Brevet FR2626388A1 — publié le 19890728

Vanne de régulation à dépression d'air La présente invention concerne la régulation d'un niveau d'eau, par exemple dans un bief d'un canal ou dans un réservoir qui font partie d'un réseau d'irrigation. Elle concerne plus particulièrement les vannes assurant cette régulation de manière automatique. Une telle vanne comporte un tablier qui sépare deux plans d'eau appelés ci-après biefs amont et aval. Dans une vanne connue ce tablier est porté à l'amont d'une charpente qui oscille autour d'un axe horizontal transversal pour permettre un déplacement sensiblement vertical de ce tablier. Un caisson moteur est porté par le tablier et plonge partiellement dans l'eau du bief amont avec lequel il communique librement en partie basse. La charpente supporte du côté aval un contrepoids destiné à déplacer vers l'aval de l'axe d'oscillation le centre de gravité de l'ensemble mobile constitué par la charpente, le tablier, le caisson et le contrepoids. Le poids de l'ensemble mobile tend ainsi à soulever le tablier.Pour équilibrer cette action, on réalise à l'intérieur du caisson une dépression qui, en s'exerçant sous la face supérieure du caisson, crée un effort tendant à abaisser le tablier. Cette dépression provoque en même temps la montée du niveau d'eau interne au caisson pour équilibrer les pressions hydrostatiques à la partie basse de celui-ci. En cas de variations non désirées du niveau d'eau dans un "bief contrôlé" qui peut autre, au choix, l'un ou l'autre des deux biefs amont et aval, des déplacements du tablier sont entraînés par le caisson. Ils permettent de ramener l'eau de ce bief à un niveau approximativement constant. Cette action régulatrice du caisson résulte du fait que la dépression qui y règne présente des variations appropriées. L'air est aspiré par exemple par une trompe d'aspiration qui constitue une source de dépression fournissant l'énergie pour actionner la vanne. Une telle source peut aussi être constituée par un compresseur électrique qui maintient automatiquement une basse pression d'air dans un réservoir de dépression. La dépression appliquée au caisson par cette source est limitée par une entrée d'air commandée par un capteur de niveau sensible au niveau de l'eau dans le bief controlé, de manière à réaliser un asservissement de ce niveau. Cette vanne connue est décrite dans les demandes de brevets européen nO 87 401 315 4 et américain SN 061 367 (F015511). Une vanne analogue avait été décrite antérieurement dans le brevet français nO 2 519 783 (Alsthom) et dans le brevet américain correspondant nO 4 449 851 (Combes) (FO 12734). Mais son énergie était fournie par une source d'air comprimé. Une autre vanne connue utilisant une source de dépression a été décrite dans le document Patent Abstracts cf Japan, vol 8, nO 152 (Houkoku Kogyo KK) appelé ci-après document Houkoku. Les vannes connues qui reçoivent leur énergie d'une source de dépression présentent l'avantage de permettre souvent d'obtenir un réglage de niveau plus précis que celles qui la reçoive d'une source d'air comprimé. Mais elles présentent un inconvénient qui apparait lorsque l'alimentation en eau du bief amont a provisoirement cessé pendant un temps suffisant pour que le niveau-d'eau tombe au dessous de l'ouverture basse d'entrée d'eau dans le caisson moteur. Dans ce cas la régulation de niveau n'est plus possible, ceci étant vrai aussi bien s'il s'agit d'une vanne qui utilise de l'air comprimé que s'il s'agit d'une vanne fonctionnant à partir d'une source de dépression. Cependant, pour ces dernières vannes seulement, le tablier bascule alors en position haute sous l'action du contrepoids, ce qui ouvre complétement la vanne.Il en résulte, lorsque le bief amont est à nouveau alimenté en eau, que cette eau passe sans limitation dans le bief aval, ce qui empêche le niveau de l'eau de remonter suffisamment dans le bief amont pour atteindre l'ouverture basse du caisson moteur. Si on veut alors rétablir la régulation de niveau, il est nécessaire d'intervenir, c'est-à-dire qu'il faut soit qu'un homme se déplace jusqu'à la vanne pour la remettre en fonctionnement en abaissant le tablier, par exemple à l'aide d'un treuil tel que celui décrit dans le document Houkoku, soit que l'on prévoie des lignes de commande à distance pour actionner la vanne. tJne telle intervention est donc coûteuse s'il s'agit d'une vanne située a grande distance des personnes qui sont chargées de la maintenir en fonctionnement. La présente invention a pour but de réaliser simplement une vanne de régulation à dépression d'air ne nécessitant pas d'intervention après un abaissement important du niveau d'eau dans son bief amont. Et elle a pour objet une vanne de régulation à dépression d'air comportant - un tablier mobile pesant séparant un bief amont et un bief aval, l'un de ces biefs étant un bief contrôlé dans lequel le niveau d'eau est contrôlé, le mouvement de ce tablier présentant une composante verticale pour laisser passer un débit d'eau plus ou moins important, - un caisson moteur pesant porté par ledit tablier et plongeant partiellement dans l'eau dudit bief amont, ce caisson présentant un ouverture basse normalement immergée pour permettre de faire varier le niveau d'eau interne à ce caisson, et une ouverture haute au dessus dudit niveau d'eau interne, - des moyens d'aspiration commandée pour appliquer à ladite ouverture haute une dépression dépendant dudit niveau contrôlé de manière à exercer un effort sur ledit caisson tendant à abaisser ledit tablier et que cette dépression varie dans un sens correcteur propre à rapprocher ledit niveau contrôlé d'un niveau de consigne, - et un contrepoids appliquant une force élévatrice audit tablier pour permettre un équilibre de celui-ci quand ledit niveau contrôlé est égal audit niveau de consigne, - cette vanne étant caractérisée par le fait que ledit tablier porte en outre, soit directement, soit par l'intermédiaire dudit caisson, un flotteur immergeable dans ledit bief amont pour en recevoir une poussée hydrostatique, le poids et le volume de ce flotteur étant choisis tels que, lorsqu'il est immergé, l'équilibre dudit tablier soit obtenu pour une certaine valeur de ladite dépression dans ledit caisson, et queolorsque ce flotteur est hors d'eau, ladite force élévatrice dudit contrepoids soit à elle seule insuffi- sante pour s'opposer aux poids desdits tablier, caisson moteur et flotteur, ce flotteur étant disposé légèrement au-dessus de ladite ouverture basse dudit caisson de manière à maintenir cette ouverture immergée et à rendre alors possible l'établissement d'une dépression dans ledit caisson. A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le cadre de l'exposé qui en a été donné ci-dessus. Lorsqutun même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. La figure 1 représente une vue d'une vanne selon l'invention, adaptée au réglage du niveau du bief aval, en coupe par un plan vertical longitudinal I-I de la figure 2. La figure 2 représente une vue partielle de dessus de cette vanne. La figure 3 représente une vue de cette vanne en coupe par un plan vertical transversal III-III de la figure 1, avec arrachement partiel d'une paroi amont portée par le tablier. La figure 4 représente une vue de la même vanne, mais adaptée au réglage du niveau du bief amont, en coupe par un plan vertical longitudinal analogue à celui de la figure 1. Un réseau d'irrigation comporte un bief amont 2 et un bief aval 4 séparés par cette vanne dont ledit tablier métallique 6 se déplace dans un pertuis de béton 8 et peut éventuellement obturer entièrement ce pertuis. La direction de l'écoulement est parallèle au plan de la figure 1 et est appelée ici longitudinale. Ce tablier est porté à l'extrémité de la branche amont 10 d'une charpente métallique qui s'étend longitudinalement et dont une branche aval 12 porte un contrepoids non immergeable 14. Cette charpente oscille autour d'un axe horizontal transversal 16 situé approximativement au niveau du bief amont 2. Le tablier 6 présente la forme d'un secteur angulaire d'un cylindre de révolution autour de l'axe 2. Il porte, en saillie sur sa face amont, le corps dudit caisson moteur 18. La paroi aval de ce dernier est constituée par le tablier. Sa paroi amont 20 est cylindrique et coaxiale à la précédente et ses parois latérales 21 sont verticales. Il est muni d'une ouverture basse normalement immergée 22 protégée par une crépine. Une ouverture haute 24 est percée dans sa paroi supérieure 25. Elle est raccordée à une tubulure souple 26 qui est elle même raccordée à une tubulure d'aspiration 27, pour aspirer plus ou moins l'air de ce caisson. Cette aspiration élève plus ou moins le niveau interne de l'eau 28 qui y pénétré~ par l'ouverture basse 22, cette élévation par rapport au niveau du bief amont 2 étant représentée en 29. Le tablier 6 porte en saillie sur sa face amont ledit flotteur 70, qui se compose d'un tube fermé à ses deux extrémités. Ce tube présente un axe transversal, et il est fixé au moyen d'un socle rectangulaire sur le tablier. Le flotteur est situé légèrement au dessus de l'ouverture basse 22. Il a été lesté avant fermeture de ses extrémités au moyen d'un lest ajustable 71. La tubulure 26 est d'autre part raccordée à une tubulure de commande 30 qui est également mise en dépression à partir de la tubulure d'aspiration 27. Elle débouche dans la partie supérieure d'une enceinte 32 d'un capteur 42. La partie inférieure 34 de cette enceinte s'ouvre dans le bief aval 4 qui est ledit bief contrôlé. Cette enceinte présente par ailleurs une ouverture supérieure 36 qui peut être plus ou moins obturée par un pointeau conique 38 à pointe en haut porté par un flotteur 40 qui flotte dans cette enceinte. La section de passage de l'air est d'autant plus faible que l'eau est plus haute dans le bief 4 et par conséquent dans l'enceinte 32. Le niveau de l'eau dans cette enceinte monte plus vite que dans le bief 4 en raison d'une augmentation de la dépression d'air, ce qui accélère la fermeture de l'orifice 32. La tubulure d'aspiration 27 est mise en dépression par une trompe hydraulique d'aspiration 50 par l'intermédiaire d'un diaphragme 52 qui limite le débit d'air. Cette trompe constitue une source de dépression qui pourrait bien entendu être réalisée autrement. Elle comporte une entrée d'eau 54 qui s'ouvre dans le bief amont 2 à travers une crépine au dessous du plus bas niveau propre à permettre un fonctionnement normal de la vanne. Cette entrée alimente un convergent 56. Ce dernier forme, dans le col 57, un écoulement à forte vitesse et à faible pression qui entraine l'air d'une entrée d'air 58 qui communique avec une tubulure d'aspiration 59 dans l'axe du col. L'eau mélangée d'air est reprise par un divergent 60 qui débouche, par une sortie 62, dans le bief aval 4. Les moyens d'aspiration commandée précédemment mentionnés sont constitués par la -source de dépression 50, le capteur 42, le diaphragme 52 et les turbulures 26, 27 et 30. Ils permettent d'obtenir une régulation précise et douce. Grâce à l'utilisation du flotteur 70, cette régulation se rétablit sans intervention lorsque l'alimentation en eau du bief amont recommence après s'être provisoirement tarie. La vanne représentée figure 4 est la même que précédemment et elle fonctionne de la même manière sauf que le capteur 42 est placé dans le bief amont 2 qui constitue donc dans ce cas ledit bief contrôlé. De plus le pointeau 38 est placé avec la pointe en bas de manière à obturer l'ouverture 36 quand le niveau baisse. REVENDICATIONS 1/ Vanne de régulation à dépression d'air comportant - un tablier mobile pesant (6) séparant un bief amont (2) et un bief aval (4), l'un de ces biefs étant un bief contrôlé dans lequel le niveau d'eau est contrôlé, le mouvement de ce tablier présentant une composante verticale pour laisser passer un débit d'eau plus ou moins important, - un caisson moteur (18) pesant porté par ledit tablier et plongeant partiellement dans l'eau dudit bief amont, ce caisson présentant un ouverture basse (22) normalement immergée pour permettre (28) de faire varier le niveau d'eau interne à ce caisson, et une ouverture haute (24) au dessus d'eau interne, - des moyens d'aspiration commandée (27, 30, 40, 50) pour appliquer à ladite ouverture haute une dépression dépendant dudit niveau contrôlé de manière à exercer un effort sur ledit caisson tendant à abaisser ledit tablier, et que cette dépression varie dans un sens correcteur propre à rapprocher ledit niveau contrôlé d'un niveau de consigne, - et un contrepoids (14) appliquant une force élévatrice audit tablier pour permettre un équilibre de celui-ci quand ledit niveau contrôlé est égal audit niveau de consigne, - cette vanne étant caractérisée par le fait que ledit tablier (6) porte en outre un flotteur (70) immergeable dans ledit bief amont (2) pour en recevoir une poussée hydrostatique, le poids et le volume de ce flotteur étant choisis tels que, lorsqu'il est immergé, l'équilibre dudit tablier soit obtenu pour une certaine valeur de ladite dépression dans ledit caisson, et que lorsque ce flotteur est hors d'eau, ladite force élévatrice dudit contrepoids (14) soit à elle seule insuffisante pour s'opposer aux poids desdits tablier, caisson moteur et flotteur, ce flotteur étant disposé légèrement au-dessus de ladite ouverture basse dudit caisson de manière à maintenir cette ouverture immergée et à rendre alois possible l'établissement d'une dépression dans ledit caisson. 2/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre - un axe d'oscillation horizontal (16) transversal par rapport au sens de l'écoulement de l'eau, - et une charpente oscillant autour de cet ate et-présentant une branche amont (10) et une branche aval (12) à l'amont et à l'aval de cet axe, respectivement, - ledit tablier (6) étant porté par cette branche amont de la charpente et présentant.la forme d'un secteur angulaire d'un cylindre de révolution autour de cet axe, - ledit caisson moteur (18) étant porté par ce tablier (6) et présentant une paroi aval constituée par une partie de ce tablier, une paroi amont (20) présentant la forme d'un secteur de cylindre de révolution coaxial en amont de ce tablier, deux parois latérales verticales (21) joignant cette paroi aval à cette paroi amont, et une paroi supérieure (25), - ledit flotteur (70) étant porté en saillie sur la face amont dudit caisson au dessus de ladite ouverture basse (22), - ledit contrepoids (14) étant porté par ladite branche aval (12) de la charpente pour constituer, avec ledit caisson, ledit tablier, ledit flotteur, et ladite charpente, un ensemble oscillant (14, 18, 6, 70, 10, 12) dont le centre de gravité reste proche dudit axe d'oscillation (16), de manière que cette vanne assure une régulation précise et douce tout en étant facile à manoeuvrer.