Procédé de purge automatique et discontinue du canal de décantation d'un dégraveur Le présent brevet comprend un procédé de purge automatique et discontinue du canal de décan tation d'un dégraveur. Il est destiné à s'appliquer par exemple à des prises d'eau secondaires d'aména gements hydroélectriques de haute montagne.
Le dégravage se fait habituellement par passage de l'eau captée dans un canal de décantation, les produits solides ëntrainés dans la prise d'eau s'accu mulant dans une fosse de ce canal ou dans une chambre d'un canal de dérivation, qui comporte un dispositif de purge.
Pour que ce dispositif fonctionne de façon discontinue mais automatique, on a eu re cours pour régir son fonctionnement à la variation d'un niveau d'eau due à l'obturation progressive d'une grille de passage par les produits décantés dans cette fosse ou dans cette chambre, soit que cette variation de niveau agisse, dans celle-ci, sur un flot teur, auquel est suspendu l'obturateur d'un orifice de purge, soit qu'elle détermine l'amorçage d'un siphon de purge.
Dans les installations mettant en oeuvre ce pro cédé, la durée de la purge dépend du temps néces saire pour que la grille en question soit assez débar rassée des produits solides qui l'obstruaient pour per mettre la reprise de l'écoulement, ou du temps pen dant lequel le siphon de purge reste amorcé. La purge peut ainsi prendre fin avant d'être complète.
Le procédé objet d'une des inventions, qui évite cet inconvénient, est caractérisé par le fait qu'il con siste à commander ledit obturateur par un flotteur flottant dans un puits, alimenté par siphonage d'une masse d'eau, reconstituée à intervalles de temps, et à régler la durée d'ouverture de l'obturateur à l'aide d'un dispositif de fuite permanente de ladite masse d'eau.
Le brevet comprend encore une installation pour la mise en #uvre de ce procédé, caractérisée en ce que l'obturateur de purge est constitué par une vanne à secteur hyperéquilibrée bouchant l'entrée d'un ca nal de chasse, qui prolonge le canal de décantation de l'eau de la prise, à déversoir latéral, le contre poids de cette vanne étant lié par câble à un flotteur, dont le poids l'équilibre suffisamment pour la fer mer, flotteur qui est situé dans un puits à fuite permanente, alimenté au moyen d'un siphon par un bassin de même volume utile, de niveau inférieur au déversoir.
Le dessin illustre, à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'installation pour la mise en couvre du procédé revendiqué.
La fig. 1 est une vue en plan d'une première forme d'exécution utilisée dans une installation de prises d'eau secondaires d'un torrent.
La fig. 2 est une vue en coupe, à plus grande échelle, selon la ligne A-B de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe, à plus grande échelle encore, selon la ligne brisée C-D de la fig. 1. Les fig. 4 et 5 sont des vues en coupe, analogues à la fig. 3, d'une deuxième et d'une troisième formes d'exécution.
Dans la première forme d'exécution représentée (fig. 1 à 3), une galerie 1 partant, par exemple, d'une fosse 2, creusée sous le lit d'un torrent 3 et recou- verte d'une grille grossière 4, est aménagée dans une partie rectiligne en canal de décantation 5, de faible pente vers l'aval, jusqu'à une vanne à secteur 6 fer mant ce canal à son arrivée dans une chambre sou terraine 7, ladite vanne 6 étant du type hyperéqui- librée, c'est-à-dire qu'elle est pourvue d'un contre poids tel que la vanne, sous l'effet de ce seul contre poids, a tendance à se déplacer vers la position d'ou verture.
Au-delà de cette vanne à secteur 6, le canal se prolonge en canal de chasse 8, de pente de préfé rence plus forte, continué d'abord en galerie 9 pour rejoindre le torrent à l'aval de la prise d'eau. A l'in térieur de la chambre 7 et peu à l'amont de la vanne à secteur 6, un déversoir latéral 10 du canal de décantation alimente une galerie 11, qui rejoint la galerie d'amenée.
Dans la chambre 7 et sur le côté du canal de décantation opposé au déversoir 10, est aménagé un puits 12 (fig. 1 et 3) dont le fond, de niveau sensible ment inférieur au radier du canal de décantation, peut communiquer par un pertuis 13, fermé par une porte 14, avec une galerie de visite 15. Le puits 12 contient un flotteur 16 suspendu à un câble 17, qui est renvoyé par poulies 18 pour s'attacher au bras 19 du contrepoids 20 de la vanne à secteur 6. Le flotteur 16 a un poids assez grand pour équilibrer, lorsqu'il est à sec, le contrepoids de la vanne à sec teur dans une mesure suffisante pour que cette vanne soit fermée.
Lorsque le puits 12 est rempli d'eau, le flotteur est soulevé et le contrepoids 20 relève la vanne à secteur en déterminant une chasse dans le canal de décantation 5.
Le fond du puits 12, au-dessous du flotteur à sa position basse, comporte une fuite permanente cons tituée par un tube calibré 21 traversant la porte 14 et protégé par un filtre 22 ; un déversoir 23 limite la montée du flotteur dans le puits. Le déversoir 23 et la fuite 21 s'écoulent tous deux dans la galerie 15 servant d'accès au gardien. Au fond du puits 12 débouche un conduit d'écoulement 24 d'un siphon 25 du type s'amorçant automatiquement sous une certaine charge d'eau, situé dans un bassin d'alimen tation 26 de niveau inférieur à celui du déversoir 10 du canal de décantation et dont le volume utile est pratiquement le même que celui du puits 12.
Le remplissage du bassin 26 est assuré de façon continue à petit débit par une horloge hydraulique (fig. 3). Celle-ci est constituée par une cuve 27, par exemple cylindrique, qui repose sur un des murs laté raux du bassin 26 et à laquelle le canal de décan tation est relié par un tuyau légèrement ascendant 28. Ce tuyau s'ouvre dans ce canal à un niveau in termédiaire et débouche dans la cuve sous une grille fine 29. Du côté du bassin, la paroi de la cuve 27 est percée de sorties d'eau calibrées 30.
L'eau captée par la prise, chargée de cailloux, sable, boue, se décante dans le canal 5. Tandis que le déversoir 10 alimente en eau décantée la galerie d'amenée 11, l'horloge hydraulique fournit au bas sin 26 un petit débit d'eau continu. Ce bassin se remplit lentement et lorsque la charge d'eau est suffi sante, le siphon 25 s'amorce et transfère au puits 12 un volume d'eau suffisant pour relever le flotteur 16 jusqu'à ouverture complète de la vanne de chasse 6. Le dépôt solide du canal de décantation est évacué.
Dès que le puits 12 se remplit d'eau, celle-ci com mence à fuir par le tube calibré 21 de fuite perma nente, si bien que, dès désamorçage du siphon 25, le puits 12 commence à se vider ; le flotteur redes cend en permettant à la vanne de chasse de se fer mer d'elle-même.
La fuite permanente du puits 12 étant prévue au-dessous du niveau inférieur atteint par le flotteur 16 lors de la fermeture de la vanne, celle-ci conserve une vitesse de fermeture notable jusqu'à ce qu'elle atteigne son seuil, si bien que sa fermeture est fran che. Sa vitesse d'ouverture dépend du débit du si phon 25 et l'on calculera ce débit de telle façon que cette vitesse ne cause pas un débit de chasse dépas sant le débit d'apport du torrent dans une proportion exagérée afin de ne pas déterminer une crue exces sive à l'aval de la prise. La fréquence des chasses dépend du temps que le bassin 26 met à se remplir, donc du débit des eaux dans le canal de décantation.
La fréquence des chasses dépend donc du débit dé rivé en 10 ; celui-ci étant évidemment fonction des transports solides, on peut en définitive, par un choix judicieux du diamètre des orifices 30 de l'horloge hydraulique, faire dépendre la fréquence des chasses de la quantité de matériaux solides transportés par le torrent.
En pratique, en période de hautes eaux, les chas ses peuvent être d'environ trois par jour, chacune d'une durée d'une dizaine de minutes, ce qui corres pond à une perte d'eau maximum de 2,5 %, environ quatre fois moindre que celle d'un dessableur à purge continue. En période de basses eaux, la fréquence peut tomber à une chasse par semaine et la perte d'eau est alors absolument négligeable.
On remarquera que le mode d'alimentation de l'horloge hydraulique assure que les ajutages 30 de celle-ci ne se bouchent en aucun cas. Ces ajutages sont protégés par la grille fine 29, sous laquelle l'eau arrive par le tuyau ascendant 28, et à chaque chasse d'eau, la baisse brusque de niveau dans le canal de décantation provoque dans ce tuyau un courant de retour, qui nettoie cette grille.
Bien entendu, dans l'installation automatique que l'on vient de décrire, on peut prévoir, en by-pass de l'horloge hydraulique, un conduit (non figuré) reliant le canal de décantation 5 au bassin 26 et comportant une vannette à main, qu'il suffit d'ouvrir pour rem plir ce bassin et provoquer ainsi à volonté une chasse.
Dans la seconde forme d'exécution représentée (fig. 4), on retrouve le bassin d'alimentation 26 et son siphon de vidange 25. Il est séparé du canal de décantation par une fosse 31 à conduit d'évacuation 32, dans laquelle est situé un vase cylindrique 33 dépassant le niveau des plus hautes eaux et compor- tant un tuyau de fond 34 à orifices calibrés de fuite permanente, protégé par une grille fine 35. Au- dessus de celle-ci débouche un tuyau ascendant 36 provenant d'un organe de prise détectant le dépôt solide du canal de décantation.
Cet organe est constitué par un cône métallique creux renversé 37, immergé dans le canal de décan tation 5, situé à l'origine du tuyau 36 et présentant à son sommet tourné vers le bas, un orifice 38 de petite section. En l'absence de dépôt solide, le vase est rempli d'eau jusqu'au niveau de celle-ci dans le canal, le débit de la fuite permanente étant compensé par l'apport du tuyau 36. L'eau, qui pénètre dans le cône 37 et y entraîne des matériaux solides du fait de sa vitesse dans l'orifice 38, se ralentit en raison de l'augmentation progressive de la section et ces matériaux retombent par l'orifice 38 sur le radier du canal de décantation.
Lorsque les dépôts s'accumu lent dans le canal, la retombée des matériaux entraî nés dans le cône 37 finit par boucher l'orifice 38, si bien que le vase 33 n'est plus alimenté et commence à se vider en raison de sa fuite permanente.
Le vase 33 contient un flotteur 39 rattaché par un câble 40, passant sur des poulies de renvoi 41 à une vannette 42 d'un conduit ascendant 43, qui part du canal de décantation 5 à un niveau intermédiaire et débouche au-dessus du bassin d'alimentation 26. Lorsque le flotteur 39 est dans la position haute re présentée, pour laquelle le niveau de l'eau dans le vase est celui de l'eau dans le canal 5, la vannette 42 est fermée. Lorsque au contraire, le vase 33 n'est plus alimenté, l'orifice 38 étant obturé, il se vide sous l'effet de sa fuite permanente et le flotteur 39 descend en ouvrant la vannette 42.
Ceci assure le remplissage du bassin d'alimentation 26 et déclenche le mécanisme décrit: siphonage, levée du flotteur de la vanne de chasse, ouverture de cette vanne et chas se. L'évacuation du bouchon de l'orifice 38 sous l'effet de cette dernière rétablit l'alimentation du vase 33, fait remonter le flotteur 39 et la vannette 42 se referme.
On remarquera que l'installation pourrait fonc tionner de façon répétée, si le bouchon de l'orifice 38 n'était pas éliminé, mais ceci ne peut guère se produire si la chasse a une durée suffisante pour être complète, et l'on a vu ce qui fixe cette durée. Pour que l'installation fonctionne en basses eaux, l'ouver ture de la vannette ne doit pas se produire avant que le niveau dans le vase 33 se soit abaissé au niveau du déversoir 10. Ainsi réglé, le dispositif de com mande est très sensible en basses eaux, mais perd sa sensibilité en hautes eaux.
Dans la troisième for me d'exécution (fig. 5), le dispositif de commande et le détecteur de dépôts sont semblables à ceux qui viennent d'être décrits en référence à la fig. 4. A l'encontre, l'organe d'alimentation est constitué par ce que l'on peut appeler un déversoir oscillant. Il comprend un tube mobile 44, dont le débouché 45 s'élargit et forme un déversoir 46 et qui est raccordé par joint souple 47 à un tuyau 48 provenant du canal de décantation 5.
Le tube 44 est solidaire d'un balancier 49 s'articulant sur des couteaux 50 portés par fers transversaux et il est légèrement hyperéqui- libré par un contrepoids 51, c'est-à-dire que le ba lancier 49, sous le seul effet du contrepoids 51, a tendance à s'incliner du côté du contrepoids 51. Les couteaux sont à un niveau situé au-dessus du bassin 26 d'alimentation. Le balancier 49 est rattaché au flotteur 39, par un câble 52 passé sur une poulie de grand diamètre 53 portée par une potence 54.
Lorsque le vase 33 communique librement avec le canal de décantation 5, le flotteur occupe une position haute et le tube 44 est relevé dans la posi tion représentée, pour laquelle le niveau de l'eau dans ce tube, qui est aussi le niveau de l'eau dans le canal, est au-dessous du niveau du déversoir 46 d'une certaine hauteur, par exemple de l'ordre de dix cm. Quand l'obstruction de l'orifice 38 du cône de détection 37 arrête l'alimentation du vase 33, le flotteur 39 descend et le tube 44 s'incline vers le bas. Le déversement commence dès que le déver soir 46 s'est abaissé au niveau de l'eau dans le canal 5.
Si les bras de levier du déversoir oscillant sont égaux, le remplissage du bassin d'alimentation 26 commence dès que le flotteur s'est abaissé de la hau teur mentionnée ci-dessus. Le choix de cette hauteur détermine la sensibilité du dispositif.
On remarquera que le fonctionnement du détec teur est ici indépendant du niveau de l'eau dans le canal de décantation 5 et que sa sensibilité varie peu entre les niveaux extrêmes.