Brevet FR2597628A1 — publié le 19871023

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UNE VANNE REGLABLE DE BARRAGE DU LIT D'UN COURS D'EAU. La présente invention concerne un dispositif de commande d'une vanne réglable de barrage du lit d'un cours d'eau. On connait déjà des dispositifs de commande de vannes de barrage du lit d'un cours d'eau qui comprennent en général un câble relié d'une part à la vanne de barrage et enroulé d'autre part sur un tambour actionné par un moteur électrique par l'inter médiaire d'un embrayage ainsi qu'un système de régulation du fonctionnement du moteur électrique et de l'embrayage en fonction du niveau de l'eau retenue ou de la position de la vanne de barrage. Dans d'autres dispositifs connus, le moteur électrique d'entrainement et l'embrayage sont remplacés par un circuit hydraulique de commande comprenant notamment une pompe hydraulique actionnée par un moteur électrique et un moteur hydraulique d'entrainement du tambour ainsi qu'un système de régulation du fonctionnement de ce circuit hydraulique. Dans ces dispositifs connus, la position de la vanne de barrage n est contrôlée que par le système de régulation de telle sorte que, en cas de crues et de pannes notamment du circuit électrique de commande et de régulation, le niveau de l'eau retenue par le barrage peut monter considérablement et aggraver les inondations en amont du barrage. La présente invention propose au contraire un dispositif de commande d'une vanne de barrage qui permet notamment d'éviter les inconvénients ci-dessus. Le dispositif de commande d'une vanne réglable de barrage du lit d'un cours d'eau selon la présente invention, qui est susceptible de s'ouvrir sous l'effet de la poussée de l'eau, comprend au moins un actionneur hydraulique agissant sur ladite vanne de barrage pour contrôler sa position, un circuit hydraulique de commande dudit actionneur hydraulique d'une part provoquant la fermeture de ladite vanne de barrage et d'autre part permettant son ouverture ainsi que des moyens de régulation pour contrôler ledit circuit hydraulique de commande, ces moyens de régulation faisant intervenir au moins un niveau limite de l'eau retenue ou éventuellement une position limite de la vanne de barrage. Conformément à la présente invention, le dispositif de commande comprend en outre des moyens de décharge dudit actionneur hydraulique qui sont soumis à l'action mécanique d'un flotteur détectant le niveau de l'eau retenue par la vanne de barrage et qui déchargent cet actionneur hydraulique quand le niveau de l'eau retenue atteint une valeur supérieure audit niveau limite pour ainsi autoriser l'ouverture de la vanne de barrage sous l'effet de la poussée de l'eau. On voit donc que le dispositif de commande selon la présente invention permet, notamment en cas de panne de son circuit de commande hydraulique et électrique ou de ses moyens de régulation, de provoquer l'ouverture de la vanne de barrage dès lors que le niveau de l'eau retenue atteint un niveau inacceptable supérieur au niveau limite permis lorsque la position de la vanne de barrage est'contrôlée, lesdits moyens de décharge constituant en fait un organe de sécurité. Le dispositif de commande d'une vanne de barrage selon la présente invention peut présenter différentes variantes de réalisation. Les moyens de décharge de l'actionneur hydraulique peuvent avantageusement être montés en parallèle audit circuit hydraulique de commande. Lesdits moyens de décharge peuvent avantageusement comprendre un clapet de décharge de l'actionneur hydraulique dont l'organe mobile d'ouverture est soumis à la poussée dudit flotteur en vue de son ouverture ainsi qu'un cliquet adapté pour maintenir ce clapet de décharge en position ouverte. Selon la présente invention, ledit actionneur hydraulique peut être formé par un vérin hydraulique unidirectionnel d'actionnement de la vanne de barrage, ce vérin hydraulique pouvant être disposé, dans une variante de réalisation, de manière à contrôler l'écartement entre les poulies d'un mouflage dont le câble est relié à la vanne de barrage. Dans une variante de réalisation selon la présente invention, ledit circuit hydraulique de commande comprend, pour le fonctionnement normal de la régulation, en parallèle et disposés entre une bâche et ledit actionneur hydraulique, d'une part un moteur hydraulique entraîné par un moteur électrique et un clapet anti-retour en vue de la fermeture de la vanne de barrage, et d'autre part un électro-distributeur de décharge dudit actionner hydraulique et un limiteur de débit en vue de l'ouverture de ladite vanne de barrage. Dans une variante de réalisation selon la présente invention, lesdits moyens de régulation comprennent des moyens pour détecter un niveau limite haut, un niveau moyen et un niveau limite bas de l'eau retenue par la vanne de barrage, ces moyens de régulation étant adaptés pour contrôler le circuit hydraulique de commande de manière à provoquer l'ouverture de la vanne de barrage quand le niveau de l'eau retenue est monté audit niveau limite haut et stopper cette ouverture dès que le niveau de l'eau retenue revient audit niveau moyen et pour provoquer la fermeture de la vanne de barrage dès que le niveau de l'eau retenue descend audit niveau limite bas, ces moyens de régulation comprenant des moyens de détection d'une position haute de la vanne de barrage pour stopper la fermeture de cette dernière à cette position haute. Conformément à la présente invention, des moyens peuvent avantageusement être prévus pour couper le fonctionnement desdits moyens de régulation ou dudit circuit hydraulique de commande quand lesdits moyens de décharge de l'actionneur hydraulique sont actionnés par ledit flotteur. La présente invention sera mieux comprise à l'étude d'un dispositif de commande d'une vanne réglable de barrage de lit d'un cours d'eau décrit à titre d'exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin sur lequel - la figure 1 montre une vue schématique partiellement en coupe par un plan vertical s'étendant longitudinalement au cours d'eau, d'un dispositif de commande selon la présente invention, implanté sur un site - et la figure 2 représente le schéma hydraulique et électrique du dispositif de commande représenté sur la figure 1. En se reportant à la figure 1, on voit que le dispositif de commande décrit, repéré d'une manière générale par la référence 1, est destiné au réglage angulaire d-une vanne de barrage 2 disposée transversalement au lit d'un cours d'eau 3 et monté de manière articulée à sa partie inférieure par l'intermédiaire d'un axe 4 de telle sorte que sa face amont 2a soit soumis, dans le sens de son ouverture, à la poussée de l'eau retenue 3a par la vanne de barrage 2, en amont de cette dernière. Le dispositif de commande 1 comprend un carter 5 qui s'étend verticalement au-dessus du lit 3 et qui est fixé par un socle 6 sur le bord de ce dernier, en amont de la vanne de barrage 2. Dans ce carter 5 est monté un mouflage 7 qui comprend un groupe de poulies inférieures 8 montées tournantes sur le carter 5 et un groupe de poulies supérieures 9 montées sur un support mobile 10 de manière à pouvoir etre déplacées verticalement dans le carter 5. Ce mouflage 7 comprend un câble 11 dont l'une des extrémités non visibles sur la figure 1 est fixée au carter 5, qui s'enroule successivement sur les poulies 8 et 9 du mouflage 7 de telle sorte que ces brins soient verticaux et qui sort du carter 5 par son extrémité inférieure ouverte pour s'enrouler autour de deux paires de poulies de renvoi 12 et 13 disposées aux deux extrémités opposées latérales de la vanne 2, l'autre extrémité de ce câble 11 étant amarrée à l'autre bord du cours d'eau 3, en vis-à-vis du carter 5. En vue d'agir sur l'écartement des groupes de poulies 8 et 9 du mouflage 7 pour ainsi modifier la position angulaire de la vanne de barrage 2 entre une position fermée sensiblement verticale et une position ouverte sensiblement horizontale et vers l'aval, le dispositif de commande 1 comprend un actionneur hydraulique formé par un vérin hydraulique 14 disposé verticalement dans l'espace situé entre le groupe de poulies inférieures 8 et le support 10, dont le corps 14a est fixé au carter 5 par l'intermédiaire de pieds 15 et dont l'extrémité supérieure de sa tige mobile 14b est fixée au support 10. Ce vérin hydraulique 14 est un vérin unidirectionnel qui comprend un conduit 16 d'amenée et de sortie de fluide hydraulique tel que de l'huile. Le dispositif de commande 1 comprend en outre un carter 17 juxtaposé au carter 5 et dont la partie inférieure se prolonge vers le bas dans le lit du cours d'eau 3 et détermine une chambre ou puits 18 ouvert à sa partie inférieure de manière à y laisser pénétrer l'eau retenue 3a par la vanne de barrage 2, des flotteurs 19 et 20 de détection de niveau de l'eau retenue 3a étant disposés dans cette chambre 18 et portés à l'extrémité inférieure de tiges verticales 21 et 22, ces flotteurs 19 et 20 étant mobiles verticalement. En se reportant maintenant à la figure 2, on va décrire le circuit hydraulique de commande du vérin 14 et le système de régulation de la vanne de barrage 2 au travers de ce vérin, qui sont montés dans le carter 17. Le dispositif de commande 1 de la vanne de barrage 2 comprend un circuit hydraulique de commande répéré d'une manière générale par la référence 23 qui comprend, montés en série entre une bâche 24 et le conduit d'entrée et de sortie 16 du vérin hydraulique 14, sur un conduit 25, un moteur hydraulique 26 et un clapet anti-retour 27 laissant passer le fluide de la bache -24 vers le vérin 14. Par ailleurs, la pompe 26 est susceptible d'etre entralnée par un moteur électrique 30. Ce circuit hydraulique de commande 23 comprend en outre, montés en parallèle au moteur 26 et au clapet anti-retour 27, entre le conduit d'entrée et de sortie 16 du vérin hydraulique 14 et la bâche 24 et sur un conduite 28a, un électrodistributeur 28 et un limiteur de débit 29. En vue de contrôler le fonctionnement du circuit hydraulique de commande 23, le dispositif de commande 1 comprend un circuit électrique 31 alimenté par exemple par une batterie 32 ou par un réseau de distribution électrique. Dans un mode normal de régulation de position de la vanne de barrage 2, la tige verticale 21 portant le flotteur 19 est couplée à trois détecteurs de niveau 33, 34, 35 visibles sur la figure 1, tels que des contacts électriques, associés à trois niveaux 33a, 34a, 35a, de l'eau retenue 3a par la vanne de barrage 2, repérés sur la figure 1, de la manière suivante. Ces détecteurs de niveau sont disposés de telle sorte que le détecteur de niveau 33 est associé à un niveau limite haut 33a de l'eau retenue 3a situé audessus du niveau du bord supérieur 2b de la vanne de barrage lorsque cette dernière est en position fermée. Le détecteur de niveau 34 est associé à un niveau moyen 34a de l'eau retenue 3a situé en dessous du bord supérieur 2b de la vanne de barrage 2 lorsque cette dernière est en position haute.Le détecteur de niveau 35 est associé à un niveau limite bas 35a de l'eau retenue situé en-dessous du niveau moyen 34. Les détecteurs de niveau 33, 34 et 35 sont reliés au circuit de régulation 31. En outre, un détecteur de fin de course 36 tel qu'un contact électrique est monté dans le carter 5 et est adapté, d'une manière classique, pour détecter la position haute du groupe de poulies 9 du mouflage 7 à laquelle correspond la position fermée de la vanne de barrage 2, ce détecteur de position 36 étant également relié au circuit électrique de régulation 31. Par ailleurs, le circuit électrique de régulation 31 est relié au moteur électrique 30 et à l'électro-distributeur 28. On va maintenant décrire comment fonctionne le dispositif de commande 1 tel que décrit ci-dessus en supposant que la vanne de barrage 2 est à sa position haute, la tige 14b du vérin hydraulique 14 étant sortie. Lorsque le niveau de l'eau retenue 3a par la vanne de barrage 2 atteint le niveau 33a, le détecteur de niveau 33 est activé et le circuit électrique de régulation 31 commande l'électrodistributeur 28 de manière à le placer en position ouverte. Ce faisant, la poussée de l'eau retenue 3a provoque le mouvement d'ouverture de la vanne de barrage 2, le groupe de poulies supérieures 9 du mouflage 7 se rapproche de son groupe de poulies 8 sous l'action du câble lu et le vérin hydraulique 14 se décharge au travers de l'électrodistributeur 28 et du limiteur de débit 29 qui permet de limiter la vitesse du mouvement d'ouverture de la vanne de barrage 2.Lorsque le niveau de l'eau retenue 3a est descendu au niveau moyen 34a, le détecteur de niveau 34 est activé et le circuit électrique de régulation 31 actionne 1'éîectro-distributeur 28 de manière à le disposer dans sa position fermée. Le mouvement d'ouverture de la vanne de barrage 2 se trouve ainsi stoppé. Si le niveau de l'eau retenue 3a remonte au niveau limite haut 33a, la même opération est exécutée, la vanne de barrage 2 allant vers une position d'ouverture plus grande. Si par contre le niveau de l'eau retenue 3a descend au niveau limite bas 35a, le détecteur de niveau 35 est activé et le circuit électrique de régulation 31 met en route le moteur électrique 30 qui actionne la pompe hydraulique 26 de manière à alimenter le vérin hydraulique 14. Ce faisant, le groupe de poulies 9 du mouflage 7 s'écarte du groupe de poulies 8 et le câble 11 entraîne la vanne de barrage 2 vers sa position de fermeture. Lorsque cette vanne de barrage 2 atteint sa position de fermeture complète, le détecteur de position 36 est activé et le circuit électrique de régulation 31 stoppe le moteur électrique 30 et en conséquence le moteur hydraulique 26. Les différentes opérations de régulation décrites ci-dessus peuvent évidemment intervenir dans des ordres différents. Le dispositif de commande 1 de la vanne de barrage 2 comprend en outre des moyens de décharge, repérés d'une manière générale par la référence 37, du vérin hydraulique 14 qui sont soumis à l'action mécanique du flotteur 20 et qui sont montés en parallèle au circuit hydraulique de commande 23, sur un conduit 38a. Ces moyens de décharge 37 comprennent un clapet de décharge 38 qui est fermé lorsque sa tige 39 est sortie et ouvert lorsque cette tige 39 est rentrée. Ce clapet de décharge 38 est monté entre la conduite d'entrée et de sortie 16 du vérin hydraulique 14 et la bâche 24, un limiteur de débit 40 étant monté en série avec ce clapet de décharge 38. En vue d'actionner la tige de commande 39 du clapet de décharge 38, l'extrémité supérieure de la tige 22 qui porte le flotteur 20 porte un plateau horizontal 41 contre la face supérieure duquel l'extrémité inférieure de la tige de commande 39 est en appui. Lorsque la tige de commande 39 est en position sortie, le plateau 41 qui porte le flotteur 20 par l'intermédiaire de la tige 22 est en appui contre une butée 42. En outre, au plateau 41 est associé un cliquet 43 articulé autour d'un axe horizontal 44 dont le fonctionnement sera décrit ci-après. Quelle que soit la position de réglage qu'occupe la vanne de barrage 2, lorsque le niveau de l'eau retenue 3a par la vanne de barrage 2 atteint un niveau 37a situé au dessus du niveau limite supérieur 33a, le flotteur 20 monte et, par l'intermédiaire du plateau 41, pousse jusqu'à sa position rentrée la tige de commande 39 du clapet de décharge 38, ce clapet de décharge 38 se mettant en position ouverte. Lorsque le clapet de décharge 38 atteint cette-position ouverte, la partie formant crochet 45 du cliquet 43 passe, par le propre poids de ce dernier, sous le plateau 41 et maintient ce plateau 41 en position haute et en conséquence la tige de commande 39 en position rentrée et le clapet de décharge ouvert. Cette position est représentée en traits tirés sur la figure 2. Sous l'effet de la poussée de l'eau retenu 3a, la vanne de barrage 2 s'ouvre en agissant sur le mouflage 7 comme précédemment, le vérin hydraulique 14 se déchargeant dans la bâche 24 au travers du clapet de décharge 38 et du limiteur de débit 40 qui limite la vitesse de son mouvement d'ouverture. Le clapet de décharge 38 étant maintenu en position ouverte par le cliquet 43, la vanne de barrage 2 s'ouvre jusqu'à sa position maximum d'ouverture. Le système de décharge 37 est essentiellement prévu pour provoquer l'ouverture complète de la vanne de barrage au cas où le circuit hydraulique 23 serait en panne, de manière à éviter une trop forte rétention d'eau qui pourrait provoquer des inondations en amont de la vanne de barrage 2. Au cas où cependant le niveau de l'eau retenue 3a atteindrait le niveau de sécurité 37a même si le circuit hydraulique de commande 23 est en état de marche, il est souhaitable de mettre ce dernier hors fonctionnement. Pour celà, on a prévu un détecteur de fin de course 46 qui est associé à la position haute du plateau 41 et qui permet de mettre hors fonctionnement le circuit électrique de régulation 31 par exemple en coupant son alimentation. Dans l'exemple décrit, pour remettre le dispositif de commande 1 en état de réguler la position de la vanne de barrage 2 grâce au circuit hydraulique de commande 23 et au circuit électrique de régulation 31, il faut dégager le cliquet 43 du plateau 41 pour permettre la descente du flotteur 20 jusqu'à ce que ce plateau 41 qui le porte vienne en butée sur la butée 42, la tige de commande 39 du clapet de décharge 38 revenant à sa position sortie et ce clapet de décharge 38 se fermant. La présente invention ne se limite pas à l'exemple ci-dessus décrit. I1 pourrait également s'appliquer à des bacs de rétention d'eau ou à toutes autres retenues d'eau. Bien d'autres variantes de réalisation sont en effet possibles sans sortir du cadre défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (1) d'une vanne (2) réglable de barrage du lit d'un cours d'eau, qui est susceptible de s' ouvrir sous l'effet de la poussée de l'eau, comprenant au moins un actionneur hydraulique (14) agissant sur ladite vanne de barrage (2) pour contrôler sa position, un circuit hydraulique de commande (23) dudit actionneur hydraulique (14) d'une part provoquant la fermeture de ladite vanne de barrage (2) et d'autre part permettant son ouverture, ainsi que des moyens de régulation (31) pour contrôler ledit circuit hydraulique de commande (23) faisant intervenir au moins un niveau limite (33a) de l'eau retenue ou éventuellement une position limite de la vanne de barrage, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre des moyens de décharge (37) dudit actionneur hydraulique (14) qui est soumis à l'action mécanique d'un flotteur (20) détectant le niveau de l'eau retenue par la vanne de barrage (2) et qui décharge cet actionneur hydraulique (14) quand le niveau de l'eau retenue atteint une valeur (37a) supérieure audit niveau limite (34) pour ainsi autoriser l'ouverture de la vanne de barrage (2) sous l'effet de la poussée de l'eau. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de décharge (14) sont montés en parallèle audit circuit hydraulique de commande (23). 3. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de décharge (37) comprennent un clapet de décharge (38) dont l'organe mobile d'ouverture (39) est soumis à la poussée dudit flotteur (20) en vue de son ouverture ainsi qu'un cliquet (44) adapté pour maintenir ce clapet de décharge (38) en position ouverte lorsque son organe mobile (39) est actionné. 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit actionneur hydraulique est un vérin hydraulique unidirectionnel (14) d'actionnement de la vanne de barrage (2). 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit vérin hydraulique (14) est disposé de manière à contrôler l'écartement entre les groupes de poulies (8, 9) d'un mouflage (7) dont le câble (11) est relié à la vanne de barrage (2). 6. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que ledit circuit hydraulique de commande (23) comprend en parallèle et disposés entre une bâche (24) et ledit actionneur hydraulique (14) d'une part un moteur hydraulique (26) entrainé par un moteur électrique (30) et un clapet anti-retour (27) en vue de la fermeture de la vanne de barrage (2), et d'autre part un électro-distributeur (28) de décharge dudit actionneur hydraulique (14) et un limiteur de débit (29) en vue de l'ouverture de la vanne de barrage (2). 7. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens de régulation comprennent des moyens pour détecter un niveau limite haut (33, 33a), un niveau moyen (34, 34a) et un niveau limite bas (35, 35a) de l'eau retenue, ces moyens de régulation (31) étant adaptés pour contrôler le circuit hydraulique de commande (23) de manière à provoquer l'ouverture de la vanne de barrage (2) quand le niveau de l'eau retenue est monté audit niveau limite haut (33a) et stopper cette ouverture dès que le niveau de l'eau retenue revient audit niveau moyen (34) et pour provoquer la fermeture de la vanne de barrage (2) dès que le niveau de l'eau retenue descend audit niveau limite bas (35), ces moyens de régulation comprenant des moyens de détection (36) d'une position haute de la vanne de barrage (2) pour stopper la fermeture de cette dernière à cette position haute. 8. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (46) pour couper le fonctionnement desdits moyens de régulation (31) ou dudit circuit hydraulique de commande (23) quand lesdits moyens de décharge (37) sont actionnés par ledit flotteur (20).