Brevet FR2519783A1 — publié le 19830718

Vanne séparant un bassin amont et un bassin aval et permettant le maintien automatique à une valeur constante et réglable du niveau de l'un des bassins La présente invention est relative à une vanne automatique, destinée à équiper un pertuis séparant deux bassins à surface libre ou deux biefs d'un canal, et dont la fonction est de maintenir constant soit le niveau du bassin ou bief amont, soit le niveau du bassin ou bief aval, et cela quelle que soit la valeur du débit qui s'écoule d'un bassin à l'autre, le passage d'un mode de fonctionnement à l'autre se faisant par une action simple localement ou par télécommande. On connait des vannes remplissant le but recherché qui compren- nent un tablier mobile autour d'un axe horizontal et manoeuvrées par un flotteur. De telles vannes ont pour inconvénients de choisir une fois pour toutes le mode de fonctionnement (réglable du niveau amont ou du niveau aval), de fixer à une valeur définitive la valeur du niveau à maintenir constant, qu'il est impossible ou très difficile de modifier. Un but de la présente invention est de réaliser une vanne à réglage automatique de niveau permettant de passer facilement du réglage de niveau amont à un réglage de niveau aval et d'ajuster la valeur de consigne, le tout soit manuellement, soit par une commande à distance, par transmission d'un signal de faible puissance au moyen par exemple d'une ligne téléphonique. L'invention a pour objet une vanne séparant un bassin amont et un bassin aval et permettant le maintien automatique à une valeur constante et réglable du niveau de l'un des bassins, comprenant un tablier mobile autour d'un axe de rotation horizontal et dont la rota- tion autour de cet axe commande la valeur du débit de l'amont vers l'aval, ledit tablier constituant une portion de cylindre ayant pour axe ledit axe de rotation, caractérisée en ce qu'il comprend un premier et un second caisson, solidaires du tablier, respectivement immergés partiellement dans le bassin amont et dans le bassin aval, des moyens pour remplir au moins partiellement les caissons, des moyens pour maintenir constant le niveau dans le premier ou le second caisson selon que l'on désire maintenir constant le niveau du bassin amont ou celui 2 - du bassin aval et des moyens de réglage de cette valeur constante. Dans un mode particulièrement avantageux de réalisation, les moyens pour maintenir constant le niveau dans l'un des caissons comprennent une source de gaz comprimé, un moyen pour relier ladite source à celui des caissons qui est partiellement immergé dans le bassin dont on désire régler le niveau, ladite source de gaz comprimé étant munie d'une canalisation ouverte et dont l'extrémité est plongée dans le bassin amont à une altitude donnée, les moyens de réglage comprenant un dispositif de déplacement vertical de l'extrémité ouverte de ladite canalisation, les moyens de remplissage comprenant pour le premier caisson un orifice à la partie inférieure et pour le deuxième caisson une conduite débouchant dans le bassin amont. La vanne comprend des moyens pour mettre à l'atmosphère celui des caissons qui n'est pas relié à la source de gaz. Par ailleurs, la vanne comporte des moyens pour obturer la conduite lorsqu'on maintient constant le niveau amont Les moyens de déplacement vertical de l'extrémité de la canalisation comprennent un câble fixé à ladite canalisation, ledit câble étant enroulé sur un treuil. En variante, les moyens de déplacement vertical de l'extrémité de la canalisation comprennent une chaîne fixée à un crochet. Dans un autre mode de réalisation, les moyens pour maintenir constant le niveau dans le premier ou le second caisson comprennent un déversoir muni de moyens de remplissage et des moyens pour mettre en communication avec le déversoir le premier ou le second caisson selon que l'on désire maintenir constant le niveau du bassin amont ou celui du bassin aval, les moyens de réglage du niveau dans le caisson commu- niquant avec le déversoir comprenant un moyen de déplacement vertical du déversoir. Les moyens de remplissage du réservoir comprennent une canalisa- tion débouchant dans le bassin amont ou un basin auxiliaire. Les moyens de déplacements verticaux du déversoir peuvent comprendre une chaîne pour la suspension manuelle du déversoir à un crochet fixe. En variante, ces moyens comprennent un treuil actionné par un 2 519783 3 - moteur électrique. L'invention sera bien comprise à la description donnée ci-après des divers modes'de réalisation précités de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel, la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'une vanne pour maintien constant du niveau amont ou aval avec source de gaz. la figure 2 est tne vue schématique en coupe transversale d'une vanne pour maintien constant du niveau amont ou aval avec source de gaz, selon une variante de réalisation. la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'une vanne pour maintien constant du niveau amont ou aval, avec déversoir. la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'une vanne avec caisson alimenté par un bassin auxiliaire. Dans la-figure 1, la référence 1 représente le niveau d'un bassin amont et la référence 2 le niveau d'un bassin aval. La vanne automatique représentée et destinée à maintenir automa- tiquement à une valeur constante le niveau amont ou aval, comprend un tablier 3 mobile autour d'un axe de rotation 4 Le tablier est assujetti à l'axe de rotation au moyen d'une charpente 5. Un caisson 7 A, solidaire du tablier est partiellement immergé dans le bassin amont et un caisson 7 B solidaire de la charpente est partiellement immergé dans le bassin aval. La paroi inférieure 8 A du caisson 7 A porte une ouverture 9 permettant le remplissage partiel du caisson La référence 10 désigne une grille pour éviter l'introduction de déchets dans le caisson. Le remplissage partiel du caisson aval 7 B obtenu par un organe de commutation 15 qui relie ledit caisson soit au bassin amont par l'intermédiaire de la canalisation 13, soit au bassin aval. Les deux caissons sont reliés à une source de gaz comprimé 20 par des canalisations 22, 23 A et 23 B et par des organes d'interruption et de sélection 28 A et 28 B qui mettent en communication soit le caisson amont, soit le caisson aval à la canalisation 22, l'autre caisson étant alors relié à l'atmosphère Les organes 28 A, 28 B et 15 sont commandés simultanément Le gaz s'échappe bulle à bulle par une cana- ? 5 19783 4- lisation 24, communicant avec la canalisation 22, et dont l'extrémité 25 est plongée dans le bassin amont, à une distance d du niveau 1 de ce bassin. Pour régler le niveau amont, (cas de la figure), on met le caisson TA, qui devient le caissant réglant, en communication avec la source de gaz; l'autre caisson 7 B joue le rôle d'amortisseur, il est pis à la pression atmosphérique et l'organe de commutation 15 le relie au bassin aval Si on veut régler le niveau aval, on met le caisson 7 B, qui devient caisson réglant, en liaison avec la source de gaz et, par l'intermédiaire de l'organe 15, en liaison avec le bassin amont Le caisson TA est mis à l'atmosphère et devient caisson amortisseur. Il résulte du montage que la valeur de la pression dans les canalisations et à l'intérieur du caisson choisi comme caisson réglant est constante et égale à d exprimé en mètres d'eau La position du plan d'eau à l'intérieur du caisson réglant est donc à l'altitude de l'extrémité 25, quel que soit le niveau dans le bassin amont. Les caissons, de même que le tablier, sont de révolution autour de l'axe de rotation, de manière que les poussées hydrostatiques sur les parois n'induisent pas de couple de rotation Seule les parois inférieures 8 A et 8 B des caissons subissent une poussée proportion- nelle à la différence entre les hauteurs d'eau à l'intérieur et à l'extérieur du caisson considéré. La charpente de la vanne est étudiée pour que le centre de gravité 12 de l'ensemble mobile se trouve, pour une position moyenne de la vanne, du côté amont par rapport à l'axe de rotation 4 et au voisinage du plan horizontal passant par l'axe de rotation. Le couple mécanique dû au poids de cet ensemble mobile est équilibré soit par la poussée hydrostatique sur le caisson 7 A lorsque ce caisson amont est réglant, soit par le supplément de poids de l'eau dans le caisson 7 B, lorsque ce caisson aval est réglant, ces efforts étant proportionnels à l'écart entre le niveau amont et le niveau dans le caisson 7 A en réglage amont, ou bien à l'écart entre le niveau aval et le niveau dans le caisson 7 B, en réglage aval Rappelons que le niveau dans le caisson qui n'est pas réglant est égal au niveau du bassin dans lequel il est partiellement immergé, grâce à la commande 1978 - simultanée des organes 28 A, 28 B et 15 Il n'en diffère que pendant les régimes transitoires rapides, le caisson jouant alors le rôle d'amor- tisseur. En raison de la position du centre de gravité le couple mécanique est sensiblement constant quelque soit le degré d'inclinaison de la vanne. La constance de la position du niveau dans le caisson choisi comme caisson réglant entratne le maintien à un niveau constant du bassin correspondant: en effet en prenant l'exemple de réglage du niveau amont, si le niveau du bassin amont a tendance à s'élever, le niveau 11 A de l'eau dans le caisson TA restant fixe, la poussée hydrostatique sur le caisson augmente et la vanne s'ouvre, en augmen- tant le passage 26 entre le tablier et le fond 27 des bassins. La rotation inverse de la vanne se produit en cas de baisse du niveau du bassin amont. Le réglage de la cote du bassin choisi peut s'effectuer simple- ment par un déplacement vertical du tuyau 24 Un soulèvement du tuyau augmentera la valeur de consigne du niveau; un enfoncement diminuera la valeur de cette consigne Le mouvement vertical du tuyau 24 peut être réalisé manuellement, ou à distance au moyen d'un moteur télécom- mandé. Par exemple, comme représenté dans la figure 1, la canalisa- tion 24 peut être maintenue par une chaîne 50, fixée par un maillon ou par un autre selon la distance choisie, à un crochet fixe (réglage manuel) En variante, comme représenté dans la figure 2, la canalisa- tion 24 peut être fixée par un câble 42 enroulé sur un treuil 40 mu par un moteur 41 commandé à distance et alimenté par une source d'énergie autonome telle qu'une pile solaire (réglage télécommandé). La pression de gaz peut être fournie par une bouteille d'air comprimé que l'on change de temps en temps, ou par un compresseur actionné par une source d'énergie indépendante, telle une pile solaire. De même, les organes d'interruption et de commutation 15, 28 A, 28 B peuvent être commandés à distance, permettant le choix du bassin dont on souhaite maintenir le niveau constant. 6- La figure 2 est une variante de réalisation du dispositif de la figure 1, présentant une tuyauterie et une robinetterie simplifées. Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence. Les robinets 28 A, 28 B ont été remplacé par une vanne unique 80, qui est manoeuvrée en même temps que l'organe de commutation 15. Une rotation simultanée d'un quart de tour des vannes 80 et 15 permet de passer du maintien constant du bassin amont (cas de la figure) au maintien constant du bassin aval. La figure 3 représente une variante de réalisation d'une vanne automatique, pour maintien à un niveau constant du bassin amont ou aval Les éléments communs aux figures 1 et 3 ont reçu les mêmes numéros de référence. Les caissons 7 A et 7 B possèdent des ouvertures 29 A et 29 B à leur partie supérieure, mais les fonds 8 A, 8 B sont obturés. Les niveaux 111, 11 B dans les caissons sont maintenus cette fois constants grâce à un déversoir 30 alimenté par une canalisation 31 et relié à des orifices 32 A et 32 B du caisson par des canalisations 33 A et 33 B Une circulation d'eau à donc lieu entre le bassin amont et le bassin aval par l'intermédiaire de la canalisation 31 et du déver- soir 30. Une perte de charge 35 est placée sur le circuit; le niveau 11 est alors sensiblement égal au niveau 36 du déversoir 30. Des organes d'interruption et de sélection 34 A et 34 B mettent en communication soit le caisson amont, soit le caisson aval à la canali- sation 31 et au déversoir 30, l'autre caisson étant alors relié direct tement au bassin dans lequel il est partiellement immergé. Le niveau intérieur dans un des caissons étant constant, le niveau 1 dans le bassin correspondant sera également constant. Le réglage de la cote du niveau du bassin se fait en déplaçant verticalement le déversoir 30. Comme représenté dans la figure, le réglage peut être réalisé au moyen d'un treuil 40 commandé par un moteur 41 Le câble 42 du treuil est fixé au déversoir 30 La consigne peut ainsi être télécommandée, en actionnant le moteur à distance, au moyen d'un signal de faible 19783 -7- puissance, par exemple transmis par une ligne téléphonique La puis- sance mise en jeu étant faible, le moteur peut être alimenté par une source autonome, telle qu'une pile solaire En variante, le réglage peut être manuel, de manière analogue à celui représenté dans la figure 1. Comme précédemment, les vannes 34 A, 34 B peuvent être commandées à distance pour le choix du bassin dont on souhaite maintenir constant le niveau. La figure 4 représente une vanne selon l'invention, pour le -10 maintien à niveau constant d'un bassin, qui diffère de celle repré- sentée dans la figure 3 en ce que les caissons ne sont plus alimentés par le bassin amont, mais par un bassin extérieur schématisé en 52, par une canalisation 53 Le reste du dispositif est inchangé; on a repré- senté la commande à distance de la consigne, par treuil et moteur. L'avantage de cette variante est de pouvoir alimenter partiel- lement le système avec une eau différente de celle du bassin amont, cette eau différente pouvant être de meilleure qualité. 8- REVENDICATIONS 1/ Vanne séparant un bassin amont ( 1) et un bassin aval ( 2) et permet- tant le maintien automatique à une valeur constante et réglable du niveau de l'un des bassins, comprenant un tablier ( 3) mobile autour d'un axe de rotation horizontal ( 4) et dont la rotation autour de cet axe commande la valeur du débit de l'amont vers l'aval, ledit tablier constituant une portion de cylindre ayant pour axe ledit axe de rota- tion, caractérisée en ce qu'il comprend un premier ( 7 A) et un second ( 7 B) caisson, solidaires du tablier, respectivement immergés partiellement dans le bassin amont et dans le bassin aval, des moyens ( 9, 13, 15) pour remplir au moins partiellement les caissons, des moyens ( 20) pour maintenir constant le niveau dans le premier ou le second caisson'selon que l'on désire maintenir constant le niveau du bassin amont ou celui du bassin aval et des moyens ( 50) de réglage de cette valeur constante. 2/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour maintenir constant le niveau dans l'un des caissons comprennent une source de gaz comprimé ( 20), un moyen ( 23 A, 23 B, 28 A, 28 B) pour relier ladite source à celui des caissons qui est partiellement immergé dans le bassin dont on désire régler le niveau, ladite source de gaz comprimé étant munie d'une canalisation ( 24) ouverte et dont l'extrémité est plongée dans le bassin amont à une altitude donnée, les moyens de réglage comprenant un dispositif de déplacement vertical de l'extrémité ouverte de ladite canalisation, les moyens de remplissage comprenant pour le premier caisson un orifice ( 9) à la partie inférieure et pour le deuxième caisson une conduite ( 13) débouchant dans le bassin amont. 3/ Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens ( 28 A, 28 B) pour mettre à l'atmosphère celui des caissons qui n'est pas relié à la source. 4/ Vanne selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce qu'il comprend des moyens ( 15) pour obturer la conduite ( 13) lorsqu'on maintient constant le niveau amont et relier le caisson 7 B au bassin aval. 5/ Vanne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que 'ï 9 '83 les moyens de déplacement vertical de l'extrémité de la canalisation ( 24) comprennent un câble ( 42) fixé à ladite canalisation, ledit câble étant enroulé sur un treuil ( 40). 6/ Vanne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les moyens de déplacement vertical de l'extrémité de la canalisation ( 24) comprennent une chaîne ( 50) fixée à un crochet ( 51). 7/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour maintenir constant le niveau dans le premier ( 7 A) ou le second caisson ( 7 B) comprennent un déversoir ( 30) muni de moyens de remplis- sage et des moyens pour mettre en communication avec le déversoir le premier ou le second caisson selon que l'on désire maintenir constant le niveau du bassin amont ou celui du bassin aval, les moyens de réglage du niveau dans le caisson communiquant avec le déversoir comprenant un moyen de déplacement vertical du déversoir. 8/ Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de remplissage du déversoir comprennent une canalisation ( 31) débouchant dans le bassin amont. 9/ Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens de remplissage du déversoir comprennent un bassin auxiliaire. 10/ Vanne selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que les moyens de déplacement vertical du déversoir comprennent un câble ( 42) fixé au déversoir, ledit câble étant enroulé sur un treuil ( 40). 11/ Vanne selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que les moyens de déplacement vertical du déversoir comprennent une chaîne ( 50) fixée à un crochet ( 51).