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MJi:r,:oJ:!#: tHi1SCHï,P'l'IF déposa à .1 t appui il'uno dexiande de BREVET D'INVENTION
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"Dis posi 11± d'obturation applicable aux eYlJt(!t1!f;I do pente d'eau".- La présente invasion concerne un dispositif d'ob-
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turation applicable 'iux i-iystôriirs de pento d'aau et'! .;.,j,e d"an;iu- 1"(31:' une 'armature ovntt.ô'L<µe d,i la j.>:.;i>J,<,: an.ont. l1 '.'!' ..il en plan inclina constituant la pente d'eau.
On connaît déjà, par par la brevet
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françaix 1 341 6SL déposa le Pi'. 1,epterat)rn 1962, das systômes de pente d'eau pour la navigation fluviale. Ces système,,, comportent un canal appelé "rigole" en plan incline reliant un plan d'eau aval (ou bief aval) et un plan d'eau amont (ou bief amont).
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Dans la rigole est niiencé un mas<,,Je mobile Qui retient une certaine masse d'eau sur flotte au Moins un bateau
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tel qu'une péniche. Le masque peut être amene du pla d'eau aval au plan d'eau amont par un engin pousseur mobile le long de la rigole, en entraînant ainsi le bateau porté par le coin d'eau formé entre la rigole et le masque.
On peut ainsi amener aisé- ment le bateau au sommet de la pente d'eau ou vice-versa,
Dans les systèmes de ce genre, il est nécessaire de prévoir un dispositif d'obturation de la partie amont de la gole pour éviter l'écoulement de l'eau du bief amont lorsque le masque redescend vers lebief aval,
La présente invention concerne un dispositif d'obtu- ration de ce genre, offrant des caractéristiques do fonetionne- ment particulièrement favorables pour l'exploitation.
Suivant l'invention, le dispositif d'obturation destina à équiper la partie amont d'une rigole de pente d'eau est carac- térisé en ce qu'il comprend une vanne de garde articulée sur le radier de la rigole autour d'un axe horizontal, les liaisons . prévues lui permettant de se mouvoir entre une position d'ob- turation sensiblement verticale et une position d'éclipsage sensiblement'horizontale, en ce que des moyens d'actionnement hydrostatiques sont prévus pour assurer un éclipsage passif de la vanne, supposée en position haute, pour une différence de pression prédéterminée entre ses deux faces et en ce que d'autres moyens permettent un relevage de la vanne.
L'éclipsage de la vanne de garde est ainsi assuré nécessairement à chaque montée du masque.
De préférence, mais non nécessairement, les moyens de relevage de la vanne sont de deux types :les 'uns commandés à volonté-par un opérateur assurent un relevage actif de la vanne, notamment par modification de la flottabilité de celle-ci, et les autres assurent par action hydrodynamique un relevage passif de la vanne en cas d'écoulement rapide de l'eau de la rigole vers l'aval.
Normalement, les moyens- de relevage passif n'intervien- nent que si les moyens de relevage actif n'ont pas fonctionna ou en cas de fausse manoeuvre.
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Tout risque de vidage il1tempE1- ti r ctu :tal(>.:f"'.:!;rit vers .... 40 .0 0 . le bief aval est ainsi évité.
Selon une réalisation avantageuse de l'invention, la vanne de garde est constituée par un caisson dont la paroi aval est lisse et continue et dont la paroi amont présente des ouver- tures et d'autre part la partie du radier recouverte par la vanne en position d'éclipsage comporte des tuyaux d'injection d'air comprimé. On comprend qu'en injectant de l'air par ces tuyaux, celui-ci pénètre dans le caisson formé par la vanne et assure son relevage.
Selon une autre réalisation intéressante de l'invention, les moyens de relevage passif de la vanne en cas d'écoulement rapide de l'eau de la rigole vers l'aval comprennent un conduit partant du fond du radier, situé en amont de la position d'éclip- sage de la vanne, l'orifice aval de ce conduit débouchant sensi- blement en regard du volume compris entre la vanne supposée en position éclipsée et le fond du radier. La pression de l'eau dans le conduit en cas d'écoulement rapide provoque par action hydro- dynamique le relèvement de la vanne.
D'autres particularités de l'invention résulteront encore de la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, la Fig. 1 est une vue en élévation après coupe I-I de la Fig. 2 montrant un dispositif d'obturation conforme à l'in- vention, la vanne de garde étant en position haute.
La Fig. 2 est la vue en plan correspondante.
Les Fig, 3 à 5 sont des vues analogues à la Fig. 1 mon- trant le dispositif d'obturation suivant diverses hypothèses de fonctionnement. . La Fig. 6 est une vue en élévation avec coupe à plus grande échelle montrant un mode de réalisation industrielle de la vanne et de ses annexes.
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La Fig. 7 est un schéma perspectif avec arrachements du dispositif d'obturation, la vanne étant en position haute.
La Fig. 8 est une vue de détail montrant l'articulation de la vanne.
La Fig. 9 est la coupe IX-IX de la Fig. 8.
La Fig. 10 est un schéma simplifie analogue à la Fig. 1 concernant un dispositif d'obturation comprenant deux vannes de hauteurs différentes.
La Fig. 11 est un schéma analogue correspondant à une autre hypothèse de fonctionnement.
En se reportant aux F'j.g. 1 et 2 des dessins annexés, on voit en 1 le radier de la rigole 2 correspondant à la partie amont d'une pente d'eau dont la partie en déclivité est schématisée en la.
La rigole 2 débouche dans une chambre 3 dans laquelle est montée la vanne de garde 4 qui est articulée autour d'un axe horizontal AA, grâce à des articulations 5 fixées sur une marche 6 de la chambre 3. Cette dernière communique du côté oppose avec le bief' amont 7 dont on voit en 8 le radier, L'ensemble de la rigole 2, de la chambre 3 et du bief amont 7 est bordé par un quai dont le mur est schématisé en 11.
On va maintenant détailler certains éléments de la structure précédente, dans le cadre d'une réalisation particulière.
La chambre 3 constitue un épanouissement de la rigole 2, car elle présente une plus grande largeur et une plus grande profondeur que cette dernière. Les parois de la chambre 3 bordant la rigole 2 constituent ainsi une feuillure transversale 12 et deux feuillures latérales 13 servant de
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butées pour la vanne 4 lorsque celle-ci est en position haute.
Pour assurer l'étanchéité de la fermeture, les feuillures 12 et 13 sont garnies de joints souples et compressibles 14 et
15, formés par exemple de bandes profilées en caoutchouc ou analogue.
La vanne 4 présente une structure en caisson à flottabilité variable. Sa paroi aval 16 est constituée par une plaque lisse, par exemple formée d'un assemblage de tôles rai- dies par des nervures verticales 17 et horizontale 18,
Le sommet de la vanne 4 constitue une coiffe 19 ser- vant à la retenue de l'air et dont la paroi amont plonge dans le niveau N de retenue normale du bief amont 7. La coiffe 19 est percée d'une succession de petits orifices 21 pour l'éva- cuation lente de l'air. La paroi amont 23 de la vanne 4 est percée de larges ouvertures d'entrée d'air, comme il sera vu plus loin.
La chambre 3 est creusée pour former un berceau 20 dans lequel vient se loger la vanne 4 lorsqu'elle est en posi- tion éclipsée 4a, le radier 24 de la chambre 3 étant ainsi à une profondeur supérieure au radie." 1 de la rigole 2.
Dans le radier 24, en amont de la marche 6, sont ménagés d'une part des butées discontinues 25 de réception de la vanne 4 lorsqu'elle est en position d'éclipsage 4a et d'autre part des tu- bes 26 d'insufflation d'air dont les ajutages de sortie 27 sont, par exemple, situés en regard de la partie de la vanne située entre la nervure 18 et la coiffe 19. Les tubes 26 appartiennent aux moyens prévus par l'invention pour assurer un relevage actif de la vanne 4.
Le dispositif d'obturation comprend encore des moyens permettant un relevage passif de la vanne 4 en cas d'é- seulement rapide de l'eau du bief amont 7 vers la rigole 2.
Ces moyens comprennent un conduit 28 partant du bief 7 et se dirigeant vers le sommet 19a de la vanne 4 supposée en position
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d'éclapsage 4a, L'orifice d'entrée 29 du conduit 28 est formé par l'abaissement progressif du radier 8 du bief 7 et son orifice de sortie 31 aboutit au-dessous du sommet 19a. Le conduit 28 est délimite par une traverse 32 en maçonnerie en forme d'aile à section triangulaire à bords arrondis. La tra- verse 32 s'étend d'un quai 11 à l'autre à une profondeur supé- rieure à celle du radier 1 de la rigole 2, mais inférieure à celle du radier 8 du bief amont 7.
Les profils du radier 8 et de la partie en regard de la traverse 32 sont tels que la sec- tion du conduit 28 aille en diminuant de l'amont vers l'aval.
La mise en oeuvre du dispositif d'obturation ainsi constitué est la suivante :
La vanne 4 étant en position haute (Fig. 1) et la rigole 2 étant vide d'eau, l'eau au niveau N du bief amont 7 remplit la chambre 3 et presse la paroi 16 de la vanne 4 contre les butées 14 et 15 des feuillures 12 et 13, Ces bu- tées sont comprimées par la poussée hydrostatique ainsi exer- cée sur la vanne 4 de sorte qu'une obturation étanche du bief amont 7 est ainsi obtenue, avec retenue corrélative du plan d'eau'au niveau N.
On supposera maintenant qu'un engin pousseur non figura fait progresser un volume d'eau 33 le long de la rigole 2 suivant F (Fig. 3). de l'aval vers l'amont;, ce volume 33 portant un ou plusieurs bateaux 34, Au début, le volume 33 est; arrête par la paroi 10 de la vanne 4 de sorte que le niveau d'eau monte dans la rigole 2. Quand la poussée sur la. paroi 16 provenant du volume 33 l'emporte sur la poussée antagoniste de l'eau contenue dans la chambre 3, la vanne 4 amorce sa rotation suivant G autour de l'axe A-A, Le mouvement ainsi amorcé se poursuit de lui-même du fait du
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poids de la vanne, En même temps l'air contenu dans la coiffe 19 s'échappe par les orifices 21.
La vanne 4 vient ainsi reposer sur les butées discontinues 25 du radier 24 en position 4a.La vanne 4 est éclipsée avant que le bateau 34 pénètre dans la chambre 3.
L'engin pousseur n'a donc pas à arrêter son mouvement, il lui suffit éventuellement de ralentir, et le bateau 34 peut mettre qon hélice en route dès que la vanne 4 est éclipsée..
On supposera maintenant qu'un bateau 35 veut se diriger vers l'aval, suivant H (Fig. 4). Si le niveau N est atteint de part et d'autre de la vanne 4, l'engin pousseur étant resté en position haute, le bateau 35 passe sans diffi- culté avec son moteur du bief amont 7 dans la rigole 2. Dans le cas contraire, la vanne 4 étant en position haute, et la rigole 2 étant vide d'eau en aval, il suffit d'attendre la remontée du coin d'eau avec l'engin pousseur, la vanne 4 passant d'elle-même en position d'éclipsage à un certain moment, comme il a été vu.
Lorsque l'engin pousseur amorce sa descente avec le volume d'eau 36 portant le bateau 35, il est nécessaire de provoquer le relèvement de la vanne 4 pour empêcher la vidange du bief amont 7 dans la rigole 2. On obtient ce relèvement en insufflant de l'air comprimé par les ajutages 27 des tubes 26 dans le caisson formé par la vanne 4. L'air entre en effet dans celle-ci par les ouvertures de la paroi 23. La poussée hydrostatique exercée sur la vanne 4 dont la flottabilité est ainsi modifiée, provoque son relèvement suivant K. Une partie de l'air s'échappe de la vanne 4 pendant ce mouvement, notam- ment par les orifices 21.
Mais la continuation et l'accéléra- tion de la descente de l'engin pousseur a pour effet de créer une surpression d'eau sur la face amont ,de la paroi 16. Cette surpression contribue à la continuation du mouvement de relevage de la vanne 4.
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Lorsque cette dernière est complètement redressée, l'air res- tant dans le caisson continue de s'échapper par les orifices 21. Un nouvel abaissement de la vanne redevient donc possible lors de la remontée ultérieure de l'engin pousseur.
Si, par suite de la non-arrivée de l'air comprimé par les tuyaux 2b, l'engin. d'entraînement du masque continuait sa descente sans que la vanne 4 se soit relevée, le conduc- teur de cet engin en serait immédiatement averti par un aéver- sement d'eau se produisant par dessus le masque de retenue du coin d'eau, ce déversement allant en s'accentuant. Le conduc- teur devrait alors arrêter sa descente et éventuellement remonter.
Si par suite d'une défaillance peu vraisemblable du conducteur, l'engin d'entraînement continuait malgré tout sa descente, la vidange du bief amont 7 dans la rigole 2 ne pour- rait se prolonger en raison du relèvement spontané de la vanne 4, supposée en position éclipsée 4a au début de la descente
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En effet, dans cette hypothèse, le niveau de l'eau dans le bief 7 et la chambre 3 au lieu de se maintenir en N, s'établit suivant une line de pente P, Q, R.
L'écoulement au-dessus de la vanne 4 devient de plus' en plus rapide tandis que l'épaisseur de la lame d'eau qui la recouvre va en diminuant. Parallèlement, l'eau tendant à pénétrer par l'orifice 29 du conduit 18 crée une surpression dans ce conduit par un phénomène analogue à celui que l'on observe dans un tube de Pitot.
Sous la traverse 32 et sous la vanne 4, le débit qui s'écoule est très faible, car il correspond à des fuites peu importantes. Il est donc très lent, de sorte que la,
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pression régnant au niveau de l'orifice 29 règne également au-dessous de la vanne 4'
La pression diminuant sur la face supérieure de la vanne en position éclipsée 4a pendant qu'elle augmente sur sa face inférieure, un mouvement de redressement suivant K de la figure 4 va s'amorcer, à condition que la prépondérance à l'abaissement due au poids de la vanne ne soit pas excessive.
Ce mouvement une fois amorcé (comme le montre la Fig. 5) tend dès lors à s'accentuer lorsque la vanne est poussée par le courant d'eau. Un choc de la vanne contre les feuillures 12 et 13 tend à se produire. Ce choc est amorti par l'élasticité des butées 14 et 15, et s'il y a lieu par des amortisseurs de choc non figurés.
L'expérience a montré que le fonctionnement des moyens de sécurité ainsiprévus est particulièrement sûr
Dans une forme d'exécution particulière (Fig. 6 à 9) la paroi aval 16 de la vanne 4 est droite et les nervures 17 sont prolongées par des pattes 37 qui sont engagées dans des chapes 38 fixées sur une cornière 39 bordant la marche 6 et retenue elle-même par des pattes de scellement 40.Les articulations sont assurées par des systèmes 41 de boulons et d'écrous. Dans cette variante, le sommet 19 de la vanne 4 est droit et les orifices 21 sont rassemblés au voisinage de l'angle de celui-ci opposé à la paroi 10, L'espace juste suffisant à la rotation de la vanne 4 est réservé entre la coiffe 19 et la traverse 32.
On voit ainsi que la construction de la vanne de garde 4 est simple et peu onéreuse.
Suivant'une varianto, convenant lorsqu'on recherche un degré de sécurité encore plus grand, vis-à-vis du danger de vidange du bief amont 7 dans la rigole 2, il est prévu de
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='.?'mZ':" .v,'-::5.:.x"'! r...?û le Montre la réalisation des Fig. 10 et 11.
,-.a;., cette : i::be le dispositif d'obturation du bief amont 7 :9P:pT:' v8"1'. deux vs-nms t=e .:ara$ échelonnées 1.A, 43 du genre pr6'Z6d0.nt mais. Je hauteurs <àifflli"entes, la vanne la moins 1:1.utz II.A <µtant 1';. plus proche de la rigole 2. Par exemple la vaa.,i5 4 peut avoir une hauteur h de l,50 m et la vanne 4B uns hauteur H de 4,50 m, ces deux vannes étant séparées d'une distance D de, par exemple, 105 m.
Jans ces conditions, lorsque l'engin pousseur appro- che de l'extrémité supérieure de la rigole 2, la déformation du coin d'eau 33 poussé par le masque et dont la pointe vient
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s?ècraser successivement devant la vanne l.t1 puis devant la vanne 4B, n'entraîne qu'une faible variation de la hauteur de l'eau devant le masque. Ce résultat est assuré par le volume de compensation ménage entre les deux vannes 4A, 4B (Fig. 11). DE ce fait, il n'est pas nécessaire de prévoir un élargissement du plan d'eau au niveau du bief amont ce qui limite les dépenses de génie civil.
Selon une autre variante encore;, il est prévu de régler la flottabilit de la vanne 4 au moyen de flotteurs auxiliaires 41a (Fig. 6) fixés dans le caisson formé par la vanne.Les flotteurs 41 peuvent être régies en hauteur. Ils peuvent aussi être plus ou moins remplis d'eau, à la manière
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de ballasts. Ceci permet d'ajuster la valeur de la différence i (Fig. 3) entre les niveaux aval et amont des plans d'eau qui provoque l'éclipsage de la vanne suivant G lors de la @ remontée du coin d'eau.
Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux réalisations décrites et qu'on peut apporter à celles-ci des variantes, dans le cadre des revendications.
Ainsi, les joints d'étanchéité coopérant avec la vanne 4 pourraient être portés par la paroi 16 de celle-ci.
De même plus de deux vannes peuvent être disposées en série dans une réalisation du genre des Fig. 10 et 11.