Brevet FR2548706A1 — publié le 19850111

-1 Vanne tournante La présente invention est relative à des vannes de commande de débit à travers des pertuis individuels dans lesquels elles sont montées; elle porte plus particulièrement sur des vannes d'irrigation 5 de faibles dimensions, destinées à délivrer globalement à une parcelle à irriguer un débit, qui peut être défini contractuellement, dont elles assurent la distribution entre différentes parties de cette parcelle. De telles vannes seront montées dans des pertuis de faibles 10 dimensions formés, par exemple, entre un canal dit d'alimentation ou de répartition et une pluralité de canaux de distribution affectés aux différentes parties de la parcelle qui sont à irriguer successivement ou par groupes de parties successives ou non, au gré de l'exploitant. D'une manière classique, il existe pour la distribution de l'eau 15 d'irrigation des moyens du genre "trappes" que l'on monte ou descend à la main pour l'ouverture ou la fermeture des pertuis, ou des petites vannes plates secteurs également actionnées manuellement pour obtenir un débit maximal ou nul ou quasi-nul à travers les pertuis Les vannes secteurs de grandes dimensions sont actionnées par moteurs, et dans 20 des cas exceptionnels ces manoeuvres sont sous le contrôle d'une commande automatique. Dans le contexte d'application envisagée ci-avant notamment, des vannes de faibles dimensions, peuvent être mues par moteurs ou servomoteurs Cependant la puissance nécessaire à la manoeuvre de 25 chacune des vannes exige alors la mise en place le long du canal d'alimentation d'une ligne de transport d'énergie. La présente invention a pour but de réaliser un type de vanne de faibles dimensions, de structure particulièrement simple et robuste dont le mode de manoeuvre individuelle en position d'ouverture et de 30 fermeture évite la mise en place de toute ligne de transport d'énergie dans l'installation ou l'ouvrage qui la comporte et n'exige aucun réglage ni entretien particuliers. La présente invention a donc pour objet une vanne tournante de commande de débit à travers un pertuis de canal dans lequel elle est 35 montée, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une roue à aubes, d'arbre horizontal monté transversalement au pertuis et dont les aubes, en nombre au moins égal à trois et réparties autour dudit arbre, sont partiellement immergeables successivement pour la 5 manoeuvre de la vanne à partir de l'énergie hydraulique du canal et définissent dans le pertuis des surfaces d'obturation du pertuis différentes, comportant des moyens de verrouillage de la vanne assurant successivement le maintien fixe d'au moins deux desdites aubes dans ledit pertuis. Une télécommande de telles vannes qui définira pour chacune d'elles les temps de maintien dans leurs positions d'ouverture et de fermeture du pertuis, pour le fonctionnement convenable de l'ensemble de l'installation, n'exigera alors que la transmission d'un signal de commande des moyens de verrouillage. Selon une autre caractéristique de l'invention au moins l'une des aubes est constituée par une plaque plate pleine, de contour adapté à celui du pertuis pour en assurer l'obturation, dite plaque d'obturation. Selon un mode particulièrement avantageux de réalisation les 20 aubes sont au nombre de quatre et sont solidaires dudit arbre le long de l'un de leurs bords en étant disposées deux à deux opposées. Dans un autre mode de réalisation au moins l'une des aubes ne formant pas plaque d'obturation est constituée par une plaque pleine à bord opposé à l'arbre formant un bec coudé vers l'amont du pertuis 25 lorsque l'aube considérée, appelée masque limiteur de débit, est maintenue dans le pertuis, et en ce que ledit pertuis est équipé d'un seuil profilé sous forme d'un bossage. Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après en regard du dessin 30 ciannexé, illustrant à titre d'exemples, divers modes de réalisation de la vanne selon l'invention Dans ce dessin, la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une vanne selon l'invention à fonctionnement en "tout ou rien" par quart de tour de rotation, la figure 2 est une vue de face, selon la flèche II de la figure 1, de la vanne illustrée dans la figure 1, la figure 3 est une vue schématique en coupe d'une vanne, selon une première variante, à fonctionnement également en "tout ou rien" mais par demi-tour de rotation, la figure 4 est une vue de face, selon la flèche IV de la figure 3, de la vanne selon cette première variante, la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une vanne selon une deuxième variante, à fonctionnement en "tout ou rien" et avec un débit intermédiaire donné, les figures 6 A, 6 B et 6 C sont des vues de face de la vanne selon cette 10 deuxième variante, données selon la flèche VI de la figure 5 pour les différentes positions de la vanne qui délivre alors en correspondance un débit nul, maximal ou intermédiaire les figures 7 A et 7 B sont deux vues en coupe d'une vanne, selon une troisième variante, à fonctionnement en "tout ou rien" par quart de 15 tour de rotation, mais à débit maximal quasi-constant indépendamment de variations de charge possibles, illustrée respectivement dans ses deux positions correspondantes. En regard de ces figures, on voit que la vanne selon l'invention est constituée par une roue à aubes réparties autour d'un arbre hori20 zontal, désigné sous la référence 1, duquel elles sont solidaires Cet arbre horizontal 1 est disposé transversalement à un pertuis 2 que la vanne vient équiper, au-dessus du niveau d'eau en amont du pertuis, indiqué en 3 Il est monté, libre en rotation dans deux paliers 4 et 5 portés en regard l'un de l'autre par les parois latérales 6 et 7 de la 25 charpente délimitant le pertuis, ainsi que visibles dans les vues en plan des figures 2, 4, 6 A à 6 C. Le pertuis 2 recevant cette vanne est un pertuis de faibles dimensions Il sera de section inférieure à 1 m 2 Il est illustré de section carrée pour laquelle il aura avantageusement un côté de 30 l'ordre de 0,3 à 0,5 m, mais peut être de forme-différente, telle que par exemples rectangulaire trapézoïdale, semi-circulaire, elliptique. Les aubes portées par l'arbre horizontal 1 sont entre elles de dimensions inégales Elles seront cependant toutes de dimensions suffisantes pour être chacune successivement immergeables 35 partiellement, de manière à pouvoir recevoir la poussée de l'eau au niveau du pertuis et à assurer directement la manoeuvre de la vanne à partir de la seule énergie hydraulique disponible. La vanne à fonctionnement "en tout ou rien", c'est-à-dire permettant de délivrer un débit quasi-maximal ou un débit nul ou quasi 5 nul à travers le pertuis, a au moins l'une de ses aubes formée par une plaque pleine de contour adapté à celui du pertuis pour assurer d'une part la fermeture du pertuis et d'autre part, avec les autres aubes de section réduite, la manoeuvre de la vanne Il en est de même pour toute vanne selon l'invention fonctionnant à plusieurs débits définis dont 10 l'un d'eux est nul ou quasi-nul La plaque pleine susceptible de fermer le pertuis est dite plaque d'obturation. La vanne ainsi mue directement par la seule énergie hydraulique disponible est équipée d'un verrou venant assurer le blocage de la vanne dans ses différentes positions possibles. En regard des figures 1 et 2, la roue à aubes définie sur l'arbre horizontal 1 comporte quatre aubes dont deux d'entre elles 10 et 11 forment chacune une plaque d'obturation Les deux autres aubes 12 et 13 sont constituées également chacune par une plaque pleine mais de section très réduite, elles constituent simplement des palettes de 20 manoeuvre de la vanne et permettent de délivrer l'une comme l'autre un débit maximal à travers cette vanne Les quatre aubes 10 à 13 sont disposées à 90 les unes des autres autour de l'arbre horizontal 1 et y sont solidarisées chacune le long de l'un des leurs bords les deux plaques d'obturation 10 et 11 sont montées opposées l'une à l'autre, 25 sur la longueur de l'arbre qui correspond sensiblement à la largeur du pertuis 2 Les palettes de manoeuvre 12 et 13 sont également opposées l'une à l'autre, sur la partie médiane de l'arbre horizontal, ces palettes sont de largeur nettement inférieure à celle du pertuis et de longueur également inférieure à la hauteur du pertuis. Les plaques d'obturation 10 et 11 présentent chacune, sur leur bord opposé à l'arbre horizontal 1, une lèvre souple 14 ou 15, selon la plaque considérée, par exemple en caoutchouc, venant s'appliquer contre le fond du pertuis lorsque la plaque qui la porte est en position de fermeture du pertuis Ces lèvres assurent une meilleure 35 obturation du pertuis. Les plaques d'obturation 10 et 11 peuvent aussi présenter chacune sur leurs bords adjacents à l'arbre horizontal 1, des lèvres souples analogues qui assureront une meilleure étanchéité sur les bords latéraux du pertuis. Le verrou assurant le blocage de la vanne successivement dans sa position de fermeture et sa position d'ouverture du pertuis est du type à blocage de la roue à aubes par quart de tour de rotation Il est symbolisé par un ensemble comportant un taquet rétractable 20 et un jeu de quatre ailettes 21 à 24 portées par l'arbre horizontal 1, au 10 voisinage de l'une de ses extrémités, susceptibles de venir successivement buter contre le taquet en position armée Ces ailettes sont à 90 les unes des autres et décalées angulairement des aubes selon l'emplacement du taquet pour assurer un blocage de la roue alors que l'une des aubes est en position verticale dans le pertuis Elles 15 autorisent, lors du retrait du taquet suivi après une temporisation de sa remise en position armée, l'entra Snement de la roue puis provoquent son blocage lors d'une rotation d'un quart de tour, donnant le fonctionnement alterné en "tout ou rien" de la vanne. Dans la première variante des figures 3 et 4, la roue à aubes 20 définie sur l'arbre horizontal horizontal 1 comporte quatre aubes disposées également à 90 les unes des autres sur l'arbre horizontal mais dont l'une seule d'entre elles, désignée sour la référence 30, forme une plaque d'obturation du pertuis 2 Elle est identique à la plaque 10 précitée des figures 1 et 2, présente une lèvre souple 34 25 sur son bord opposé à l'arbre horizontal et peut aussi présenter deux lèvres analogues latéralement Les trois autres aubes 31, 32, 33 sont identiques entre elles et aux aubes 12 et 13 précitées en regard des figures 1 et 2 et sont simplement des palettes de manoeuvre. Ces palettes de manoeuvre peuvent être en nombre supérieur à 30 trois, l'une d'entre elles sera cependant opposée à la plaque d'obturation 30. Le verrou assurant le blocage de cette vanne dans sa position de fermeture et sa position d'ouverture du pertuis est du type à blocage en rotation de la roue par demi-tour Il est symbolisé formé par un 35 ensemble comportant un taquet rétractable 40 et un jeu de deux -6 ailettes montées opposées l'une à l'autre, sur l'arbre horizontal 1, au voisinage de l'une de ses extrémités Ces ailettes entraînées avee l'arbre lors du retrait du taquet viennent ainsi successivement buter contre le taquet mis en position armée pour le fonctionnement "en tout 5 ou rien" de la vanne bloquée à chaque demi-tour de l'équipage mobile. L'emplacement du taquet avec lequel coopère les deux ailettes définit la disposition angulaire des ailettes sur l'arbre horizontal 1 pour le maintien fixe en position verticale dans le pertuis de la plaque d'obturation 30 ou de la palette de manoeuvre 32. Dans la deuxième variante illustrée dans la figure 5 et les figures 6 A à 6 C, la roue à aubes définie sur l'arbre horizontal 1 comporte trois aubes disposées à 120 l'une de l'autre sur l'arbre et dont l'une des aubes, désignée sous la référence 50, forme une plaque d'obturation du pertuis 2 (figure 6 A) Elle est identique à la 15 plaque 10 précitée et présente une lèvre souple 54 sur son bord opposé à l'arbre et peut aussi présenter deux autres lèvres analogues latéralement L'une des deux autres aubes, référencée par 51 est identique à l'aube 12 ou 13 de la vanne des figures 1 et 2 et sert simplement de palette de manoeuvre qui permet un débit maximal à travers le pertuis 2 20 (figure 6 B) La troisième aube 52 est constituée par une plaque pleine de contour sensiblement adapté à celui du pertuis mais présente une découpe 53 ouverte sur son bord opposé à l'arbre horizontal 1 Cette troisième aube 52 sert comme les deux aubes précédentes à la manoeuvre de la vanne et permet, ainsi que représenté dans la figure 6 C, de 25 délivrer un débit intermédiaire donné, à travers le pertuis 2. Cette vanne avec ses trois aubes 50, 51 et 52 permet de régler le débit délivré successivement à trois valeurs différentes, dont l'une est quasi-nulle. En variante, la vanne peut comporter une quatrième aube 30 différente des trois aubes 50 à 52, pour régler le débit délivré successivement à quatre valeurs différentes, dont l'une est quasi-nulle. Le verrou assurant le blocage de la vanne des figures 5, 6 A à 6 C est du type à blocage de la roue à aubes par tiers de tour de rotation 35 de cette roue Il est symbolisé par un ensemble comportant un taquet -7 rétractable 60 et un Jeu de trois ailettes 61, 62 et 63, susceptibles de venir buter contre le taquet non rétracté, montées à 1200 l'une de l'autre solidaires de l'arbre horizontal 1, au voisinage de l'une de ses extrémités Ces ailettes sont, en fonction de la position du 5 taquet, décalées angulairement des aubes 50 à 52 pour que ces dernières soient successivement bloquées en position verticale dans le pertuis Dans cette positions verticale prise successivement par les aubes 50 à 52 dans le pertuis au cours de la rotation d'un tour de la roue, dont le maintien est assuré par le verrou, on obtient successi10 vement ainsi que montré dans les figures 6 A, 6 B et 6 C: une coupure de débit par la plaque 50 obturant le pertuis, un débit maximal à travers le pertuis 2 que la palette de manoeuvre 51 laisse pratiquement dégagé un débit intermédiaire à travers le pertuis 2 partiellement obturé 15 par la plaque 52. En variante également, la fonction de débit nul peut même être supprimée et remplacée par un débit de valeur non nulle ou quasi-nulle en substituant à la plaque d'obturation 50 une plaque n'assurant qu'une obturation partielle du pertuis. Dans la troisième variante illustrée dans la figure 7 A ou 7 B, la roue à aubes définie sur l'arbre horizontal 1 comporte quatre aubes disposées à 90 l'une de l'autre et dont deux d'entre elles opposées, désignées sous les références 70 et 71, forment chacune une plaque d'obturation du pertuis 2 Ces deux aubes 70 et 71 sont identiques à la 25 plaque 10 précitée des figures 1 et 2; elles présentent chacune une lèvre souple 74 ou 75 sur le bord opposé à l'arbre horizontal et peuvent aussi présenter deux lèvres analogues latéralement. Les deux autres aubes 72 et 73, opposées sur l'arbre 1 et identiques l'une à l'autre, dites masques limiteurs de débit, sont 30 constituées par des plaques profilées qui présentent une pliure selon l'arbre horizontal 1, au voisinage du bord opposé à cet arbre, formant un bec terminal 76 ou 77 coudé vers l'amont alors que le masque est vertical dans le pertuis. Ces aubes 70 à 73 assurent notamment la manoeuvre de la vanne à 35 partir de l'énergie hydraulique disponible. -8 Le pertuis 2 de cette dernière vanne est équipé d'un seuil 8 profilé pour définir un bossage à flanc 9 court et raide vers l'amont et flanc 9 ' plus allongé etna plus faible pente vers l'aval. L'aube 70 ou 71 maintenue fixe sur l'arête du seuil 8 vient 5 obturer le pertuis ainsi que représenté dans la figure 7 B Par contre le masque 72 ou 73 maintenu fixe au-dessus du seuil, avec son bec terminal sans contact avec le seuil et dans la position illustrée dans la figure 7 A, en retrait par rapport à l'arête du seuil, permet de délivrer un débit sensiblement constant indépendamment de la valeur du 10 niveau amont. Il apparait donc qu'un telle vanne tournante à masques limiteurs de débit peut se substituer aux appareils à masques fixes déjà connus, qui nécessitent pour l'interruption du débit, la manoeuvre d'une vannette auxiliaire placée devant ou derrière le masque. Le verrou assurant le blocage de cette vanne dans sa position de fermeture et sa position d'ouverture du pertuis est du type à blocage de la roue successivement dans les deux positions données ci-avant par demi- tour de rotation, pour lesquelles l'une des plaques de blocage 70, 71 est fixe sur l'arête du seuil et le masque suivant 72 ou 20 73 est fixe légèrement en retrait sur l'ar 8 te de ce seuil Ce verrou est symbolisé comme dans les cas précédents par un ensemble comportant un taquet rétractable 80 et un jeu de quatre ailettes 81 à 84 montées deux à deux opposées sur l'arbre horizontal 1, au voisinage de l'une de ces extrémités. Dans ce mode de réalisation, les angles de rotation pour aller de l'obturation à l'ouverture avec débit constant, ou inversement, découlent de la géométrie du masque limiteur de débit associé au seuil profilé Ces angles varient avec le modèle de masque adopté Ces angles de rotation donneront donc la position angulaire relative des ailettes 30 sur l'arbre. Dans les différentes réalisations données, le verrou qui assure la maintien de la vanne dans sa position de fermeture et sa position d'ouverture ou dans les positions successives sera sous le contrôle d'une commande locale telle qu'une minuterie, ou d'une télécommande. 35 Cette commande maintiendra le verrou armé pendant des durées succes- -9 sives définies séparées les unes des autres par de brefs intervalles pendant chacun desquels le verrou sera libéré pour permettre le passage de la vanne d'une position à une autre par rotation de la roue à aubes. La présente invention a été décrite en regard de modes de réalisation choisis à titre d'exemples et illustrés dans le dessin ci-annexé Il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail et/ou remplacer certains moyens par d'autres techniquement équivalents En particulier notamment, les moyens de verrouillage de 10 la vanne assurant le blocage en rotation de la roue à aubes peuvent par exemple ne comporter qu'un simple taquet rétractable venant, en position armée, directement en prise avec les aubes présentant les fonctions de manoeuvre et de réglage de débit de la vanne, constituées alors chacune par une plaque de contour adapté à la forme du pertuis et 15 présentant pour leur fonction d'ouverture partielle ou quasi totale du pertuis une découpe centrale, plus ou moins grande, ouverte sur leur bord opposé à l'arbre Les moyens de verrouillage peuvent aussi être analogues à ceux illustrés, c'est-à-dire ne pas venir en prise directe sur les aubes successives, et les aubes constituées par des plaques 20 pleines de contour adapté à la forme du pertuis et présentant des découpes plus ou moins grandes selon leur fonction. En variante également, les moyens de verrouillage, indiqués ciavant à taquet unique rétractable, peuvent comporter plusieurs taquets affectés individuellement aux différents débits possibles de la vanne, 25 ou un seul taquet à plusieurs positions affectées individuellement à ces débits Dans ces conditions, les ailettes seront décalées sur l'extrémité de l'arbre pour que seule l'ailette ou l'une des ailettes convenables pour le mode de fonctionnement requis de la vanne vienne buter contre celui des taquets "sélectionné" ou le taquet mis en posi30 tion adéquate et puisse assurer le blocage en rotation de la vanne. Ainsi dans le cas particulier d'une vanne tout ou rien, les moyens de verrouillage comporteront deux taquets ou un taquet à deux positions pour le maintien de la vanne soit en ouverture soit en fermeture. REVENDICATIONS 1/ Vanne tournante de commande de débit à travers un pertuis de canal dans lequel elle est montée, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par une roue à aubes définie sur un arbre horizontal ( 1) 5 monté transversalement au pertuis ( 2), dont les aubes ( 10-13; 30-33; - 52; 70-73), en nombre au moins égal à trois et réparties autour dudit arbre, sont partiellement immergeables successivement pour la manoeuvre de la vanne à partir de l'énergie hydraulique du canal et définissent dans le pertuis des surfaces d'obturation du pertuis dif10 férentes, comportant des moyens de verrouillage de la vanne ( 20-24; -42; 60-63; 80- 84) assurant successivement le maintien fixe d'au moins deux desdites aubes dans ledit pertuis. 2/ Vanne tournante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que au moins l'une desdites aubes est constituée par une plaque plate 15 pleine de contour adapté à celui du pertuis pour en assurer l'obturation, dite plaque d'obturation ( 10, 11; 30; 50; 70, 71). 3/ Vanne tournante selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que lesdites aubes sont au nombre de quatre et sont montées solidaires dudit arbre le long de l'un de leurs bords en étant dispo20 sées deux à deux opposées. 4/ Vanne tournante selon la revendication 3, caractérisée par le fait que deux desdites aubes, opposées l'une à l'autre, sont des plaques d'obturation ( 10, 11; 70, 71). / Vanne tournante selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée 25 par le fait que lesdites aubes sont au nombre de trois et sont solidaires dudit arbre horizontal le long de l'un de leurs bords en étant disposées sensiblement à 120 les unes des autres. 6/ Vanne tournante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'au moins l'une des aubes ne formant pas plaque d'obtura30 tion du pertuis est constituée par une plaque pleine ( 73, 74) à bord opposé à l'arbre formant un bec ( 76, 77) coudé vers l'amont du pertuis lorsque l'aube considérée, appelée masque à débit constant, est maintenue dans le pertuis, et en ce que ledit pertuis est équipé d'un seuil profilé ( 8). 7/ Vanne tournante selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée par le fait que chaque plaque d'obturation est équipée le long de son bord opposé audit arbre d'une lèvre souple ( 14, 15; 34; 54; 74, 75). 8/ Vanne tournante selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée 5 par le fait que lesdits moyens de verrouillage comportent au moins un taquet commandé ( 20, 40, 60, 80). 9/ Vanne tournante selon la revendication 8, caractérisée par le fait que lesdits moyens de verrouillage comportent en outre, un jeu d'ailettes ( 21-24; 41, 42; 62, 63; 81, 83) portées par ledit arbre ( 1) 10 au voisinage de l'une de ses extrémités susceptibles de buter contre ledit taquet qui lui est associé pour l'obtention de l'un des débits possibles.