Vanne autonome à moteur-couple hydraulique La présente invention se rapporte à une vanne autonome à moteur-couple hydraulique, notamment pour prises d'eau automatiques, désableurs, dégra- veurs ou autres ouvrages hydrauliques.
Cette vanne est caractérisée en ce qu'elle com prend en regard d'un cadre de pertuis cylindrique à axe horizontal un équipage basculant composé d'un levier rotatif autour dudit axe, avec le tablier de la vanne à une extrémité et un organe de ma noeuvre à l'extrémité opposée, cet organe compor tant un auget équipé d'un siphon de vidange adapté à s'amorcer dans la position active abaissée de l'auget.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de la vanne faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique en coupe longitudinale de la première forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en plan correspondante. La fig. 3 est une vue schématique du cadre de pertuis vu d'aval.
La fig. 4 est une vue de détail en coupe suivant la ligne IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue de détail en coupe suivant la ligne V-V de la fig. 3.
La fig. 6 est une vue de détail du seuil, en coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 3.
Les fig. 7 à 10 sont des vues schématiques mon trant quatre phases successives du fonctionnement. La fi-. 11 est une vue schématique, similaire à la fig. 1 de la deuxième forme d'exécution. La fig. 12 est une vue de détail à plus grande échelle et en coupe. La fig. 13 est une vue de détail à plus petite échelle de l'auget avec son siphon. Les fig. 14 à 20 montrent des phases successi ves du fonctionnement progressif.
La vanne représentée aux figures 1 à 10, mon tée en regard d'un pertuis ménagé entre un radier 1 et un masque 2 est une vanne secteur compre nant un tablier cylindrique 3, au bout des bras 4 d'une paire de leviers solidaires d'un axe d'articula tion 5 qui est monté à rotation dans des paliers ou chaises 6. Un moteur-couple hydraulique est cons titué par un auget 7 monté en bout des bras plus courts 4' desdits leviers.
Un siphon 8 partant d'un point bas de l'auget (celui-ci étant dans la position relevée visible sur la fig. 8) comporte un coude situé sensiblement à la hauteur du bord inférieur 9 de l'orifice de l'auget et une branche descendante ter minée par un bec verseur 10 dont l'ouverture peut éventuellement être réglable. Un trou de fuite 10' de section réduite peut être ménagé en outre au départ du siphon ou en un autre point bas de l'auget.
Le tablier cylindrique 3 coopère avec un cadre fixe bordant l'entrée du pertuis (fig. 3) composé de deux montants cintrés 11 et 12 partant d'un seuil 13 et aboutissant à une traverse supérieure 14. La tra verse supérieure (fig. 4) de ce cadre fixe comprend une cornière 15 sur la face verticale de laquelle est fixée par soudure par exemple une barre porte- joint 16 de section en trapèze rectangle, sur la face oblique 17 de laquelle est appliquée, au moyen d'un serre-joint 18, un joint de caoutchouc plat 19 avec une lèvre 20 que la pression hydrostatique tend à appliquer contre le tablier 3.
L'aile horizontale 22 de la cornière 15 porte un déflecteur 23 constitué par une plaque dont le bord antérieur 24, se place à une faible distance, de l'ordre de quelques milli mètres par exemple du tablier 3.
Les montants gauche et droit 11, 12 du cadre fixe (fig. 5) sont formés par des profilés en U 25 - 26, convenablement cintrés, portant sur leur face aval en regard du tablier 3 des joints de caout chouc plat 27 - 28 montés avec des presse-joints respectifs 29 - 30 d'une manière exactement con forme au joint 19 d'étanchéité frontale. Des tôles déflectrices 31 - 32 de forme profilant le pertuis, fixées sur les faces intérieures des profilés 25 - 26 avancent ici encore à proximité du tablier.
L'identité de constitution des étanchéités laté rales et frontales permet de supprimer les fuites aux angles supérieurs du pertuis, en y facilitant les rac cords. On peut même, si on le désire, réaliser en une seule pièce les joints des trois côtés.
Le seuil du cadre fixe (fi-. 6) est constitué par un profilé 35 en H dont le canal supérieur com porte une garniture de caoutchouc 36 maintenue entre un porte-joint profilé 37 et un presse-joint 38.
Cette, garniture de caoutchouc peut être rem placée par une garniture métallique souple.
La vanne ainsi constituée est équipée enfin d'un accessoire de commande susceptible de déverser dans l'auget une certaine quantité d'eau chaque fois qu'il est nécessaire d'obtenir le fonctionnement de la vanne. Cet accessoire que l'on n'a pas représenté peut être d'un type quelconque, connu en soi vanne électromagnétique, discriminateur d'engrave- ment, collecteur de déversement, etc...
L'ensemble constitué par le tablier 3, le levier 4 - 4' et l'auget 7 est établi de manière à avoir, à vide, un couple naturel prépondérant dans le sens de la fermeture et suffisant pour assurer la ferme ture à l'encontre de l'ensemble des couples de frot tement. La vanne étant donc libre, elle fermera (fig. 1).
Lorsque l'auget est rempli d'eau jusqu'au cen tre (fi-. 7) le couple d'ouverture ainsi obtenu dit couple-moteur ou couple d'auget devient supé rieur à la somme du couple de déséquilibre à vide ou de prépondérance à la fermeture et à l'en semble des couples de frottement qui comprennent le frottement mécanique sur les paliers, le frotte ment des joints d'étanchéité correspondant à l'adhé rence des joints sous la presse hydrostatique, ainsi que le frottement des matériaux solides contre le tablier en cas d'engravement du pertuis. Le couple de frottement des étanchéités est en général le plus important.
Au moment désiré de fonctionnement de la vanne on procède au remplissage de l'auget par l'ac cessoire de commande non représenté jusqu'au mo- ment où le couple d'auget devient prépondérant et où la vanne décolle et s'ouvre (fig. 7).
L e réglage de position du siphon est tel que l'auget étant basculé le siphon s'amorce et com mence de vidanger le contenu de l'auget (fig. 8).
La vanne étant ouverte et le siphon amorcé, la durée de chasse, c'est-à-dire d'ouverture de la vanne, est déterminée par le temps que met le siphon pour vidanger l'eau en excédent pour éta blir l'équilibre des deux organes de la vanne : l'ob turateur d'une part, et le moteur couple d'autre part. La quantité d'eau correspondant à l'excédent de couple étant évacuée et le siphon étant amorcé, c'est l'eau équilibrant le couple de prépondérance qui s'évacue. Le couple de prépondérance à la fer meture n'étant plus équilibré, la vanne se ferme (fi-. 9). La vanne étant fermée (fi-. 10), le siphon continue d'évacuer l'eau de l'auget et la vanne se serre sur le seuil jusqu'au désamorçage du siphon.
On voit que la vanne ainsi constituée ne com porte aucun organe mobile auxiliaire, aucune arti culation, pas de poulie, levier, câble, flotteur, ren voi, ce qui réduit les frottements parasites au mini mum. Seuls les deux paliers de la vanne sont à graisser. Tous les organes sont statiques et réglés une fois pour toutes sans possibilités de déréglage.
La continuité de l'étanchéité sur trois côtés limite les risques de fuites aux angles de part et d'autre du' seuil.
Les déflecteurs 24, 31, 32 protègent les étan chéités contre les impacts de solides. Les garnitures ont une durée beaucoup plus grande que dans les vannes secteur ordinaires, étant constamment, soit immergées, soit en milieu humide et protégées de la lumière.
Il y a lieu de noter par ailleurs que le joint (frontal et latéral) peut se démonter entièrement de plein pied et sans avoir à lever la vanne, les ouvra ges amont étant vides bien entendu.
La vanne est d'une complète autonomie, toute l'énergie de manaeuvre est prélevée sur place sans aucune nécessité d'adduction de force motrice ex térieure.
La vanne: est très économique: si on la compare à une vanne classique à commande hydraulique par flotteur obturant un pertuis de mêmes dimensions, l'économie sur la vanne proprement dite, en poids et donc en prix, comme sur les ouvrages de Génie civil associés, est de l'ordre du quart du coût de la solution classique.
La vanne décrite permet en outre, dans la réa lisation de bassins de dégravement ou de décanta tion, de s'affranchir de toute sujétion de profondeur des bassins pour réaliser des dégraveurs avec forte pente de radier, donc évacuation rapide des maté riaux, ou avec murs plongeants , ouvrages desti nés à interdire en cas d'incident l'entrée des maté riaux dans les ouvrages d'adduction aval, et dont la construction nécessite une profondeur suffisante des bassins.
Dans ce cas, le remplacement par la vanne décrite, des vannes de surface obturant toute la hauteur du bassin et commandées par flotteur permet une économie particulièrement importante cette économie atteint par exemple, pour l'ensemble vanne proprement dite et Génie civil de la chambre de vanne, les trois quarts du coût de la solution classique pour un bassin de 3 mètres de profon deur à l'aplomb de la vanne.
Ce type de vanne présente cependant l'inconvé nient d'être d'un fonctionnement brutal, ce qui rend difficile son utilisation, sans complications en général prohibitives, (amortisseurs) pour des dimen sions supérieures à 0,7 X 0,40 mètre par exemple. On peut noter en outre que le temps de chasse est relativement court (de l'ordre d'une à deux minu tes) et fonction des dimensions des joints et de la hauteur hydrostatique, un réglage étant toutefois possible en faisant varier la largeur des joints et en modifiant l'ouverture du bec de siphon.
Ces inconvénients sont évités dans la forme de réalisation représentée aux fig. 11 à 20.
L'organe de manoeuvre comporte ici encore un auget mobile à siphon 50 monté sur un levier 4 - 4' en opposition avec le tablier 3, mais cet auget est adapté à s'emboîter, en position relevée, sur un ré servoir fixe 51 suspendu au moyen de bras 52 par exemple à un prolongement 53 de la maçonnerie ou de la charpente de l'ouvrage au-dessus de l'organe de manoeuvre. Celui-ci comporte dans sa partie basse une bonde à clapet dont la bonde 54 est fixée sur le réservoir et dont le clapet 55 est sur l'auget. Comme le montre la fig. 13, un siphon 56 part, ici encore, d'un point bas de l'auget relevé, et l'on re trouve ici encore un trou de fuite 57 en ce point bas.
Le réservoir 51 s'emboîte avec un certain jeu à l'intérieur de l'auget 50 et le clapet 55 se ferme et se serre sur la bonde 54 lorsque la vanne se ferme et se serre sur le seuil du pertuis.
Les accessoires de commande sont destinés ici à permettre au moment opportun le remplissage du réservoir d'une part, et de l'auget d'autre part.
Comme dans le cas précédent, un accessoire de commande de type quelconque, dont le choix sort du cadre de l'invention, aura ici encore pour rôle d'apporter à l'organe de manoeuvre une certaine quantité d'eau nécessaire pour son fonctionnement. Ainsi qu'on le verra plus en détail ci-après, l'acces soire de commande pourra être appelé à introduire l'eau nécessaire pour le fonctionnement soit dans le réservoir, soit dans l'auget selon le mode de fonc tionnement désiré.
Comme dans le cas précédent, l'auget étant vide, le couple résultant de l'ensemble mobile tablier-axe-auget, dit couple de prépondérance natu rel est suffisant en toutes circonstances pour assu rer la fermeture de la vanne, donc supérieur à l'en semble des divers couples de frottement.
Le couple d'auget ou couple-moteur, qui doit permettre l'ouverture de la vanne et dont la dispa- rition entraîne la fermeture de celle-ci, résulte ici de la poussée hydrostatique sur l'auget de l'eau introduite dans l'espace limité intérieurement par le réservoir. Cette poussée est variable suivant la posi tion de l'auget par rapport au réservoir et la quan tité d'eau existant dans l'auget.
Divers modes d'alimentation par les accessoires de commande du réservoir, d'une part, et de l'auget, d'autre part, permettent d'obtenir plusieurs modes de fonctionnement.
Ainsi, un fonctionnement à réponse rapide est obtenu lorsque le réservoir est maintenu plein en permanence, l'accessoire de commande alimentant directement l'auget.
Une réponse différée est obtenue lorsque le ré servoir étant normalement vide, l'accessoire de com mande alimente successivement le réservoir d'abord, l'auget ensuite.
Un temps d'ouverture allongé est obtenu lors que le réservoir étant normalement vide, l'accessoire de commande alimente directement l'auget.
On va décrire ci-après plus en détail, à titre d'exemple, en référence aux fig. 14 à 20 le fonc tionnement à réponse rapide.
En temps normal (fig. 14), vanne fermée, le réservoir 51 est maintenu plein par l'accessoire de commande (non représenté), par exemple par une alimentation permanente à faible débit, le trop plein étant écoulé à l'extérieur de l'auget par un bec dé versoir (non représenté) et récupéré dans les ouvra ges d'adduction. La quantité d'eau disponible en permanence dans le réservoir constitue une énergie de manoeuvre stockée, suffisante pour effectuer l'intégralité du cycle.
L'auget 50 est vide, soit qu'il ait été vidangé auparavant par le siphon, soit que le trou 57 percé au point bas (fig. 13) ait éliminé l'eau qui peut y stagner. La bonde à clapet est fermée.
Au moment choisi pour l'ouverture de la vanne, soit que ce fonctionnement soit volontaire et com mandé, soit qu'il soit déclenché par un appareil asservi, on provoque le remplissage de l'auget (fig. 15). Ce remplissage est extrêmement rapide, du fait du faible volume disponible entre réservoir et auget ; lorsque l'eau atteint un certain niveau, le couple créé par la pression hydrostatique devient supérieur à la somme des couples résistants (pré pondérance naturelle plus frottement) et la vanne amorce un mouvement d'ouverture.
Ce mouvement déclenche (fig. 16) un abaisse ment du niveau hydrostatique dans l'auget, donc une diminution rapide du couple-moteur, en même temps que le couple de frottement prépondérant aux joints d'étanchéité diminue aussi mais plus len tement. Un équilibre tend donc à s'établir, mais la bonde s'étant également ouverte, tend au contraire à augmenter le couple-moteur en alimentant l'au- get: le couple-moteur redevient prépondérant et le mouvement se poursuit.
L'augmentation progressive de l'ouverture de la bonde assurant le maintien de la prépondérance du couple-moteur la manoeuvre se poursuit progressivement jusqu'à complète ouver ture de la vanne (fig. 17).
La vanne étant complètement ouverte, le siphon s'amorce et tend à vidanger l'auget. Le niveau est maintenu cependant dans ce dernier à la valeur né cessaire pour le maintien de l'ouverture pendant un certain temps par le débit de la bonde du réservoir fixe.
Le temps de maintien de l'ouverture est déter miné, par conséquent par les facteurs suivants - la capacité du réservoir fixe ; - le diamètre de la bonde ; - le diamètre du bec de siphon. Le contenu du réservoir étant épuisé, la vidange de l'auget se poursuivant par le siphon, ainsi que par le trou de fuite 57, le couple-moteur décroît régu lièrement et devient à un instant donné inférieur au couple de prépondérance. La vanne amorce dès lors un mouvement de fermeture qui s'accélère jusqu'au moment où l'eau résiduelle de l'auget entre en con tact avec le fond du réservoir (fia. 18).
A cet instant, la pression hydrostatique remonte du fait du refoulement latéral de l'eau dans l'espace confiné entre le réservoir et l'auget ; il en résulte un freinage ralentissant la fermeture. Ce ralentissement est toutefois contrebalancé par le débit du siphon et par le refoulement de l'eau à travers la bonde à l'intérieur du réservoir, ces deux effets tendant constamment à alléger l'auget. Le mouvement de fermeture se poursuit ainsi progressivement (fig. 19).
Le mouvement se termine par une phase de ser rage du talon du tablier sur le seuil (fig. 20) : la vanne étant fermée, le siphon continue à débiter, donc à alléger l'auget et à donner au couple de pré pondérance son plein effet assurant le serrage sur le seuil du pertuis.
Il est clair d'après la description qui précède que si, au lieu d'être maintenu constamment plein, le réservoir fixe est normalement vide et que l'ac cessoire de commande alimente successivement ce réservoir d'abord et l'auget ensuite, on obtiendra une ouverture différée de toute la durée de remplis sage préalable du réservoir. Dans une telle applica tion l'accessoire de commande pourra ne compor ter qu'une tubulure unique d'alimentation du réser voir, le bec déversoir (non représenté) de celui-ci étant adapté à déverser le trop-plein non plus à l'extérieur mais à l'intérieur de l'auget.
Lorsque l'accessoire de commande alimente au contraire l'auget et non pas le réservoir fixe, celui-ci étant encore normalement vide, il est facile de voir que c'est un allongement du temps d'ouverture que l'on atteint: une faible quantité d'eau suffit comme dans le premier cas à remplir l'espace entre réser voir et auget, ce qui décolle la vanne du seuil ; ce mouvement entraîne la baisse du niveau hydrostati que dans l'auget, baisse qui se trouve accentuée par l'ouverture de la bonde qui permet à l'eau de s'écouler de l'auget vers l'intérieur du réservoir. Le couple-moteur tombe à une valeur très faible inter rompant presque le mouvement ;
l'alimentation en eau de l'espace entre réservoir et auget se poursui vant, le mouvement reprend progressivement au fur et à mesure de la montée du niveau hydrostatique entre réservoir et auget, la fin de l'ouverture de la vanne se produisant à la même vitesse que dans les cas précédents.
Outre les avantages de la vanne tout-ou-rien décrite en premier lieu, cette forme de réalisation offre non seulement les avantages inhérents au caractère progressif de son fonctionnement, mais encore celui d'une grande souplesse dans le réglage des temps d'ouverture, de chasse et de fermeture.
On peut indiquer pour fixer les idées que pour une vanne de 1 m X 0,80 m à moteur-couple de 250 mkg avec un débit d'alimentation de 21/s, le temps normal d'ouverture de la vanne depuis la mise en remplissage de l'auget jusqu'à l'ouverture totale, est de l'ordre de la minute : le décollage se produisant par exemple 20 à 30 secondes après le top de remplissage et 60 à 75 secondes s'écoulant entre le décollage et l'ouverture totale. La quantité d'eau nécessaire à la manoeuvre complète pour une chasse de dix minutes est de l'ordre de 250 litres.
Dans le cas du fonctionnement en réponse ra pide, en cas de blocage du mouvement de ferme ture sur un obstacle (cailloux, bois, etc...) la vanne refait automatiquement un cycle complet et se re ferme. En effet, en cas de fermeture incomplète le clapet ne se referme pas sur la bonde du réservoir fixe et l'alimentation du réservoir fixe se poursuivant ou recommençant, l'auget se remplit à nouveau jus qu'au niveau nécessaire au décollage. Le cycle se trouvant alors amorcé, se poursuit jusqu'à referme- ture complète.
Autonomous valve with hydraulic motor-torque The present invention relates to an autonomous valve with hydraulic motor-torque, in particular for automatic water intakes, sand removers, degreasers or other hydraulic structures.
This valve is characterized in that it comprises, opposite a cylindrical sluice frame with a horizontal axis, a tilting assembly composed of a lever rotating around said axis, with the valve apron at one end and a control member. noeuvre at the opposite end, this member comprising both a bucket equipped with a drain siphon adapted to initiate in the lowered active position of the bucket.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the valve forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a schematic view in longitudinal section of the first embodiment.
Fig. 2 is a corresponding plan view. Fig. 3 is a schematic view of the sluice frame seen from downstream.
Fig. 4 is a detailed sectional view along the line IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a detail view in section taken along line V-V of FIG. 3.
Fig. 6 is a detailed view of the threshold, in section along line VI-VI of FIG. 3.
Figs. 7 to 10 are schematic views showing four successive phases of operation. The fi-. 11 is a schematic view, similar to FIG. 1 of the second embodiment. Fig. 12 is a detail view on a larger scale and in section. Fig. 13 is a detail view on a smaller scale of the bucket with its siphon. Figs. 14 to 20 show successive phases of progressive operation.
The valve shown in Figures 1 to 10, mounted opposite a sluice made between a raft 1 and a mask 2 is a sector valve comprising a cylindrical apron 3, at the end of the arms 4 of a pair of levers integral with 'an articulation axis 5 which is rotatably mounted in bearings or chairs 6. A hydraulic torque motor is constituted by a bucket 7 mounted at the end of the shorter arms 4' of said levers.
A siphon 8 starting from a low point of the trough (the latter being in the raised position visible in FIG. 8) comprises an elbow located substantially at the height of the lower edge 9 of the orifice of the trough and a descending branch terminated by a pouring spout 10, the opening of which may optionally be adjustable. A leakage hole 10 'of reduced section can also be made at the start of the siphon or at another low point of the bucket.
The cylindrical apron 3 cooperates with a fixed frame bordering the entrance to the sluice (fig. 3) composed of two curved uprights 11 and 12 starting from a threshold 13 and ending in an upper cross member 14. The upper cross member (fig. 4) ) of this fixed frame comprises an angle bar 15 on the vertical face of which is fixed by welding, for example a seal carrier bar 16 of rectangular trapezoidal section, on the oblique face 17 of which is applied, by means of a clamp gasket 18, a flat rubber gasket 19 with a lip 20 which hydrostatic pressure tends to apply against the apron 3.
The horizontal wing 22 of the angle iron 15 carries a deflector 23 consisting of a plate, the front edge 24 of which is placed at a small distance, of the order of a few thousand meters, for example from the deck 3.
The left and right uprights 11, 12 of the fixed frame (fig. 5) are formed by U-shaped sections 25 - 26, suitably bent, bearing on their downstream face facing the apron 3 rubber joints 27 - 28 mounted. with respective press-seals 29 - 30 in a manner exactly as the front seal 19. Deflector plates 31 - 32 of shape profiling the sluice, fixed on the inner faces of the profiles 25 - 26 advance here again near the apron.
The identity of the constitution of the lateral and frontal seals makes it possible to eliminate leaks at the upper angles of the sluice, by facilitating the connections there. It is even possible, if desired, to make the joints on three sides in one piece.
The threshold of the fixed frame (fig. 6) is formed by an H-shaped profile 35, the upper channel of which carries a rubber lining 36 held between a profile seal holder 37 and a seal press 38.
This rubber pad can be replaced by a flexible metal pad.
The valve thus formed is finally equipped with a control accessory capable of pouring a certain quantity of water into the bucket each time it is necessary to obtain the operation of the valve. This accessory, which has not been shown, can be of any type, known per se, an electromagnetic valve, gear discriminator, discharge manifold, etc.
The assembly constituted by the apron 3, the lever 4 - 4 'and the bucket 7 is established so as to have, when empty, a predominant natural torque in the closing direction and sufficient to ensure the closing to the against all the friction torques. As the valve is free, it will close (fig. 1).
When the bucket is filled with water up to the center (fig. 7), the opening torque thus obtained, called engine torque or bucket torque, becomes greater than the sum of the unbalance torque when empty or preponderance in closing and overall frictional torques which include mechanical friction on the bearings, the friction of the seals corresponding to the adhesion of the seals under the hydrostatic press, as well as the friction of the materials solid against the deck in the event of an obstruction of the sluice. The friction torque of the seals is generally the greatest.
At the desired time of valve operation, the bucket is filled with the control accessory, not shown, until the moment when the bucket torque becomes preponderant and the valve takes off and opens (fig. . 7).
T he position adjustment of the siphon is such that the bucket being tilted, the siphon is primed and begins to empty the contents of the bucket (fig. 8).
With the valve open and the siphon primed, the duration of flushing, i.e. opening of the valve, is determined by the time it takes the siphon to drain the excess water to establish balance. of the two valve components: the shutter on the one hand, and the torque motor on the other hand. The quantity of water corresponding to the excess torque being discharged and the siphon being primed, it is the water balancing the predominant torque which is discharged. As the preponderance torque at the iron is no longer balanced, the valve closes (fig. 9). With the valve closed (fig. 10), the siphon continues to evacuate water from the bucket and the valve is clamped on the threshold until the siphon is deactivated.
It can be seen that the valve thus formed does not include any auxiliary movable member, no articulation, no pulley, lever, cable, float, return, which reduces parasitic friction to a minimum. Only the two bearings of the valve need to be lubricated. All the components are static and adjusted once and for all without any possibility of adjustment.
The continuity of the seal on three sides limits the risk of leaks at the angles on either side of the threshold.
The deflectors 24, 31, 32 protect the seals against the impact of solids. The gaskets have a much longer life than in ordinary sector valves, being constantly either submerged or in a humid environment and protected from light.
It should also be noted that the seal (front and side) can be completely dismantled at the same level and without having to lift the valve, the upstream openings being empty of course.
The valve is completely autonomous, all the operating energy is taken on site without any need to add external driving force.
The valve: is very economical: if we compare it to a conventional valve with hydraulic control by float blocking a sluice of the same dimensions, the saving on the valve itself, in weight and therefore in price, as on civil engineering works associated, is of the order of a quarter of the cost of the conventional solution.
The valve described also makes it possible, in the construction of degradation or settling basins, to be freed from any subjection to the depth of the basins in order to create de-gravers with a steep slope of the raft, therefore rapid evacuation of materials, or with plunging walls, structures intended to prevent entry of materials into downstream supply structures in the event of an incident, and the construction of which requires a sufficient depth of the basins.
In this case, the replacement by the valve described, of the surface valves closing the entire height of the basin and controlled by a float allows a particularly significant saving this saving achieved for example, for the valve assembly proper and civil engineering of the chamber. valve, three quarters of the cost of the conventional solution for a basin 3 meters deep below the valve.
However, this type of valve has the drawback of being brutal in operation, which makes it difficult to use, without generally prohibitive complications (shock absorbers) for dimensions greater than 0.7 X 0.40 meters per example. It can also be noted that the flushing time is relatively short (of the order of one to two minutes) and depends on the dimensions of the joints and the hydrostatic height, an adjustment being however possible by varying the width of the joints. and by modifying the opening of the siphon spout.
These drawbacks are avoided in the embodiment shown in FIGS. 11 to 20.
The operating member here again comprises a mobile siphon bucket 50 mounted on a lever 4 - 4 'in opposition to the apron 3, but this bucket is adapted to fit together, in the raised position, on a fixed tank 51 suspended by means of arms 52, for example at an extension 53 of the masonry or of the structure of the work above the operating member. The latter comprises in its lower part a valve plug, the plug 54 of which is fixed to the tank and the valve 55 of which is on the bucket. As shown in fig. 13, a siphon 56 starts, here again, from a low point of the raised trough, and here again we find a leakage hole 57 at this low point.
The reservoir 51 fits with a certain clearance inside the bucket 50 and the valve 55 closes and clamps on the bung 54 when the valve closes and clamps on the threshold of the sluice.
The control accessories are intended here to allow the filling of the tank on the one hand, and of the bucket on the other hand, at the appropriate time.
As in the previous case, a control accessory of any type, the choice of which is outside the scope of the invention, will here again have the role of providing the operating member with a certain quantity of water necessary for its operation. As will be seen in more detail below, the control accessory may be called upon to introduce the water necessary for operation either into the tank or into the bucket depending on the desired operating mode.
As in the previous case, the bucket being empty, the torque resulting from the moving apron-axis-bucket assembly, called the predominantly natural torque, is sufficient in all circumstances to ensure the closing of the valve, therefore greater than 'seems to be the various couples of friction.
The bucket torque or motor torque, which must allow the opening of the valve and whose disappearance causes the latter to close, here results from the hydrostatic thrust on the bucket of the water introduced into the valve. 'space internally limited by the tank. This thrust is variable depending on the position of the bucket relative to the tank and the quantity of water existing in the bucket.
Various modes of supply by the control accessories of the tank, on the one hand, and of the bucket, on the other hand, make it possible to obtain several operating modes.
Thus, rapid response operation is obtained when the tank is kept full at all times, the control accessory directly supplying the bucket.
A delayed response is obtained when the tank being normally empty, the control accessory successively feeds the tank first, then the bucket.
An extended opening time is obtained when the tank being normally empty, the control accessory directly supplies the bucket.
The following will be described in more detail, by way of example, with reference to FIGS. 14 to 20 fast response operation.
Under normal conditions (fig. 14), with the valve closed, the reservoir 51 is kept full by the control accessory (not shown), for example by a permanent low flow supply, the overflow being drained outside the tank. 'bucket by a mouldboard spout (not shown) and recovered from the adduction openings. The quantity of water permanently available in the reservoir constitutes stored operating energy, sufficient to carry out the entire cycle.
The bucket 50 is empty, either because it has been emptied previously by the siphon, or because the hole 57 drilled at the low point (FIG. 13) has eliminated the water which may stagnate there. The poppet valve is closed.
At the moment chosen for the opening of the valve, whether this operation is voluntary and controlled, or whether it is triggered by a controlled device, the bucket is filled (fig. 15). This filling is extremely rapid, due to the small volume available between the tank and the bucket; when the water reaches a certain level, the torque created by the hydrostatic pressure becomes greater than the sum of the resistive torques (natural preponderance plus friction) and the valve initiates an opening movement.
This movement triggers (fig. 16) a lowering of the hydrostatic level in the bucket, therefore a rapid reduction in the motor torque, at the same time as the frictional torque prevailing at the seals also decreases, but more slowly. A balance therefore tends to be established, but the bung having also opened, on the contrary tends to increase the motor torque by supplying the auger: the motor torque becomes predominant again and movement continues.
The gradual increase in the opening of the bung ensuring that the preponderance of the motor torque is maintained, the operation continues progressively until the valve is completely opened (fig. 17).
With the valve fully open, the siphon is primed and tends to empty the bucket. The level is, however, maintained in the latter at the value necessary to maintain the opening for a certain time by the flow rate of the fixed tank bung.
The hold-open time is therefore determined by the following factors - the capacity of the fixed tank; - the diameter of the drain; - the diameter of the siphon spout. The contents of the reservoir being exhausted, the emptying of the bucket continuing through the siphon, as well as through the leak hole 57, the engine torque decreases steadily and becomes at a given moment less than the preponderance torque. The valve therefore initiates a closing movement which accelerates until the moment when the residual water in the bucket comes into contact with the bottom of the tank (fia. 18).
At this moment, the hydrostatic pressure rises due to the lateral discharge of the water in the confined space between the tank and the bucket; this results in braking slowing down the closing. This slowing down is however counterbalanced by the flow rate of the siphon and by the backflow of water through the bung inside the tank, these two effects constantly tending to lighten the bucket. The closing movement thus continues progressively (fig. 19).
The movement ends with a phase of tightening the heel of the apron on the threshold (fig. 20): with the valve closed, the siphon continues to deliver, therefore to lighten the bucket and to give the pre-weighting couple its full force. effect ensuring tightening on the threshold of the sluice.
It is clear from the above description that if, instead of being kept constantly full, the stationary tank is normally empty and the control accessory successively feeds this tank first and the bucket then, we will obtain a deferred opening for the entire duration of the prior filling of the tank. In such an application, the control accessory may only include a single supply pipe for the reservoir, the spout (not shown) thereof being adapted to discharge the overflow either to the outside but inside the bucket.
When the control accessory, on the other hand, supplies the bucket and not the fixed tank, the latter still being normally empty, it is easy to see that it is an extension of the opening time that is achieved: a as in the first case, a small amount of water is sufficient to fill the space between the tank and the bucket, which takes the valve off the threshold; this movement causes the hydrostatic level in the bucket to drop, a drop which is accentuated by the opening of the plug which allows water to flow from the bucket towards the interior of the tank. The motor torque drops to a very low value, almost interrupting the movement;
the water supply to the space between the tank and the bucket continues, the movement gradually resumes as the hydrostatic level rises between the tank and the bucket, the end of the opening of the valve occurring at the same speed as in the previous cases.
In addition to the advantages of the all-or-nothing valve described first, this embodiment offers not only the advantages inherent in the progressive nature of its operation, but also that of great flexibility in the adjustment of the opening times, hunting and closing.
We can indicate to fix the ideas that for a valve of 1 m X 0.80 m with motor-torque of 250 mkg with a feed rate of 21 / s, the normal opening time of the valve since the setting in filling of the bucket until it is completely open, is of the order of one minute: take-off occurring for example 20 to 30 seconds after the top of filling and 60 to 75 seconds elapsing between take-off and the full opening. The quantity of water necessary for the complete maneuver for a ten-minute flush is of the order of 250 liters.
In the case of fast response operation, if the closing movement is blocked on an obstacle (stones, wood, etc.), the valve automatically repeats a complete cycle and closes. In fact, in the event of incomplete closing, the valve does not close on the fixed tank bung and the supply of the fixed tank continues or begins again, the bucket is filled again to the level necessary for take-off. The cycle then being initiated, continues until it is completely closed.