Vanne levante La présente invention se rapporte à une vanne levante ayant des moyens d'appui à glissement ou rou lement sur des guides verticaux latéraux fixes, cette vanne comportant un tablier vertical dont la face amont, munie de poutres, est directement exposée à l'espace d'eau amont, et dont le bord inférieur est, en position d'ouverture au moins partielle, franchi par l'eau se dirigeant vers l'aval. De telles vannes sont généralement de grandes dimensions et sont cou ramment utilisées dans les installations hydrauliques pour obturer les galeries d'amenée ou d'évacuation.
Sous la vanne, à l'endroit du bord inférieur du tablier, il se produit des décollements de l'écoule ment qui se traduisent par des poussées verticales d'autant plus considérables que la vanne est plus large. Ces poussées obligent à développer des efforts de manoeuvre très importants dans le cas de vannes de grandes dimensions.
La présente invention a pour but de réduire no tablement les efforts hydrauliques dans le sens du déplacement de la vanne.
La vanne suivant l'invention est caractérisée en ce que les poutres disposées sur le côté amont du tablier comportent une rangée d'arceaux horizontaux espacés qui sont maîtres porteurs et dont les, extré mités sont munies des moyens d'appui sur les guides fixes et en ce que le tablier est attelé auxdits arceaux maîtres porteurs par des organes, de liaison agissant en traction, lesdits organes de liaison ménageant un passage vertical adjacent au tablier, de section hori zontale égale à la quasi-totalité de la section de l'in tervalle compris entre chaque arceau et le tablier, passage par lequel,
en position d'ouverture au moins partielle de la vanne, l'eau s'écoulant entre les arceaux est admise à descendre le long du tablier vers le bord inférieur de celui-ci. Dans une forme d'exécution particulière, la vanne est constituée par un ou plusieurs éléments super posés et chaque élément de vanne est formé par un tablier dont la face amont est fixée sur des voiles verticaux, pleins ou ajourés, et parallèles au sens général du courant, lesquels voiles verticaux sont reliés sur leur côté amont aux arceaux horizontaux de forme polygonale .ou arrondie,
ces arceaux étant choisis de profil et de section tels qu'ils donnent lieu à une perte de charge minimum dans; l'écoule ment qui se produit en amont du tablier, de sorte que la poussée hydraulique qui en résulte est nota blement réduite, et ceci sans risque de cavitation.
Sans doute, on a déjà proposé d'obturer l'espace amont du tablier par un contre-tablier parallèle for mant avec celui-ci des tubes verticaux dans lesquels l'eau circule lorsque la vanne est partiellement ou verte, mais cette disposition a pour grave inconvé nient que l'écoulement dans ces tubes s'accompagne de phénomènes de cavitation violents et de vibra tions et il convient de noter que la vanne objet de l'invention se distingue de cette technique par le fait que les arceaux placés devant le tablier sont espacés et permettent à l'eau de les franchir librement en sorte que tout phénomène de cavitation soit évité.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la vanne faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue, en coupe horizontale, sui vant la ligne I-I de la fig. 2 d'une vanne wagon ; la fig. 2. est une vue, à plus grande échelle, en coupe verticale, suivant la ligne II-II de la fig. 1 ; la- fig. 3 est une vue en perspective, en coupe partielle, d'un élément de la vanne des fig. 1 et 2 ;
la fig. 4 est une vue partielle agrandie d'une variante de la fig. 2 ; la fig. 5 est une vue partielle agrandie d'une au tre variante de la fig. 2 ; la fi-. 6 est une vue partielle d'une variante de la fi-. 1.
Dans l-1 mode de réalisation représenté aux fig. 1 à 3, à une vanne levante comporte un tablier ver tical 1 dont la face amont est directement exposée à l'espace d'eau amont 2 et dont le bord inférieur 3 est, en position d'ouverture au moins partielle de la vanne, franchi par l'eau se dirigeant suivant les flè ches F vers l'aval 4.
A l'amont du tablier 1 est disposée une rangée d'arceaux horizontaux polygonaux ou incurvés 5 qui sont maîtres porteurs et dont les extrémités sont mu nies de moyens d'appui 6, à glissement ou roulement 10, sur des guides verticaux latéraux fixes 7. Le ta blier 1 est attelé aux arceaux 5 par des organes de liaison agissant par traction et constitués par des voiles minces verticaux 8. Les voiles 8 ménagent un passage vertical 9 adjacent au tablier 1, de section horizontale égale à la quasi-totalité de la section comprise entre chaque arceau 5 et le tablier 1.
En position d'ouverture au moins partielle de la vanne, l'eau s'écoulant entre les arceaux 5 est admise par ce passage 9 à descendre le long du tablier 1 vers le bord inférieur 3 de celui-ci.
Plus particulièrement, la vanne est constituée par quatre éléments identiques en acier moulé soudés les uns aux autres chacun étant constitué par une bande du tablier 1, des voiles verticaux 8 et des arceaux 5 disposés en forme de polygone encaissant les efforts de compression dus à la poussée horizontale de l'eau sur le tablier.
Les arceaux 5 sont dans le présent exemple cons titués par des barres de section rectangulaire et ne produisent qu'une faible perte de charge dans l'écou lement, de sorte que les efforts verticaux dus aux effets hydrauliques sont très réduits. Ces barres pour raient, bien entendu, avoir toute forme de section par exemple ovale, carrée, ronde ou même profilée, pro pre à ne produire qu'une faible perte de charge, et apte à encaisser convenablement les efforts de com pression et de flexion.
On voit, d'après la fig. 2, que l'on a en plus de la poussée verticale sur le tablier 1 due à la diffé rence entre la pression qui agit sur la face supérieure dudit tablier et la pression très inférieure qui existe sous le bord 3 seulement les efforts verticaux dus à la perte de charge produite par les barres 5.
Cette perte de charge étant très faible, comme il vient d'être dit, les efforts verticaux qui en résul tent sont très réduits.
Les roues 10 de la vanne roulent sur les chemins de roulement 7 installés dans les rainures 11.
On voit sur la fig. 3 un élément de la vanne dé crite représenté en vue de profil, en coupe partielle, deux des voiles verticaux 8 étant supprimés pour la clarté de la figure.
Dans le cas où l'on a besoin de réduire encore les efforts verticaux sur les barres horizontales 5, on peut donner à ces barres un profil particulier ou une inclinaison comme montré aux fig. 4 ou 5.
Sur l'exemple de la fi-. 4, la barre 5a comporte un prolongement mince 12 côté amont qui provoque le décollement des filets d'eau et permet à la pres sion moyenne de la zone d'eau morte 13 située à l'aval de s'établir aussi bien sur la plus grande portion de la face supérieure 14 de la barre 5a que sur sa face inférieure 15, diminuant d'autant l'effort verti cal vers le bas s'exerçant sur cette barre.
Un effet analogue est obtenu par la forme en biseau 16 donnée à la portion supérieure de la barre 5b.
Sur l'exemple de la fig. 5, les barres 5c sont incli nées afin que l'écoulement exerce sur elles une cer taine portance permettant d'annuler la poussée de haut en bas et même éventuellement d'avoir une poussée en sens inverse.
La fig. 6 montre un mode particulièrement inté ressant de réalisation du tablier de la vanne, mettant à profit le fait que toute la poussée due à la pression de l'eau sur la face amont du tablier est retransmise aux voiles verticaux 8 sous forme d'efforts de trac tion qui sont finalement supportés par les poutres en arc que constituent les barres 5, et qu'ils est avan tageux de supprimer la contrainte de flexion qui s'ajoute à la contrainte de traction lorsque le tablier 1 est plan.
Dans le but d'annuler cette contrainte de flexion, on prévoit dans la disposition de la fig. 6, un tablier dont chaque partie 17 comprise entre deux voiles ver ticaux 8 affecte la forme d'une portion de surface cylindrique concave vers l'amont.
Lift valve The present invention relates to a lift valve having sliding or rolling bearing support means on fixed lateral vertical guides, this valve comprising a vertical apron, the upstream face of which, provided with beams, is directly exposed to the upstream water space, and the lower edge of which is, in at least partially open position, crossed by water heading downstream. Such valves are generally large in size and are commonly used in hydraulic installations to close the supply or discharge galleries.
Under the valve, at the location of the lower edge of the apron, there is separation of the flow which results in vertical thrusts which are all the more considerable as the valve is wider. These thrusts make it necessary to develop very significant operating forces in the case of large valves.
The object of the present invention is to significantly reduce the hydraulic forces in the direction of movement of the valve.
The valve according to the invention is characterized in that the beams arranged on the upstream side of the apron comprise a row of spaced horizontal arches which are main carriers and the ends of which are provided with means of bearing on the fixed guides and in that the apron is coupled to said supporting master arches by connecting members acting in tension, said connecting members forming a vertical passage adjacent to the apron, of horizontal section equal to almost the entire section of the in tervalle between each arch and the deck, passage through which,
in the at least partially open position of the valve, the water flowing between the arches is allowed to descend along the apron towards the lower edge thereof. In a particular embodiment, the valve consists of one or more superposed elements and each valve element is formed by an apron, the upstream face of which is fixed on vertical walls, solid or perforated, and parallel in the general sense of the current, which vertical sails are connected on their upstream side to the horizontal arches of polygonal or rounded shape,
these arches being chosen in profile and in section such that they give rise to a minimum pressure drop in; the flow that occurs upstream of the deck, so that the resulting hydraulic thrust is significantly reduced, and this without risk of cavitation.
No doubt, it has already been proposed to close the space upstream of the apron by a parallel counter-apron forming therewith vertical tubes in which the water circulates when the valve is partially or green, but this arrangement has for serious drawback deny that the flow in these tubes is accompanied by violent cavitation phenomena and vibrations and it should be noted that the valve which is the subject of the invention differs from this technique by the fact that the hoops placed in front of the apron are spaced and allow water to pass freely through them so that any cavitation phenomenon is avoided.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the valve forming the subject of the invention.
Fig. 1 is a view, in horizontal section, along the line I-I of FIG. 2 of a wagon valve; fig. 2. is a view, on a larger scale, in vertical section, along the line II-II of FIG. 1; the- fig. 3 is a perspective view, in partial section, of an element of the valve of FIGS. 1 and 2 ;
fig. 4 is an enlarged partial view of a variant of FIG. 2; fig. 5 is an enlarged partial view of another variant of FIG. 2; the fi-. 6 is a partial view of a variant of the fi-. 1.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a lifting valve comprises a vertical apron 1 whose upstream face is directly exposed to the upstream water space 2 and whose lower edge 3 is in the at least partial open position of the valve, crossed by the water heading following the arrows F downstream 4.
Upstream of the deck 1 is arranged a row of horizontal polygonal or curved arches 5 which are main carriers and whose ends are fitted with support means 6, sliding or rolling 10, on fixed lateral vertical guides 7 The table 1 is coupled to the arches 5 by connecting members acting by traction and constituted by thin vertical webs 8. The webs 8 provide a vertical passage 9 adjacent to the apron 1, of horizontal section equal to almost all of the wall. the section between each arch 5 and the apron 1.
In the at least partial opening position of the valve, the water flowing between the arches 5 is admitted through this passage 9 to descend along the apron 1 towards the lower edge 3 of the latter.
More particularly, the valve consists of four identical elements in cast steel welded to each other, each consisting of a strip of the apron 1, vertical webs 8 and arches 5 arranged in the form of a polygon withstanding the compression forces due to the horizontal pressure of water on the apron.
The arches 5 are in the present example constituted by bars of rectangular section and produce only a low pressure drop in the flow, so that the vertical forces due to the hydraulic effects are very reduced. These bars could, of course, have any shape of section, for example oval, square, round or even profiled, capable of producing only a small pressure drop, and capable of adequately absorbing the compressive and bending forces. .
It can be seen from FIG. 2, that in addition to the vertical thrust on the apron 1 due to the difference between the pressure which acts on the upper face of said apron and the much lower pressure which exists under the edge 3 only the vertical forces due to the pressure drop produced by the bars 5.
As this pressure drop is very low, as has just been said, the resulting vertical forces are very low.
The wheels 10 of the valve roll on the raceways 7 installed in the grooves 11.
It is seen in fig. 3 an element of the described valve shown in profile view, in partial section, two of the vertical webs 8 being omitted for clarity of the figure.
In the event that it is necessary to further reduce the vertical forces on the horizontal bars 5, these bars can be given a particular profile or an inclination as shown in FIGS. 4 or 5.
On the example of fi-. 4, the bar 5a comprises a thin extension 12 on the upstream side which causes the separation of the water streams and allows the average pressure of the dead water zone 13 located downstream to be established as well on the most large portion of the upper face 14 of the bar 5a than on its lower face 15, correspondingly reducing the vertical downward force exerted on this bar.
A similar effect is obtained by the bevelled shape 16 given to the upper portion of the bar 5b.
On the example of FIG. 5, the bars 5c are inclined so that the flow exerts on them a certain lift making it possible to cancel the thrust from top to bottom and even possibly to have a thrust in the opposite direction.
Fig. 6 shows a particularly interesting embodiment of the apron of the valve, taking advantage of the fact that all the thrust due to the water pressure on the upstream face of the apron is transmitted to the vertical sails 8 in the form of traction which are finally supported by the arched beams that constitute the bars 5, and that it is advantageous to remove the bending stress which is added to the tensile stress when the deck 1 is flat.
In order to cancel this bending stress, provision is made in the arrangement of FIG. 6, an apron, each part 17 of which between two vertical webs 8 has the shape of a portion of a cylindrical surface concave upstream.