EP0083800A1 - Barrage for the automatic maintenance of a water level with little energy consumption - Google Patents

Barrage for the automatic maintenance of a water level with little energy consumption Download PDF

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EP0083800A1
EP0083800A1 EP82112052A EP82112052A EP0083800A1 EP 0083800 A1 EP0083800 A1 EP 0083800A1 EP 82112052 A EP82112052 A EP 82112052A EP 82112052 A EP82112052 A EP 82112052A EP 0083800 A1 EP0083800 A1 EP 0083800A1
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EP
European Patent Office
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box
basin
upstream
downstream
water
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EP82112052A
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Gilles Combes
Germain Delage
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Alstom SA
Original Assignee
Alstom SA
Alsthom Atlantique SA
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/205—Barrages controlled by the variations of the water level; automatically functioning barrages

Definitions

  • the present invention relates to a valve separating an upstream basin supplied with water and a downstream basin supplying water, this valve allowing the automatic maintenance of the water level in one of the basins at an adjustable set value.
  • valves fulfilling the desired purpose which include an apron movable around a horizontal axis and which are operated by an adjustable ballast float.
  • An object of the present invention is to provide an automatic level maintenance valve making it possible to pass easily from the adjustment of the upstream level to the adjustment of the downstream level and of adjusting the set value, all either manually or by remote control. , by transmission of a low power signal by means for example of a telephone line.
  • the reference 1 represents the level of an upstream basin and the reference 2 the level of a downstream basin constituting for example two successive reaches of an irrigation channel.
  • the automatic valve shown is intended to maintain a constant upstream or downstream level. It comprises an apron 3 movable around an axis of rotation 4. The apron is secured to the axis of rotation by means of a frame 5 and controls the section for passage of the water above a concrete threshold 27.
  • An upstream box 7A secured to the deck is partially immersed in the upstream basin and a downstream box 7B secured to the frame is partially immersed in the downstream basin.
  • the bottom wall 8A of the box 7A carries a "bottom" opening 9 allowing partial filling of the box.
  • Reference 10 designates a grid to avoid the introduction of waste into the box.
  • Partial filling of the downstream box 7B is obtained by a switching valve 15 which connects said box either to the upstream tank via the pipe 13, or to the downstream tank.
  • the two boxes are connected to a source of compressed air with limited flow 20 by pipes 22, 23A and 23B and by switching valves 28A and 28B which connect either the upstream box or the downstream box to the pipe 22, l 'other box then being connected to the atmosphere.
  • the valves 28A, 28B and 15 are controlled simultaneously.
  • the gas escapes bubble by bubble through a pipe 24, communicating with the pipe 22, and the end 25 of which is immersed in the upstream basin, at a distance d from the level 1 of this basin.
  • the box 7A To adjust the upstream level, (case of the figure), the box 7A is placed, which becomes the regulating case, in communication with the gas source; the other box 7B is passive and acts as a shock absorber, it is brought to atmospheric pressure and the switching valve 15 connects it to the downstream basin. If we want to adjust the downstream level, we put the box 7B, which becomes the regulating box, in connection with the gas source and, via the member 15, in connection with the upstream basin. The box 7A is vented and becomes a damping box.
  • the upstream and downstream walls of the boxes, as well as the deck, are parts of surfaces of revolution around the axis of rotation, so that the hydrostatic thrusts on the walls do not induce no torque. Only the lower walls 8A and 8B of the boxes apply to the mobile frame a thrust proportional to the difference between the heights of water inside and outside the box considered.
  • the frame of the valve is studied so that the center of gravity 12 of the movable assembly is, for an average position of the valve, on the upstream side with respect to the axis of rotation 4 and in the vicinity of the horizontal plane passing through the axis of rotation.
  • the mechanical torque due to the weight of this mobile assembly is balanced either by the hydrostatic thrust on the box 7A when this upstream box is regulating, or by the additional weight of water in the box 7B, when this downstream box is regulating, these forces being proportional to the difference between the upstream level and the level in the box 7A in upstream setting, or else in the difference between the downstream level and the level in the box 7B, in downstream setting.
  • the level in the non-regulating box is equal to the level of the basin in which it is partially immersed, thanks to the simultaneous control of valves 28A, 28B and 15. It only differs during rapid transient modes , due to the limited nature of the water flow that can enter or leave the boxes under a given pressure.
  • the constancy of the level position in the box chosen as the regulating box leads to the maintenance of the corresponding basin at a constant level: in fact by taking the example of adjusting the upstream level, if the level of the upstream basin tends to rise , the level 11A of the water in the box 7A remains fixed, the hydrostatic thrust on the box increases and the valve completely opens the passage between the deck and the threshold 27 resting on the bottom because, due to the position of the center of gravity of the valve, the mechanical torque applied to it by its weight and the hydrostatic thrust is substantially constant whatever the angular position.
  • the level can be adjusted in the chosen basin by simply moving the pipe 24 vertically. Lifting the pipe will increase the level setpoint; pressing it will decrease the value of this setpoint.
  • the vertical movement of the pipe 24 can be carried out manually, or remotely by means of a remote-controlled motor.
  • the pipe 24 can be maintained by a chain 50, fixed by a link or by another according to the distance chosen, to a fixed hook (manual adjustment).
  • the pipe 24 can be fixed by a cable 42 wound on a winch 40 mu by a motor 41 remotely controlled and powered by an autonomous energy source such as a solar cell (setting remote control).
  • the gas pressure can be supplied by a compressed air cylinder which is changed from time to time, or by a compressor activated by an independent energy source, such as a solar cell, or by the pressure difference of l between upstream and downstream basins.
  • the switching valves 15, 28A, 28B can be controlled remotely, allowing the choice of the basin for which it is desired to keep the level constant.
  • the air flows controlled by these valves being very low, they are small and can be controlled by a very low power which will generally be less than 10W.
  • Figure 2 is an alternative embodiment of the device of Figure 1, having a simplified piping and valves.
  • the taps 28A, 28B have been replaced by a single tap 80, which is operated at the same time as the switching tap 15.
  • a simultaneous rotation of a quarter turn of the taps 80 and 15 makes it possible to pass from the constant maintenance of the level of the upstream basin (case of the figure) to the constant maintenance of the level of the downstream basin.
  • FIG. 3 represents an alternative embodiment of an automatic valve, for keeping the upstream or downstream basin at a constant level.
  • the elements common to Figures 1 and 3 have been given the same reference numbers.
  • the boxes 7A and 76 have openings 29A and 29B at their upper part, but the bottoms 8A, 8B are closed.
  • the levels 11A, 11B in the caissons are kept constant this time thanks to a weir 30 fed from the upstream basin by a pipe 31, discharging into the downstream basin, and connected to the low orifices 32A and 32B of the boxes by pipes 33A and 33B.
  • a circulation of water therefore takes place between the upstream basin and the downstream basin via the pipe 31 and the weir 30.
  • a pressure drop diaphragm 35 is placed on the pipe 31, the level 11A is then substantially equal to the level 36 of the weir 30.
  • Switching valves 34A and 34B put either the upstream box or the downstream box in communication with the pipe 31 and the weir 30, the other box then being connected directly to the basin in which it is partially immersed.
  • level 1 in the corresponding basin will also be constant.
  • the level of the basin is adjusted by vertically moving the weir 30, for example as indicated above for the displacement of the pipe 24 of FIG. 1.
  • valves 34A, 34B can be controlled remotely for the choice of the basin for which the level is to be kept constant.
  • FIG 4 shows a valve according to the invention, for maintaining a constant level of a basin, which differs from that shown in Figure 3 in that the boxes are no longer supplied by the upstream basin, but by a pipe 53 from an external basin shown schematically at 52. The rest of the device is unchanged; there is shown the remote control of the setpoint, by winch and motor.
  • the advantage of this variant is that it can partially supply the system with water different from that of the upstream basin, this different water being able to be cleaner, which avoids or reduces the risks of clogging of pipes or valves with solid materials.

Abstract

Vanne séparant un bassin amont (1) et un bassin aval (2) et permettant 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 rotation, caractérisée en ce qu'il comprend un premier (7A) et un second (70) 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. Application à l'irrigation.Valve separating an upstream basin (1) and a downstream basin (2) and allowing the automatic maintenance at a constant and adjustable value of the level of one of the basins, comprising an apron (3) movable around a horizontal axis of rotation (4) and whose rotation about this axis controls the value of the flow from upstream to downstream, said deck constituting a cylinder portion having for axis said axis of rotation, characterized in that it comprises a first ( 7A) and a second (70) box, integral with the deck, respectively partially submerged in the upstream basin and in the downstream basin, means (9, 13, 15) for at least partially filling the boxes, means (20) for keep the level in the first or the second box constant depending on whether you want to keep the level of the upstream basin or that of the downstream basin constant and means (50) for adjusting this constant value. Application to irrigation.

Description

La présente invention est relative à une vanne séparant un bassin amont alimenté en eau et un bassin aval fournissant de l'eau, cette vanne permettant le maintien automatique du niveau de l'eau dans un des bassins à une valeur de consigne réglable.The present invention relates to a valve separating an upstream basin supplied with water and a downstream basin supplying water, this valve allowing the automatic maintenance of the water level in one of the basins at an adjustable set value.

On connaît, par exemple par le brevet FR-A 2.071.299 (Alsthom), des vannes remplissant le but recherché qui comprennent un tablier mobile autour d'un axe horizontal et qui sont manoeuvrées par un flotteur à lest réglable.Is known, for example from patent FR-A 2,071,299 (Alsthom), valves fulfilling the desired purpose which include an apron movable around a horizontal axis and which are operated by an adjustable ballast float.

De telles vannes ont pour inconvénients d'obliger à 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.The drawbacks of such valves are that they have to choose once and for all the operating mode (adjustable from the upstream level or the downstream level), to fix the value of the level to be kept constant at a final value, which is impossible or very difficult to modify.

Un but de la présente invention est de réaliser une vanne de maintien automatique de niveau permettant de passer facilement du réglage du niveau amont au réglage du 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.An object of the present invention is to provide an automatic level maintenance valve making it possible to pass easily from the adjustment of the upstream level to the adjustment of the downstream level and of adjusting the set value, all either manually or by remote control. , by transmission of a low power signal by means for example of a telephone line.

L'invention a pour objet une vanne de maintien automatique d'un niveau avec une faible consommation d'énergie pour commander le débit d'eau d'un bassin amont vers un bassin aval, cette vanne comprenant :

  • - un tablier obturateur porté par une charpente mobile autour d'un axe horizontal de rotation disposé en aval du tablier pour que la rotation de cette charpente autour de cet axe commande la section de passage de l'eau de l'amont vers l'aval, ce tablier constituant une portion de cylindre de révolution ayant pour axe ledit axe de rotation,
  • - et un caisson porté par cette charpente et plongeant dans le bassin dont le niveau doit être maintenu pour que la position angulaire de cette charpente soit commandée par le niveau de l'eau dans ce bassin, ce caisson étant muni d'une ouverture basse de passage d'eau et d'une ouverture haute de passage d'air pour permettre de faire varier une quantité d'eau dans le caisson,
  • - cette vanne étant caractérisée en ce qu'elle comprend un caisson amont et un caisson aval portés par la charpente en amont et en aval dudit axe de manière à être plongés partiellement dans le bassin amont et dans le bassin aval séparés par ledit tablier, respectivement, chacun de ces caissons étant muni desdites ouvertures haute et basse,
  • - et des moyens de réglage de pression communiquant avec ces ouvertures par l'intermédiaire de robinets de commutation de manière à pouvoir fonctionner sur commande alternativement dans un mode de réglage amont et dans un mode de réglage aval, les moyens de réglage commandant le niveau de l'eau dans un caisson "réglant" qui est le caisson amont dans le mode de réglage amont et le caisson aval dans le mode de réglage aval, pour maintenir automatiquement le niveau de l'eau dans un bassin "réglé" qui est celui dans lequel ce caisson plonge, ces robinets de commutation laissant l'eau et l'air passer par les ouvertures de l'autre caisson pour égaliser les niveaux de l'eau dans ce caisson non réglant et dans le bassin non réglé.
The subject of the invention is an automatic level maintenance valve with low energy consumption for controlling the flow of water from an upstream basin to a downstream basin, this valve comprising:
  • - a shutter apron carried by a movable frame around a horizontal axis of rotation arranged downstream of the apron so that the rotation of this frame around this axis controls the cross section of the water from upstream to downstream , this deck constituting a portion of cylinder of revolution having for axis said axis of rotation,
  • - And a box carried by this frame and plunging into the basin whose level must be maintained so that the angular position of this frame is controlled by the level of the water in this basin, this box being provided with a low opening of water passage and a high air passage opening to allow a quantity of water to be varied in the box,
  • - This valve being characterized in that it comprises an upstream box and a downstream box carried by the frame upstream and downstream of said axis so as to be partially immersed in the upstream basin and in the downstream basin separated by said apron, respectively , each of these boxes being provided with said upper and lower openings,
  • - and pressure adjustment means communicating with these openings by means of switching valves so as to be able to operate on command alternately in an upstream adjustment mode and in a downstream adjustment mode, the adjustment means controlling the level of the water in a "regulating" box which is the upstream box in the upstream setting mode and the downstream box in the downstream setting mode, to automatically maintain the water level in a "regulated" basin which is the one in which this box plunges, these switching valves allowing water and air to pass through the openings of the other box to equalize the water levels in this non-regulating box and in the non-regulated basin.

On adopte de plus, de préférence ou selon les circonstances les dispositions suivantes :

  • Chacun desdits caissons présente une section horizontale sensiblement constante sur toute sa hauteur utile et le centre de gravité de l'ensemble fixé à la charpente est placé sensiblement à l'altitude dudit axe de rotation pour que le couple de rotation appliqué à la charpente soit commandé seulement par la différence entre les niveaux de l'eau dans le caisson réglant et dans le bassin réglé.
  • - Les moyens de commande comprennent une source de gaz comprimé à débit limité munie d'une canalisation dont l'extrémité ouverte est plongée dans le bassin amont à une altitude commandée par lesdits moyens de réglage, un robinet de commutation pour relier cette source à l'ouverture haute du caisson réglant, et un organe commutable pour relier l'ouverture basse du caisson aval au bassin amont ou au bassin aval selon que ce caisson est réglant ou non, l'ouverture basse du caisson amont débouchant dans le bassin amont même lorsqu'il est non réglant.
  • - Lesdits moyens de réglage comprennent un déversoir d'eau à altitude réglable, des moyens de remplissage de ce déversoir à débit limité, et des moyens pour relier l'ouverture basse du caisson réglant à ces moyens de remplissage, l'ouverture haute de ce caisson étant ouverte sur l'atmosphère.
  • - Les moyens de remplissage du déversoir comprennent une canalisation débouchant dans le bassin amont, ce déversoir déversant dans le bassin aval.
  • - Les moyens de remplissage du déversoir comprennent un bassin auxiliaire alimenté en eau propre.
  • - L'ouverture basse du caisson non réglant communique avec le bassin non réglé par un circuit équivalent, quant aux pertes de charge, à une ouverture d'aire comprise entre 2 et 0,02% de celle de la surface libre de l'eau dans ce caisson, l'ouverture haute de ce caisson laissant Un passage pratiquement libre à l'air entre l'intérieur de ce caisson et l'air, de manière à réaliser un asservissement temporaire et partiel du niveau du bassin non réglé notamment lors des communications entre réglage amont et réglage aval.
The following provisions are also adopted, preferably or according to the circumstances:
  • Each of said boxes has a substantially constant horizontal section over its entire useful height and the center of gravity of the assembly fixed to the frame is placed substantially at the altitude of said axis of rotation so that the torque applied to the frame is controlled. only by the difference between the water levels in the regulating box and in the regulated basin.
  • - The control means comprise a source of compressed gas with a limited flow rate provided with a pipe, the open end of which is immersed in the upstream basin at an altitude controlled by said adjustment means, a switching tap to connect this source to the '' upper opening of the regulating box, and a switchable member for connecting the lower opening of the downstream box to the upstream basin or to the downstream basin depending on whether this box is regulating or not, the low opening of the upstream box opening into the upstream basin even when 'it is non-regulating.
  • - Said adjustment means comprise a water weir at adjustable altitude, means for filling this weir with limited flow, and means for connecting the lower opening of the regulating box to these filling means, the upper opening of this box being open to the atmosphere.
  • - The filling means of the weir include a pipe opening into the upstream basin, this weir overflowing into the downstream basin.
  • - The means for filling the weir include an auxiliary tank supplied with clean water.
  • - The lower opening of the non-regulating box communicates with the basin which is not regulated by an equivalent circuit, as for pressure losses, to an area opening between 2 and 0.02% of that of the free surface of the water in this box, the upper opening of this box leaving a practically free passage to the air between the inside of this box and the air, so as to achieve a temporary and partial control of the level of the basin not adjusted in particular during communications between upstream and downstream adjustment.

L'invention sera mieux 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 selon l'invention .
  • - la figure 2 est une vue schématique en coupe transversale d'une autre vanne selon l'invention.
  • - la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'une troisième vanne selon l'invention, avec déversoir.
  • - la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'une quatrième vanne selon l'invention avec caisson alimenté par un bassin auxiliaire.
The invention will be better understood from the description given below of the various aforementioned embodiments of the invention, with reference to the appended drawing in which,
  • - Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a valve according to the invention.
  • - Figure 2 is a schematic cross-sectional view of another valve according to the invention.
  • - Figure 3 is a schematic cross-sectional view of a third valve according to the invention, with weir.
  • - Figure 4 is a schematic cross-sectional view of a fourth valve according to the invention with box supplied by an auxiliary tank.

Dans la figure 1, la référence 1 représente le niveau d'un bassin amont et la référence 2 le niveau d'un bassin aval constituant par exemple deux biefs successifs d'un canal d'irrigation.In FIG. 1, the reference 1 represents the level of an upstream basin and the reference 2 the level of a downstream basin constituting for example two successive reaches of an irrigation channel.

La vanne automatique représentée est destinée à maintenir à une valeur constante le niveau amont ou aval. Elle 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 et commande la section de passage de l'eau au-dessus d'un seuil bétonné 27.The automatic valve shown is intended to maintain a constant upstream or downstream level. It comprises an apron 3 movable around an axis of rotation 4. The apron is secured to the axis of rotation by means of a frame 5 and controls the section for passage of the water above a concrete threshold 27.

Un caisson amont 7A solidaire du tablier est partiellement immergé dans le bassin amont et un caisson aval 7B solidaire de la charpente est partiellement immergé dans le bassin aval.An upstream box 7A secured to the deck is partially immersed in the upstream basin and a downstream box 7B secured to the frame is partially immersed in the downstream basin.

La paroi inférieure 8A du caisson 7A porte une ouverture "basse" 9 permettant le remplissage partiel du caisson. La référence 10 désigne une grille pour éviter l'introduction de déchets dans le caisson.The bottom wall 8A of the box 7A carries a "bottom" opening 9 allowing partial filling of the box. Reference 10 designates a grid to avoid the introduction of waste into the box.

Un remplissage partiel du caisson aval 7B est obtenu par un robinet de commutation 15 qui relie ledit caisson soit au bassin amont par l'intermédiaire de la canalisation 13, soit au bassin aval.Partial filling of the downstream box 7B is obtained by a switching valve 15 which connects said box either to the upstream tank via the pipe 13, or to the downstream tank.

Les deux caissons sont reliés à une source d'air comprimé à débit limité 20 par des canalisations 22, 23A et 23B et par des vannes de commutation 28A et 28B qui relient soit le caisson amont, soit le caisson aval à la canalisation 22, l'autre caisson étant alors relié à l'atmosphère. Les robinets 28A, 28B et 15 sont commandés simultanément. Le gaz s'échappe bulle à bulle par une canalisation 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.The two boxes are connected to a source of compressed air with limited flow 20 by pipes 22, 23A and 23B and by switching valves 28A and 28B which connect either the upstream box or the downstream box to the pipe 22, l 'other box then being connected to the atmosphere. The valves 28A, 28B and 15 are controlled simultaneously. The gas escapes bubble by bubble through a pipe 24, communicating with the pipe 22, and the end 25 of which is immersed in the upstream basin, at a distance d from the level 1 of this basin.

Pour régler le niveau amont, (cas de la figure), on met le caisson 7A, qui devient le caissant réglant, en communication avec la source de gaz ; l'autre caisson 7B est passif et joue le rôle d'amortisseur, il est mis à la pression atmosphérique et le robinet de commutation 15 le relie au bassin aval. Si on veut régler le niveau aval, on met le caisson 7B, 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 7A est mis à l'atmosphère et devient caisson amortisseur.To adjust the upstream level, (case of the figure), the box 7A is placed, which becomes the regulating case, in communication with the gas source; the other box 7B is passive and acts as a shock absorber, it is brought to atmospheric pressure and the switching valve 15 connects it to the downstream basin. If we want to adjust the downstream level, we put the box 7B, which becomes the regulating box, in connection with the gas source and, via the member 15, in connection with the upstream basin. The box 7A is vented and becomes a damping box.

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.It results from the assembly that the value of the pressure in the pipes and inside the box chosen as the regulating box is constant and equal to d expressed in meters of water. The position of the body of water inside the regulating box is therefore at the altitude of the end 25, whatever the level in the upstream basin.

Les parois amont et aval des caissons, de même que le tablier, sont des parties de surfaces de révolution autour de l'axe de rotation, de manière que les poussées hydrostatiques sur des parois n'induisent pas de couple de rotation. Seule les parois inférieures 8A et 8B des caissons appliquent à la charpente mobile une poussée proportionnelle à la différence entre les hauteurs d'eau à l'intérieur et à l'extérieur du caisson considéré.The upstream and downstream walls of the boxes, as well as the deck, are parts of surfaces of revolution around the axis of rotation, so that the hydrostatic thrusts on the walls do not induce no torque. Only the lower walls 8A and 8B of the boxes apply to the mobile frame a thrust proportional to the difference between the heights of water inside and outside the box considered.

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.The frame of the valve is studied so that the center of gravity 12 of the movable assembly is, for an average position of the valve, on the upstream side with respect to the axis of rotation 4 and in the vicinity of the horizontal plane passing through the axis of rotation.

Le couple mécanique dû au poids de cet ensemble mobile est équilibré soit par la poussée hydrostatique sur le caisson 7A lorsque ce caisson amont est réglant, soit par le supplément de poids de l'eau dans le caisson 7B, lorsque ce caisson aval est réglant, ces efforts étant proportionnels à l'écart entre le niveau amont et le niveau dans le caisson 7A en réglage amont, ou bien à l'écart entre le niveau aval et le niveau dans le caisson 7B, 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 simultanée des robinets 28A, 28B et 15. Il n'en diffère que pendant les régimes transitoires rapides, en raison du caractère limité du débit d'eau pouvant pénétrer dans ou sortir des caissons sous une pression donnée. Il est apparu aux inventeurs que cette limitation de débit améliorait la stabilité du fonctionnement du système bassin amont- vanne-bassin aval dans le cas ou ces bassins sont des biefs de canaux, et donc la qualité de la régulation. Il convient pour cela, dans le cas où ce débit passe par une simple ouverture à travers une tôle, que l'aire de cette ouverture ait une valeur convenable par rapport à celle de la surface libre de l'eau dans le caisson. Cette valeur dépend de la nature des biefs amont et aval du canal d'irrigation. Elle est généralement comprise entre les limites précédemment indiquées. Dans le cas ou l'eau parcourt un circuit il faut considérer l'aire d'une ouverture qui serait équivalente à ce circuit quant aux pertes de charge.The mechanical torque due to the weight of this mobile assembly is balanced either by the hydrostatic thrust on the box 7A when this upstream box is regulating, or by the additional weight of water in the box 7B, when this downstream box is regulating, these forces being proportional to the difference between the upstream level and the level in the box 7A in upstream setting, or else in the difference between the downstream level and the level in the box 7B, in downstream setting. Recall that the level in the non-regulating box is equal to the level of the basin in which it is partially immersed, thanks to the simultaneous control of valves 28A, 28B and 15. It only differs during rapid transient modes , due to the limited nature of the water flow that can enter or leave the boxes under a given pressure. It has appeared to the inventors that this limitation of flow rate improves the stability of the operation of the upstream basin-valve-downstream basin system in the case where these basins are channel reaches, and therefore the quality of the regulation. It is appropriate for this, in the case where this flow passes through a simple opening through a sheet, that the area of this opening has a suitable value relative to that of the free surface of the water in the box. This value depends on the nature of the diversion bays upstream and downstream of the irrigation canal. It is generally between the limits previously indicated. In the case where water flows through a circuit, it is necessary to consider the area of an opening which would be equivalent to this circuit with regard to pressure losses.

La constance de la position du niveau dans le caisson choisi comme caisson réglant entraîne 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 11A de l'eau dans le caisson 7A restant fixe, la poussée hydrostatique sur le caisson augmente et la vanne ouvre complètement le passage entre le tablier et le seuil 27 s'appuyant sur le fond car, en raison de la position du centre de gravité de la vanne, le couple mécanique qui lui est appliqué par son poids et la poussée hydrostatique est sensiblement constant quelque soit la position angulaire.The constancy of the level position in the box chosen as the regulating box leads to the maintenance of the corresponding basin at a constant level: in fact by taking the example of adjusting the upstream level, if the level of the upstream basin tends to rise , the level 11A of the water in the box 7A remains fixed, the hydrostatic thrust on the box increases and the valve completely opens the passage between the deck and the threshold 27 resting on the bottom because, due to the position of the center of gravity of the valve, the mechanical torque applied to it by its weight and the hydrostatic thrust is substantially constant whatever the angular position.

La rotation inverse de la vanne se produit en cas de baisse du niveau du bassin amont. On obtient ainsi une régulation rapide et précise.The reverse rotation of the valve occurs when the level of the upstream basin drops. This provides rapid and precise regulation.

Le réglage du niveau dans le bassin choisi peut s'effectuer simplement 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 télécommandé.The level can be adjusted in the chosen basin by simply moving the pipe 24 vertically. Lifting the pipe will increase the level setpoint; pressing it will decrease the value of this setpoint. The vertical movement of the pipe 24 can be carried out manually, or remotely by means of a remote-controlled motor.

Par exemple, comme représenté dans la figure 1, la canalisation 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 canalisation 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).For example, as shown in FIG. 1, the pipe 24 can be maintained by a chain 50, fixed by a link or by another according to the distance chosen, to a fixed hook (manual adjustment). Alternatively, as shown in Figure 2, the pipe 24 can be fixed by a cable 42 wound on a winch 40 mu by a motor 41 remotely controlled and powered by an autonomous energy source such as a solar cell (setting remote control).

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, ou par la différence de pression de l'eau entre bassins amont et aval.The gas pressure can be supplied by a compressed air cylinder which is changed from time to time, or by a compressor activated by an independent energy source, such as a solar cell, or by the pressure difference of l between upstream and downstream basins.

De même, les robinets de commutation 15, 28A, 28B peuvent être commandés à distance, permettant le choix du bassin dont on souhaite maintenir le niveau constant. Les débits d'air commandés par ces robinets étant très faibles, ceux-ci sont de petites dimensions et peuvent être commandés par une puissance très faible qui sera en général inférieure à 10W.Similarly, the switching valves 15, 28A, 28B can be controlled remotely, allowing the choice of the basin for which it is desired to keep the level constant. The air flows controlled by these valves being very low, they are small and can be controlled by a very low power which will generally be less than 10W.

La figure 2 est une variante de réalisation du dispositif de la figure 1, présentant une tuyauterie et une robinetterie simplifées.Figure 2 is an alternative embodiment of the device of Figure 1, having a simplified piping and valves.

Les éléments communs aux figures 1 et 2 ont reçu les mêmes numéros de référence.The elements common to Figures 1 and 2 have been given the same reference numbers.

Les robinets 28A, 28B ont été remplacé par un robinet unique 80, qui est manoeuvré en même temps que le robinet de commutation 15.The taps 28A, 28B have been replaced by a single tap 80, which is operated at the same time as the switching tap 15.

Une rotation simultanée d'un quart de tour des robinets 80 et 15 permet de passer du maintien constant du niveau du bassin amont (cas de la figure) au maintien constant du niveau du bassin aval.A simultaneous rotation of a quarter turn of the taps 80 and 15 makes it possible to pass from the constant maintenance of the level of the upstream basin (case of the figure) to the constant maintenance of the level of the downstream basin.

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.FIG. 3 represents an alternative embodiment of an automatic valve, for keeping the upstream or downstream basin at a constant level. The elements common to Figures 1 and 3 have been given the same reference numbers.

Les caissons 7A et 76 possèdent des ouvertures 29A et 29B à leur partie supérieure, mais les fonds 8A, 8B sont obturés.The boxes 7A and 76 have openings 29A and 29B at their upper part, but the bottoms 8A, 8B are closed.

Les niveaux 11A, 11B dans les caissons sont maintenus cette fois constants grâce à un déversoir 30 alimenté à partir du bassin amont par une canalisation 31, déversant dans le bassin aval, et relié à des orifices bas 32A et 32B des caissons par des canalisations 33A et 33B. Une circulation d'eau à donc lieu entre le bassin amont et le bassin aval par l'intermédiaire de la canalisation 31 et du déversoir 30.The levels 11A, 11B in the caissons are kept constant this time thanks to a weir 30 fed from the upstream basin by a pipe 31, discharging into the downstream basin, and connected to the low orifices 32A and 32B of the boxes by pipes 33A and 33B. A circulation of water therefore takes place between the upstream basin and the downstream basin via the pipe 31 and the weir 30.

Un diaphragme de perte de charge 35 est placée sur la canalisation 31 le niveau 11A est alors sensiblement égal au niveau 36 du déversoir 30.A pressure drop diaphragm 35 is placed on the pipe 31, the level 11A is then substantially equal to the level 36 of the weir 30.

Des robinets de commutation 34A et 34B mettent en communication soit le caisson amont, soit le caisson aval à la canalisation 31 et au déversoir 30, l'autre caisson étant alors relié directement au bassin dans lequel il est partiellement immergé.Switching valves 34A and 34B put either the upstream box or the downstream box in communication with the pipe 31 and the weir 30, the other box then being connected directly to the basin in which it is partially immersed.

Le niveau intérieur dans un des caissons étant constant, le niveau 1 dans le bassin correspondant sera également constant.The interior level in one of the boxes being constant, level 1 in the corresponding basin will also be constant.

Le réglage du niveau du bassin se fait en déplaçant verticalement le déversoir 30, par exemple comme indiqué plus haut pour le déplacement de la canalisation 24 de la figure 1..The level of the basin is adjusted by vertically moving the weir 30, for example as indicated above for the displacement of the pipe 24 of FIG. 1.

Comme précédemment, les robinets 34A, 34B peuvent être commandés à distance pour le choix du bassin dont on souhaite maintenir constant le niveau.As before, the valves 34A, 34B can be controlled remotely for the choice of the basin for which the level is to be kept constant.

La figure 4 représente une vanne selon l'invention, pour le maintien à niveau constant d'un bassin, qui diffère de celle représentée dans la figure 3 en ce que les caissons ne sont plus alimentés par le bassin amont, mais par une canalisation 53 à partir d'un bassin extérieur schématisé en 52. Le reste du dispositif est inchangé ; on a représenté la commande à distance de la consigne, par treuil et moteur.Figure 4 shows a valve according to the invention, for maintaining a constant level of a basin, which differs from that shown in Figure 3 in that the boxes are no longer supplied by the upstream basin, but by a pipe 53 from an external basin shown schematically at 52. The rest of the device is unchanged; there is shown the remote control of the setpoint, by winch and motor.

L'avantage de cette variante est de pouvoir alimenter partiellement le système avec une eau différente de celle du bassin amont, cette eau différente pouvant être plus propre ce qui évite ou diminue les risques de bouchage de canalisations ou vannes par des matières solides.The advantage of this variant is that it can partially supply the system with water different from that of the upstream basin, this different water being able to be cleaner, which avoids or reduces the risks of clogging of pipes or valves with solid materials.

Claims (6)

1/ Vanne de maintien automatique d'un niveau avec une faible consommation d'énergie, cette vanne commandant le débit d'eau d'un bassin amont vers un bassin aval, et comprenant : - un tablier obturateur (3) porté par une charpente (5) mobile autour d'un axe horizontal de rotation (4) disposé en aval du tablier pour que la rotation de cette charpente autour de cet axe commande la section de passage de l'eau de l'amont vers l'aval, ce tablier constituant une portion de cylindre de révolution ayant pour axe ledit axe de rotation, - et un caisson (7A, 7B) porté par cette charpente et plongeant dans le bassin dont le niveau doit être maintenu pour que la position angulaire de cette charpente soit commandée par le niveau de l'eau dans ce bassin, ce caisson étant muni d'une ouverture basse de passage d'eau et d'une ouverture haute de passage d'air pour permettre de faire varier une quantité d'eau dans le caisson, - cette vanne étant caractérisée en ce qu'elle comprend un caisson amont (7A) et un caisson aval (7B) portés par la charpente (5) en amont et en aval dudit axe de manière à être plongés partiellement dans le bassin amont et dans le bassin aval séparés par ledit tablier, respectivement, chacun de ces caissons étant muni desdites ouvertures haute et basse, - et des moyens de réglage de pression (40, 42, 50) communiquant avec ces ouvertures par l'intermédiaire de robinets de commutation (28A, 28B, 34A, 34B, 80), de manière à pouvoir fonctionner sur commande alternativement dans un mode de réglage amont et dans un mode de réglage aval, les moyens de réglage commandant le niveau de l'eau dans un caisson "réglant" qui est le caisson amont dans le mode de réglage amont et le caisson aval dans le mode de réglage aval, pour maintenir automatiquement le niveau de l'eau dans un bassin "réglé" qui est celui dans lequel ce caisson plonge, ces robinets de commutation laissant l'eau et l'air passer par les ouvertures de l'autre caisson pour égaliser les niveaux de l'eau dans ce caisson non réglant et dans le bassin non réglé. 1 / Automatic level maintenance valve with low energy consumption, this valve controlling the water flow from an upstream basin to a downstream basin, and comprising: - a shutter apron (3) carried by a frame (5) movable around a horizontal axis of rotation (4) disposed downstream of the deck so that the rotation of this frame around this axis controls the passage section of the water from upstream to downstream, this deck constituting a portion of cylinder of revolution having for axis said axis of rotation, - And a box (7A, 7B) carried by this frame and plunging into the basin, the level of which must be maintained so that the angular position of this frame is controlled by the level of the water in this basin, this box being provided with '' a low opening for the passage of water and a high opening for the passage of air to allow a quantity of water in the box to be varied, - This valve being characterized in that it comprises an upstream box (7A) and a downstream box (7B) carried by the frame (5) upstream and downstream of said axis so as to be partially immersed in the upstream basin and in the downstream basin separated by said deck, respectively, each of these boxes being provided with said upper and lower openings, - And pressure adjustment means (40, 42, 50) communicating with these openings by means of switching valves (28A, 28B, 34A, 34B, 80), so as to be able to operate on command alternately in a mode upstream adjustment and in a downstream adjustment mode, the adjustment means controlling the water level in a "regulating" box which is the upstream box in the upstream setting mode and the downstream box in the downstream setting mode, to automatically maintain the water level in a "regulated" basin which is the one in which this box dives, these switching valves allowing water and air to pass through the openings of the other box to equalize the levels of the water in this non-regulating box and in the non-regulated basin. 2/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que d'une part chacun desdits caissons présente une section horizontale sensiblement constante sur toute sa hauteur utile et d'autre part le centre de gravité de l'ensemble (3, 5, 7A, 7B) fixé à la charpente (5) est placé sensiblement à l'altitude dudit axe de rotation pour que le couple de rotation appliqué à la charpente soit commandé seulement par la différence entre les niveaux de l'eau dans le caisson réglant et dans le bassin réglé.2 / valve according to claim 1, characterized in that on the one hand each of said boxes has a horizontal section substantially constant over its entire useful height and on the other hand the center of gravity of the assembly (3, 5, 7A, 7B) fixed to the frame (5) is placed substantially at the altitude of said axis of rotation so that the torque applied to the frame is controlled only by the difference between the water levels in the regulating box and in the regulated basin. 3/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de réglage comprennent une source de gaz comprimé à débit limité (20) munie d'une canalisation (24) dont l'extrémité ouverte est plongée dans le bassin amont à une altitude réglable, un robinet de commutation (28A, 28B, 80) pour relier cette source à l'ouverture haute du caisson réglant, et un robinet de commutation (15) pour relier l'ouverture basse du caisson aval au bassin amont ou au bassin aval selon que ce caisson est réglant ou non, l'ouverture basse (9) du caisson amont débouchant dans le bassin amont même lorsqu'il est non réglant.3 / valve according to claim 1, characterized in that the adjustment means comprise a source of compressed gas with limited flow (20) provided with a pipe (24) whose open end is immersed in the upstream basin at an altitude adjustable, a switching tap (28A, 28B, 80) to connect this source to the top opening of the regulating box, and a switching tap (15) to connect the bottom opening of the downstream box to the upstream basin or to the downstream basin depending on whether this box is regulating or not, the bottom opening (9) of the upstream box opening into the upstream basin even when it is not regulating. 4/ Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits moyens de réglage comprennent un déversoir d'eau (30) à altitude réglable, des moyens (31, 35, 53) de remplissage de ce déversoir à débit limité, et des moyens (33A, 33B) pour relier l'ouverture basse du caisson réglant à ces moyens de remplissage, l'ouverture haute (29A, 29B) de ces caissons étant ouverte sur l'atmosphère.4 / valve according to claim 1, characterized in that said adjusting means comprise a water weir (30) at adjustable altitude, means (31, 35, 53) for filling this weir with limited flow, and means (33A, 33B) for connecting the bottom opening of the regulating box to these filling means, the top opening (29A, 29B) of these boxes being open to the atmosphere. 5/ Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de remplissage du déversoir comprennent une canalisation (31) débouchant dans le bassin amont, ce déversoir déversant dans le bassin aval.. 6/ Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de remplissage du déversoir comprennent un bassin auxiliaire (52) alimenté en eau propre.5 / valve according to claim 4, characterized in that the filling means of the spillway comprise a pipe (31) opening into the upstream basin, this weir spilling into the downstream basin. 6 / valve according to claim 4, characterized in that the filling means of the spillway comprise an auxiliary tank (52) supplied with clean water. 7/ Vanne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'ouverture basse du caisson non réglant communique avec le bassin non réglé par un circuit équivalent, quant aux pertes de charge, à une ouverture d'aire comprise entre 2 et 0,02% de celle de la surface libre de l'eau dans ce caisson, l'ouverture haute de ce caisson laissant un passage pratiquement libre à l'air entre l'intérieur de ce caisson et l'atmosphère, de manière à réaliser un asservissement temporaire et partiel du niveau du bassin non réglé notamment lors des commutations entre réglage amont et réglage aval.7 / valve according to claim 1, characterized in that the bottom opening of the non-regulating box communicates with the basin not regulated by an equivalent circuit, as for pressure losses, to an area opening between 2 and 0, 02% of that of the free surface of the water in this box, the top opening of this box leaving a practically free passage for air between the inside of this box and the atmosphere, so as to achieve a control temporary and partial of the level of the basin not adjusted in particular during the switching between upstream and downstream adjustment.
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