'un vérin auxiliaire 21 du même type que celui qui est utilisé dans une télécommande par impulsions de pression. Par exemple, le vérin 21 comporte une membrane déformable 22 sur une face de laquelle agit un ressort de rappel 23 tandis que la pression du fluide agit sur l'autre face. Le vérin auxiliaire 21 est alimenté en fluide par une canalisation 24, de petit diamètre, branchée en dérivation sur une conduite 3 en amont de la vanne motorisée 4. Sur la conduite 24 est placée une mini électrovanne 25. Toutes les électrovannes 25 sont connectées en parallèle sur la ligne électrique 10, comme les électro-aimants dans l'exemple précédent. L'électrovanne 25 peut être une simple électrovanne à deux voies et dans ce cas, le vérin 21 comporte un orifice d'échappement calibré 26. L'électrovanne 25 peut également être à trois voies, la troisième voie étant la voie d'échappement à l'air libre permettant de vider le vérin 21. L'électrovanne 25 est une électrovanne à fermeture par manque de tension. Le fonctionnement est le suivant. A la mise en pression du réseau, une des vannes est ouverte et débite. Pour télécommander la fermeture de cette vanne et l'ouverture de la suivante, on met sous tension la ligne 10. Toutes les électrovannes sont alimentées en parallèles et tous les vérins auxiliaires 21 sont armés c'est-à-dire que chaque rochet 17 est en prise avec une dent et prêt à entraîner la roue correspondante d'un pas sous l'action du ressort 23 lorsqu'on coupe l'alimentation de la ligne 10. Les vannes restent dans leur position jusqu a la nouvelle impulsion électrique,quelles que soient les variations de pression du fluide et les coupures de courant. Ce dispositif permet donc un fonctionnement sûr avec des pressions variables au niveau de chaque vanne et indépendamment des coupures de courant et des chutes de pression. D'autre part, l'énergie d'entraînement de la roue à rochet est fournie par la pression du réseau et l'électrovanne peut être une électrovanne rudimentaire, de dimensions très faibles donc peu onéreuse. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs des dispositifs de télécommande qui viennent d'être décrits à titre d'exemple pourront être remplacés par des éléments équivalents. REVENDICATIONS I - Dispositif de télécommande des vannes hydrauliques équipant un réseau de distribution d'un fluide sous pression, lesquelles vannes sont munies chacune d'un verin incorporé sur lequel agit ledit fluide à travers une vanne pilote qui est elle-meme commandée par au moins une came portée par une roue à rochet, caractérisé en ce que ladite roue à rochet est entraînée en rotation pas à pas par l'intermédiaire d'un électro-aimant ou d'une électrovanne actionnés par des impulsions électriques. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les électro aimants ou les électrovannes équipant les différentes vannes pilotes sont alimentés par une meme ligne électrique qui les relie au générateur d'impulsions électriques et les cames des différentes roues à rochet sont décalés les unespar rapport aux autres. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électro aimants sont à simple effet, comportent un ressort de rappel et sont connectés en parallèle entre un conducteur électrique unique circulant le long du réseau et la masse, par exemple la conduite métallique du réseau. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électro aimants sont à simple effet, comporte un ressort de rappel et sont connectés en parallèle entre deux conducteurs électriques 5 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électro aimants sont à double effet et sont connectés en parallèle entre un conducteur électrique unique circulant le long du réseau et la conduite metallique,lesquels servent alternativement de conducteur d'alimenta tion et de retour. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les electro- aimants sont à double effet et sont connectés en parallèle entre deux conducteurs électriques servant alternativement de conducteur d'alimenté tation et de retour ou servant tous deux de conducteurs d'alimentation, le retour ayant lieu par la masse. 7 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les électro aimants sont à double effet et sont connectés en parallèle entre trois conducteurs électriques dont deux pour l'alimentation et un pour le retour. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite roue à rochet est entraînée directement par un rochet placé à l'extrémité d'une tige solidaire du noyau plongeur d'un électro aimant. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite roue à rochet est entraînée par un rochet porté par la tige d'un vérin auxiliaire qui est connecté à la canalisation de fluide à travers une mini électrovanne à fermeture par manque de tension actionnée par des impulsions électriques. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite mini électrovanne est à deux voies et ledit vérin auxiliaire comporte un orifice d'échappement calibré.