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.
Method for the automatic and discontinuous purging of the decantation channel of a decanter The present patent includes a method for the automatic and discontinuous purging of the decantation channel of a decanter. It is intended to be applied, for example, to secondary water intakes in high mountain hydroelectric developments.
Decanting is usually done by passing the water collected through a settling channel, the solid products entrained in the water intake accumulating in a pit of this channel or in a chamber of a bypass channel, which has a purge device.
In order for this device to operate in a discontinuous but automatic manner, we have had recourse to govern its operation to the variation of a water level due to the progressive blocking of a passage grid by the products settled in this pit or in this chamber, either that this variation in level acts, therein, on a float, from which is suspended the shutter of a purge orifice, or that it determines the priming of a purge siphon.
In installations implementing this process, the duration of the purge depends on the time necessary for the grid in question to be sufficiently free of the solid products which obstructed it to allow the resumption of the flow, or of the time. during which the purge siphon remains primed. The purge can thus end before it is complete.
The method which is the subject of one of the inventions, which avoids this drawback, is characterized by the fact that it consists in controlling said shutter by a float floating in a well, fed by siphoning from a mass of water, reconstituted at intervals. time, and to adjust the duration of opening of the shutter using a device for permanent leakage of said body of water.
The patent also includes an installation for implementing this method, characterized in that the purge shutter is constituted by a hyperbalanced sector valve blocking the inlet of a flushing channel, which extends the drain channel. decantation of the water from the intake, at a lateral overflow, the counterweight of this valve being linked by cable to a float, the weight of which is sufficiently balanced for the sea, float which is located in a well with permanent leakage, supplied by means of a siphon by a basin of the same useful volume, at a level below the weir.
The drawing illustrates, by way of example, three embodiments of the installation for the implementation of the claimed process.
Fig. 1 is a plan view of a first embodiment used in an installation of secondary water intakes of a torrent.
Fig. 2 is a sectional view, on a larger scale, along the line A-B of FIG. 1.
Fig. 3 is a sectional view, on an even larger scale, along the broken line C-D of FIG. 1. Figs. 4 and 5 are sectional views, similar to FIG. 3, of a second and a third embodiments.
In the first embodiment shown (fig. 1 to 3), a gallery 1 starting, for example, from a pit 2, dug under the bed of a torrent 3 and covered with a coarse grid 4, is arranged in a rectilinear part as a settling channel 5, with a low slope downstream, up to a sector valve 6 closing this channel on its arrival in an underground chamber 7, said valve 6 being of the hyperequi- released, that is to say that it is provided with a counterweight such that the valve, under the effect of this single counterweight, tends to move towards the opening position.
Beyond this sector valve 6, the channel continues into a flushing channel 8, preferably with a steeper slope, continued first in gallery 9 to join the torrent downstream from the water intake. Inside the chamber 7 and a little upstream of the sector valve 6, a side weir 10 of the settling channel supplies a gallery 11, which joins the supply gallery.
In chamber 7 and on the side of the settling channel opposite to the weir 10, a well 12 is fitted (fig. 1 and 3), the bottom of which, at a level appreciably lower than the base of the settling channel, can communicate via a sluice. 13, closed by a door 14, with an inspection gallery 15. The well 12 contains a float 16 suspended from a cable 17, which is returned by pulleys 18 to be attached to the arm 19 of the counterweight 20 of the sector valve 6 The float 16 has a weight large enough to balance, when dry, the counterweight of the dry valve to a sufficient extent for this valve to be closed.
When the well 12 is filled with water, the float is raised and the counterweight 20 raises the sector valve by determining a flush in the settling channel 5.
The bottom of the well 12, below the float in its low position, has a permanent leak constituted by a calibrated tube 21 passing through the door 14 and protected by a filter 22; a weir 23 limits the rise of the float in the well. The weir 23 and the leak 21 both flow into the gallery 15 serving as access to the guard. At the bottom of the well 12 opens a flow conduit 24 of a siphon 25 of the automatically priming type under a certain water load, located in a supply basin 26 at a level lower than that of the weir 10 of the channel settling tank and whose useful volume is practically the same as that of well 12.
The basin 26 is filled continuously at a low flow rate by a hydraulic clock (FIG. 3). This consists of a tank 27, for example cylindrical, which rests on one of the side walls of the basin 26 and to which the decantation channel is connected by a slightly ascending pipe 28. This pipe opens into this channel at an intermediate level and opens into the tank under a fine grid 29. On the basin side, the wall of the tank 27 is pierced with calibrated water outlets 30.
The water captured by the intake, loaded with pebbles, sand, mud, settles in channel 5. While the weir 10 supplies settled water to the inlet gallery 11, the hydraulic clock supplies the bottom sin 26 with a small continuous water flow. This basin fills slowly and when the water load is sufficient, the siphon 25 is primed and transfers to the well 12 a volume of water sufficient to raise the float 16 until the flush valve 6 is fully open. The solid deposit of the settling channel is evacuated.
As soon as the well 12 fills with water, it begins to leak through the calibrated permanent leak tube 21, so that, as soon as the siphon 25 is deactivated, the well 12 begins to empty; the float redeseth allowing the flush valve to close on its own.
The permanent leak of the well 12 being provided below the lower level reached by the float 16 when the valve is closed, the latter maintains a significant closing speed until it reaches its threshold, so that its closure is straightforward. Its opening speed depends on the flow rate of the si phon 25 and this flow will be calculated in such a way that this speed does not cause a flushing flow exceeding the flow rate of the torrent in an exaggerated proportion so as not to determine excessive flooding downstream of the intake. The frequency of flushing depends on the time that the basin 26 takes to fill, and therefore on the flow of water in the settling channel.
The frequency of flushes therefore depends on the flow deviated at 10; this obviously being a function of the solid transportations, it is ultimately possible, by a judicious choice of the diameter of the orifices 30 of the hydraulic clock, to make the frequency of the flushes depend on the quantity of solid materials transported by the torrent.
In practice, in times of high water, the chas s can be about three per day, each lasting about ten minutes, which corresponds to a maximum water loss of 2.5%, about four times less than that of a continuous purge grit trap. In periods of low water, the frequency can drop to one flush per week and the water loss is then absolutely negligible.
It will be noted that the mode of supplying the hydraulic clock ensures that the nozzles 30 of the latter do not clog in any case. These nozzles are protected by the fine grid 29, under which the water arrives via the ascending pipe 28, and at each flushing of the water, the sudden drop in level in the settling channel causes a return flow in this pipe, which clean this grid.
Of course, in the automatic installation which has just been described, it is possible to provide, bypassing the hydraulic clock, a conduit (not shown) connecting the settling channel 5 to the basin 26 and comprising a valve to hand, which need only be opened to fill this basin and thus trigger a hunt at will.
In the second embodiment shown (FIG. 4), there is the supply basin 26 and its drain siphon 25. It is separated from the settling channel by a pit 31 with an evacuation duct 32, in which is located a cylindrical vessel 33 exceeding the highest water level and comprising a bottom pipe 34 with calibrated permanent leakage orifices, protected by a fine grid 35. Above this emerges an ascending pipe 36 coming from ' a gripping member detecting the solid deposit of the settling channel.
This member is constituted by an inverted hollow metal cone 37, immersed in the decantation channel 5, located at the origin of the pipe 36 and having at its top facing downwards, an orifice 38 of small section. In the absence of solid deposit, the vessel is filled with water up to the level thereof in the channel, the flow of the permanent leak being compensated by the supply of the pipe 36. The water, which enters the channel. the cone 37 and entrains therein solid materials due to its speed in the orifice 38, slows down due to the progressive increase in the section and these materials fall through the orifice 38 onto the raft of the settling channel.
When the deposits slowly accumulate in the channel, the fallout of the materials entrained in the cone 37 ends up blocking the orifice 38, so that the vessel 33 is no longer supplied and begins to empty due to its leakage. permed.
The vessel 33 contains a float 39 attached by a cable 40, passing over return pulleys 41 to a valve 42 of an ascending duct 43, which leaves from the settling channel 5 at an intermediate level and emerges above the basin d 'Supply 26. When the float 39 is in the high position shown, for which the level of the water in the vessel is that of the water in the channel 5, the valve 42 is closed. When, on the contrary, the vessel 33 is no longer supplied, the orifice 38 being closed, it empties under the effect of its permanent leak and the float 39 descends by opening the valve 42.
This ensures the filling of the supply basin 26 and triggers the mechanism described: siphoning, lifting of the float of the flushing valve, opening of this valve and eye. Evacuation of the plug from orifice 38 under the effect of the latter restores the supply to the vessel 33, raises the float 39 and the valve 42 closes.
It will be noted that the installation could operate repeatedly, if the plug of the orifice 38 were not removed, but this can hardly happen if the flushing has a sufficient duration to be complete, and we have seen what fixes this duration. For the installation to operate in low water, the valve must not be opened before the level in vessel 33 has dropped to the level of weir 10. Thus adjusted, the control device is very sensitive. in low water, but loses its sensitivity in high water.
In the third embodiment (FIG. 5), the control device and the deposit detector are similar to those which have just been described with reference to FIG. 4. On the other hand, the feed member is constituted by what can be called an oscillating weir. It comprises a movable tube 44, the outlet 45 of which widens and forms a weir 46 and which is connected by a flexible joint 47 to a pipe 48 coming from the settling channel 5.
The tube 44 is integral with a balance 49 articulated on knives 50 carried by transverse irons and it is slightly hyperbalanced by a counterweight 51, that is to say that the lancing beam 49, under the sole effect of the counterweight 51, tends to tilt towards the side of the counterweight 51. The knives are at a level above the feed basin 26. The balance 49 is attached to the float 39, by a cable 52 passed over a large diameter pulley 53 carried by a bracket 54.
When the vessel 33 communicates freely with the settling channel 5, the float occupies a high position and the tube 44 is raised in the position shown, for which the level of the water in this tube, which is also the level of the The water in the channel is below the level of the weir 46 by a certain height, for example of the order of ten cm. When the obstruction of the orifice 38 of the detection cone 37 stops the supply of the vessel 33, the float 39 descends and the tube 44 tilts downwards. The spill begins as soon as the spillway 46 has lowered to the water level in channel 5.
If the lever arms of the oscillating weir are equal, filling of the feed basin 26 begins as soon as the float has lowered to the height mentioned above. The choice of this height determines the sensitivity of the device.
It will be noted that the operation of the detector is here independent of the level of the water in the settling channel 5 and that its sensitivity varies little between the extreme levels.