VANNE HYDRAULIQUE AUTOMATIQUE

La présente invention concerne le domaine des techniques hydrauliques et peut être 5 utilisée pour la fermeture des voies d'eau dans les barrages et les jetées ou pour la régulation du niveau de l'eau dans les bassins et les rivières.

On connaît un dispositif permettant de réguler le niveau de l'eau dans un bassin. Ce dispositif est composé d'une cloison installée sur l'arête de débordement d'un des 0 déversoirs et est formé au moins d'un seul bloc pouvant se détruire facilement ou bien culbuter suivant une pression de l'eau calculée par rapport au niveau maximum du bief amont (NBSmax) après de grandes crues tel que décrit dans RU 2080433. Ce dispositif présente le défaut d'être difficile à reconstruire.

5 On connaît aussi l'utilisation de vannes à clapets pour la fermeture des ouvrages hydrauliques, vannes possédant un panneau avec un axe de rotation horizontal installé sur le socle de l'ouvrage (Mémento de techniques hydrauliques, M., Selkhoizdat, 1955, p. 699, schémas 26-29). Cette vanne est commandée au moyen de dispositifs supplémentaires - treuils, commandes manuelles, leviers, etc. - exigeant un gros travail 0 d'installation et d'entretien.

Une vanne automatique se présentant sous la forme d'un panneau plat pivotant sur un axe horizontal et venant reposer sur un socle à un certain niveau du bief amont est elle aussi bien connue de SU 18291. Cette vanne a pour défaut de posséder un très 5 grand nombre de leviers, de tringles, d'étais et de charnières, tous soumis à une grande humidité, ce qui réduit leur durée d'utilisation et rend leur fonctionnement peu efficace et aléatoire en cas de mauvaise maintenance. Les évaluations montrent par ailleurs que cette vanne ne peut pivoter automatiquement en position fermée et lorsqu'elle s'v trouve, elle n'est pas stable, car la béquille, qui entre dans sa construction et qui 0 possède une charnière centrale, fonctionne sous compression. Si elle n'est paε parfaitement droite, elle entraîne le déclenchement de la vanne. Cette vanne présente aussi le défaut de ne pouvoir être installée que sur le niveau du bief amont, et le réglage ne peut se faire sur l'autre niveau.

On connaît encore une vanne hydrotechnique composée d'une construction en un seul bloc pouvant pivoter sur un axe de rotation horizontal situé sur un socle. Cette construction a la forme d'un prisme triangulaire vide, dont les deux plus petits côtés sont orientés vers le socle du côté du bief amont, le grand côté possédant deux ouvertures comme décrit dans SU 636321. La vanne fonctionne à la façon d'un flotteur qui coule au moment du remplissage du caisson intérieur du prisme.

Cette vanne permet de garantir automatiquement le niveau d'eau exigé, mais se révèle très instable en position ouverte lorsqu'elle est soumise aux courants. Par ailleurs, son fonctionnement dépend du niveau du bief aval qui, comme il se veut, est le niveau de référence. La disposition des ouvertures par lesquelles l'eau accède à l'intérieur de la vanne peut entraîner son fonctionnement dans des conditions exceptionnelles, l'eau pouvant déborder par-dessus l'arête de débordement du prisme.

La présente invention vise donc à proposer une vanne hydraulique ne présentant pas les inconvénients de l'état de la technique, permettant notamment de garantir en toute sécurité le bon fonctionnement de la vanne et d'éviter que le niveau du bief amont ne dépasse la cote fixée.

A cet effet, la présente invention a pour objet une vanne hydraulique automatique se présentant sur la forme d'un panneau, caractérisé en ce que le panneau pouvant pivoter autour d'un axe horizontal, fixé aux piliers installés sur un déversoir, possède un caisson dit actif, ménagé principalement au-dessus de l'axe de pivotement dans la partie supérieure du panneau ainsi qu'un conduit de prise d'eau ménagé dans la partie supérieure du panneau au-dessus du caisson dit actif, ledit caisson dit actif possédant des orifices de drainage du côté du bief aval et étant en communication avec le conduit de prise d'eau tandis que des moyens formant contrepoids sont prévus dans la partie inférieure du panneau, au-dessous de l'axe de pivotement de celui-ci, maintenant la vanne en position inclinée de fermeture, de telle sorte que, lors d'un débordement en amont, le remplissage du caisson actif provoque le basculement de la vanne et sor maintien en position horizontale contre la force exercée par les moyens forman' contrepoids, lesdits moyens formant contrepoids rappelant de manière automatique er position fermée la vanne lors de l'arrêt du débordement et la vidange du caisson actif.

Ainsi de manière très avantageuse, lorsque la vanne est fermée et qu'il y a débordement par-dessus l'arête de débordement de la vanne, le caisson actif se remplit, et le débordement continue puis une fois le caisson actif rempli, la vanne s'ouvre par pivotement autour de son axe et se maintient en position horizontale, laissant l'eau s'écouler. Lorsqu'il n'y a plus de débordement, le caisson actif se vide, la vanne reprend automatiquement la position fermée grâce aux moyens formant contrepoids, entraînant la vanne en pivotement.

Dans des conditions concrètes d'exploitation, on peut installer une plaque permettant de faire fonctionner la vanne dans Ia position nécessaire.

La vanne, conformément aux particularités techniques décrites ci-dessus, empêche de façon automatique que le niveau de l'eau dans le bassin, barrage, rivière ne dépasse la cote maximale du niveau du bief amont, ceci en l'absence de toute opération cinématique, son entière automaticité et son fonctionnement ne dépendent que du niveau de l'eau dans le bief amont et rendent ainsi le système très fiable. Ceci est particulièrement important, car les dysfonctionnements des vannes traditionnelles dues à une erreur humaine ou à une panne mécanique sont souvent la cause de ruptures de barrages, et d'inondations.

En effet, les vannes habituelles nécessitent un approvisionnement en énergie électrique, des mécanismes de levage, du personnel pour les faire fonctionner. Dans des conditions extrêmes d'inondation, l'électricité peut être coupée, les mécanismes de levage peuvent s'enrayer, le personnel peut se montrer négligeant et indiscipliné, l'accès aux vannes peut se révéler impossible, etc..

La vanne selon l'invention peut être installée dans des régions reculées qui ne soni pas approvisionnées en électricité ou éloignées des localités, car elle n'exige aucun entretien important et fonctionne automatiquement. Le barrage peut être équipé d'une grande quantité de vannes et la périodicité de leur fonctionnement et le nombre de vannes en fonctionnement peut être choisi à chaque niveau conformément au> possibles inondations et aux restrictions des niveaux et du débit.

On décrira maintenant l'invention plus en détails en référence aux dessins dans lesquels :

La figure 1 présente une vue de côté de la vanne selon l'invention en position fermée ;

La figure 2 représente une vue de côté de la vanne en position ouverte ;

La figure 3 représente une vue frontale de la vanne du côté du bief amont ;

Les figures 4a, 4b, 4c, 4d et 4e représentent respectivement des vues de côté de la vanne à différentes phases de fonctionnement ; et

La figure 5 représente une vue de côté de la vanne en fonctionnement.

La vanne hydraulique automatique selon l'invention possède un panneau P installé sur des axes 1 , le panneau étant monté entraînable en pivotement autour desdits axes 1. Ces axes 1 sont fixés aux piliers 2 d'un déversoir de barrage.

Ce panneau P possède au moins une cavité de remplissage et une prise d'eau pour remplir ladite cavité. Ce panneau P possède ainsi une armature supérieure 3 et une armature inférieure 4, entre lesquelles sont disposés des caissons.

Un premier caisson dit caisson actif 5 (cavité de remplissage), ménagé principalement au-dessus de l'axe de pivotement du panneau, est composé de sections communicant les unes avec les autres par des orifices 6 ménagés dans des parois de séparation définissant les sections et possède des orifices de drainage 7 dans chacune des sections de la face inférieure 4 du panneau P, c'est à dire du côté du biel aval. Le caisson actif 5 est ménagé généralement de manière à s'étendre au-dessus de l'axe de pivotement du panneau mais il peut être ménagé de manière à s'étendre également en partie au-dessous dudit axe sur la partie inférieure du panneau P.

Le caisson actif 5 communique, au travers de l'ouverture 8, avec un conduit de prise d'eau 9, ménagé dans la partie supérieure d'extrémité du panneau P et qui possède une plaque 10 permettant de régler la hauteur et la taille des ouvertures de prise d'eau 11 du conduit de prise d'eau 9.

Un caisson dit passif 12, ménagé au-dessous de l'axe de pivotement du panneau P peut dans toute sa longueur s'appuyer sur le socle du barrage 13 de façon à ce qu'en position fermée comme cela est visible également à la figure 4a, le panneau soit incliné vers Ie bief aval. Le caisson passif 12 possède en outre une masse formant contrepoids 14. L'extrémité inférieure du panneau P peut ne pas être conformée sous forme d'un caisson, en ce cas les moyens formant contrepoids sont simplement fixés sur la partie inférieure du panneau P.

Le caisson passif 12 peut posséder autant de sections que le caisson actif 5 et chaque section peut être équipée d'un contrepoids. L'angle d'inclinaison du panneau P est calculé suivant la somme des moments.

La surface des orifices de drainage 7 du caisson actif 5 est beaucoup moins importante que la surface des ouvertures de prise d'eau 11 du conduit de prise d'eau 9.

Le volume du caisson actif 5 et le poids du moyen formant contrepoids 14 sont définis à partir du calcul prenant en compte les dimensions concrètes du panneau P, l'écoulement ou chute maximal et la taille de la travée à barrer.

La vanne fonctionne de la façon suivante. Comme cela est visible aux figures 4a et

5, la vanne est fermée, il n'y a pas de débordement, le niveau normal de soutenance NNS est représenté. Le maintien de la vanne en position fermée (lorsque le panneau s'appuie sur le socle du barrage) est garanti par le fait que la résultante R des forces hydrostatiques, du contrepoids et du poids de la vanne crée le moment M+ maintenani ^• la vanne en position fermée.

A la figure 4b, la vanne est toujours fermée mais il y a débordement par-dessuï l'arête de débordement 50, constituée par le bord supérieur du caisson actif 5 de Ic

vanne. En effet, la vanne se maintient en position fermée lors du débordement du courant par-dessus l'arête de débordement 50 de la vanne jusqu'à ce que l'eau ne commence à remplir le caisson actif 5 en passant d'abord par l'ouverture de prise d'eau 11 du conduit de prise d'eau 9 pour atteindre, par l'orifice 8, le caisson actif 5 comme on peut le voir à la figure 4c dans laquelle le caisson actif 5 se remplit, tandis que le débordement continue.

L'installation de la plaque 10 du conduit de prise d'eau 9 correspond à la cote maximale établie de l'eau dans le bassin ou niveau maximal du bief supérieur NBSmax.

Une fois le caisson actif 5 rempli, la somme des moments des forces hydrostatiques et du poids de la vanne avec le contrepoids 14 devient négative, c'est à dire que le moment de chute M- (indiqué sur la figure 5) devient supérieur au moment de maintien M+, la vanne pivote autour de ses axes 1 et vient passer en position horizontale et s'y maintient, s'ouvrant au courant au-dessous, comme au-dessus de la vanne comme on peut le voir à la figure 4d.

La couche d'eau au-dessus du barrage et le poids de l'eau dans le caisson actif 5 maintiennent la vanne entre les piliers 2 en position ouverte.

Lorsque le niveau de l'eau dans le bassin baisse, jusqu'à atteindre un nouveau niveau maximal du bief supérieur représenté par C, le débordement par-dessus la vanne cesse peu à peu et le caisson actif 5 se vide par les orifices de drainage 7. La somme des moments des forces devient positive et oblige le panneau P de la vanne à revenir en position fermée. Il n'y a plus de débordement, le caisson actif 5 s'est vidé, la vanne reprend automatiquement la position fermée.

L'invention n'est bien entendu pas limitée à l'exemple décrit mais couvre également toutes les variantes couvertes par les revendications.