FR2594896A1 - Actionneur utilisant l'energie hydraulique d'un ecoulement a surface libre pour une manoeuvre recurrente telle que celle d'une vanne - Google Patents

Abstract

Actionneur utilisant l'énergie hydraulique d'un écoulement à surface libre pour une manîoeuvre récurrente telle que celle d'une vanne. Pour manîoeuvrer l'obturateur OB d'une vanne qui sépare un bief amont BM et un bief aval BV on connecte une trompe hydraulique CO, SR, DI, CA entre ces deux biefs pour obtenir une dépression importante à une ouverture d'aspiration d'eau CA au col de cette trompe. Un moteur à eau MA est constitué par un vérin à déplacement alternatif qui commande un robinet à trois voies RA pour être alimenté entre le bief amont BM et cette ouverture d'aspiration. La puissance de ce moteur est transmise à un pignon PI qui entraîne la crémaillère CR de l'obturateur OB. Application aux canaux d'irrigation. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

Actionneur utilisant l'énergie hydraulique d'un écoulement à surface libre pour une manoeuvre récurrente telle que celle d'une vanne
La présente invention concerne l'utilisation de l'énergie hydraulique d'un écoulement à surface libre pour effectuer de temps à autre, au voisinage de cet écoulement, une manoeuvre relativement brève par rapport au temps moyen qui s'écoule entre deux manoeuvres. Cette manoeuvre peut être par exemple celle d'une vanne qui commande cet écoulement.

La puissance disponible dans l'écoulement étant le produit du débit de liquide par une perte de charge, la mise en oeuvre de l'invention implique que le débit ne soit pas tout à fait annulé lorsque la vanne est fermée, et qu'une perte de charge subsiste lorsque la vanne est ouverte.

L'invention s'applique notamment à la commande des débits d'eau dans un réseau d'irrigation. Les vannes permettant cette commande sont manoeuvrées rarement, c'est-à-dire que la durée d'une manoeuvre est très courte par rapport à l'intervalle de temps entre deux manoeuvres successives.

La présente invention concerne plus particulièrement l'actionneur qui effectue une telle manoeuvre. On entend ici par "actionneur", par exemple de vanne, un appareil qui reçoit des signaux de commande de faible énergie, et qui réagit à ces signaux en appliquant, par exemple à la vanne, une énergie mécanique très supérieure et suffisante pour assurer la manoeuvre commandée, par exemple pour ouvrir ou fermer complètement ou partiellement la vanne selon les signaux reçus.

Il est connu de réaliser des actionneurs pour vannes à l'aide de servomoteurs à pistons entrainés par de l'huile ou de l'air comprimés.

L'énergie de la manoeuvre provient d'une source extérieure au canal, telle qu'un moteur thermique entrainant un compresseur et consommant un carburant. Un moteur électrique peut également être utilisé pour entrainer la vanne par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse et d'un système à vis ou à crémaillère. Outre leur consommation d'énergie, de tels actionneurs présentent l'inconvénient de nécessiter l'installation d'un système d'alimentation en énergie. Cet-inconvénient apparait relativement d'autant plus important qu'il s' agit de manoeuvrer de nombreuses vannes de petites dimensions situées à des distances importantes.

Il est connu de remédier à cet inconvénient en utilisant l'énergie hydraulique de l'écoulement même qui doit être commandé par la vanne.

Pour cela on fait en sorte que les forces exercées par liteau sur la vanne elle même assurent la manoeuvre, c'est-à-dire que la vanne fait partie de l'actionneur. L'existence de ces forces est liée au fait qu'une certaine perte de charge de l'écoulement est provoquée par la vanne, c'est-à-dire qu'une différence de pression de l'eau apparait entre l'amont et l'aval de celle-ci, à une même altitude. Cette différence de pression est bien entendu beaucoup plus grande lorsque la vanne est fermée que lorsqu'elle est ouverte.Une vanne tournante manoeuvrée selon ce principe est connue par la demande de brevet français nO 83 11086 du 4 juillet 1983 et la demande américaine correspondante SN 625 477. Une telle disposition présente l'inconvénient que la vanne doit être adaptée à recueillir de façon utile l'énergie hydraulique de l'écoulement, ce qui, notamment, empêche d'utiliser cette disposition pour manoeuvrer des vannes installées autrefois et manoeuvrées jusqu'à présent par la main de l'homme.

La présente invention a notamment pour but de réaliser un actionneur qui permette de manoeuvrer n'importe quel type de vanne en un temps limité à l'aide de l'énergie hydraulique de l'écoulement, qui soit peu coûteux pour son installation et pour sa maintenance, et qui soit robuste et fiable. Elle a notamment pour objet un actionneur utilisant l'énergie hydraulique d'un écoulement à surface libre entre un bief amont (BM) et un bief aval (BV) pour effectuer une manoeuvre récurrente qui nécessite à chaque fois une énergie de manoeuvre, cet actionneur étant caractérisé par le fait qu'il comporte - une trompe hydraulique d'aspiration (T) présentant une entrée (ET) alimentée par ledit bief amont, un convergent (CO), un col (SR), un divergent (DI), une sortie (SO) raccordée audit bief aval (BV) et une ouverture d'aspiration d'eau (CA) formée audit col, de manière à abaisser la pression à cette ouverture au dessous de la pression qui régne au même niveau dans ledit bief aval et à transformer ainsi l'énergie hydraulique primaire disponible entre ces biefs amont et aval en une énergie hydraulique secondaire disponible sous une hauteur d'eau accrue entre cette ouverture d'aspiration et un bief d'alimentation qui est ledit bief amont ou alimenté par ce dernier, le débit d'entrée de cette trompe à partir du bief amont étant choisi petit pour ne pas modifier sensiblement ledit écoulement, de sorte que la puissance de cette énergie secondaire peut être insuffisante pour fournir ladite énergie de manoeuvre pendant la durée limitée de ladite manoeuvre, - un moteur à eau alimenté entre ce bief d'alimentation et cette ouverture d'aspiration pour transformer ladite énergie hydraulique secondaire en une énergie tertiaire utilisable pour ladite manoeuvre, - et un accumulateur d'énergie pour accumuler une énergie de réserve qui est ladite énergie secondaire ou ladite énergie tertiaire ou qui provient de celle-ci, et pour constituer ainsi progressivement une réserve d'énergie au moins égale à ladite énergie de manoeuvre, - un moteur de manoeuvre étant prévu pour effectuer ladite manoeuvre en utilisant cette énergie de réserve.

De préférence la section du col (SR) de ladite tuyère d'aspiration est au moins trois fois plus petite que la section de sa sortie (SO), de manière à créer entre un bac (B) et ledit bief d'alimentation (BM) une différence de niveaux dont la valeur maximale théorique soit au moins neuf fois supérieure à celle entre lesdits biefs (BV) aval et amont (BM).

La section rétrécie au col de la trompe est par exemple 4 à 5 fois plus petite que la section d'entrée.

De préférence ladite trompe d'aspiration (T) crée à sa dite ouverture d'aspiration (CA) une dépression d'au moins 1 m de hauteur d'eau par rapport à sa dite sortie (SO) lorsque la hauteur d'eau entre sa dite entrée (ET) et cette sortie est de 0,20 mètre.

Dans le cas où une vanne à manoeuvrer est disposée sur un canal d'irrigation à surface libre, ladite trompe hydraulique d'aspiration crée de préférence une dépression par rapport au canal d'au moins 1,50 mètre lorsque la différence de pression d'eau à ses bornes est de 0,20 mètre de colonne d'eau. La réalisation d'une telle trompe est à la portée d'un spécialiste.

Dans ce type de canaux il est rare que le débit d'eau descende beaucoup. En pratique on peut toujours conserver un débit suffisant pour que le produit de ce débit par la perte de charge entre l'amont et l'aval de la vanne constitue une puissance disponible plus que suffisante pour charger ledit accumulateur d'énergie et assurer les manoeuvres de la vanne.

On peut remarquer que, quand la vanne est très peu ouverte (périodes à débit faible), la perte de charge à ses bornes peut être assez forte pour que la puissance disponible soit utilisable dans un moteur hydraulique classique de dimensions modestes. Mais, par contre, quand la vanne est grande ouverte (période à débit grand), la perte de charge est faible (par exemple voisine de 0,10 m) et l'utilisation de la puissance hydraulique par un moteur classique obligerait à donner à celui-ci des dimensions excessivement importantes. C'est la raison pour laquelle les actionneurs à turbines hydrauliques ne sont pratiquement pas utilisés, leur coût étant prohibitif à cause de leurs dimensions, et ce bien que ces machines puissent être rustiques parce que le problème du rendement ne se pose généralement pas.

Selon l'invention, préalablement à l'utilisation de la puissance disponible dans un moteur, on la transforme. Cette transformation se fait avec un mauvais rendement, mais l'énergie fournie par l'écoulement entre deux manoeuvres est surabondante si on peut la stocker dans un accumulateur de sorte qu'une énergie suffisante soit disponible au moment où une manoeuvre de la vanne est nécessaire. Elle consiste à passer du produit d'un débit d'eau moyen par une hauteur d'eau de quelques centimètres, au produit d'un débit d'eau beaucoup plus petit par une hauteur d'eau de quelques mètres.

Cette transformation de la puissance disponible présente plusieurs avantages 1. Comme on l'a vu plus haut, elle permet de réduire les dimensions du moteur hydraulique.

2. Elle permet ainsi (notamment dans le cas où la charge disponible aux bornes de la vanne est faible) d'augmenter (à dimensions égales du moteur) la fréquence du fonctionnement alternatif, et par suite, de manoeuvrer la vanne rapidement, ce qui peut être intéressant pour les manoeuvres de sécurité. Il peut arriver en effet que, par suite d'un incident (rupture de berge, obstruction accidentelle de la cuvette du canal), on veuille donner à la vanne l'ordre d'interrompre son rôle régulateur et de se fermer aussi rapidement que possible.

Quoique l'utilisation de l'actionneur selon l'invention soit envisagée ci-dessus pour la manoeuvre d'une vanne il est clair qu'elle est tout autant possible pour la manoeuvre de tout autre organe, surtout à déplacement linéaire.

De préférence ledit moteur à eau (MA) comporte un vérin à eau (MA) placé dans un espace extérieur et contenant un espace intérieur de volume variable, l'un au moins de ces espaces étant un espace actif à pression variable de manière à déplacer une pièce mobile (FA) alternativement entre deux positions extrêmes de contraction et-de dilatation selon les variations de la différence de pression entre ces deux espaces, - et un robinet à trois voies (RA) commandé par les déplacements de cette pièce mobile et muni d'une bascule bistable pour connecter ledit espace actif à ladite ouverture d'aspiration (CA) ou audit bief d'alimentation (BM) selon que la dernière position extrême atteinte par la pièce mobile (FA) est la position de dilatation ou celle de contraction, de manière à engendrer un mouvement alternatif linéaire de cette pièce mobile en consommant ladite énergie hydraulique secondaire.

Selon un premier et un deuxième modes de mise en oeuvre de l'inven- tion, l'actionneur comporte en outre un bac de régularisation de niveau d'aspiration (B) présentant une surface libre et comportant une partie basse qui est située plus bas que le niveau dudit bief aval (BV) et qui communique avec ladite ouverture d'aspiration (CA) pour abaisser le niveau dans ce bac au-dessous de celui de ce bief aval et faire apparaitre une hauteur d'eau accrue entre les niveaux de ce bac et dudit bief d'alimentation (BM), - ledit robinet à trois voies (RA) connectant ledit espace actif alternativement à ce bac et à ce bief d'alimentation.

Selon le premier mode ledit moteur à eau (MA) est placé dans ledit bac de régularisation (B) à un niveau non sensiblement supérieur à celui de l'eau et constitue en même temps ledit moteur de manoeuvre, ladite énergie tertiaire étant une énergie mécanique, - ce bac constituant ledit accumulateur d'énergie de réserve, cette énergie de réserve étant ladite énergie secondaire, - l'actionneur comportant en outre une transmission mécanique (TS) pour que ledit mouvement alternatif de la pièce mobile (FA) effectue à distance ladite manoeuvre, - et des moyens de commande (CM) sensibles à des signaux de commande pour empêcher ce mouvement alternatif sauf quand un signal de commande de manoeuvre est reçu.

Selon le deuxième mode ledit moteur à eau (MB) est placé dans ledit bac de régularisation (B) à un niveau non sensiblement supérieur à celui de l'eau et il constitue un compresseur d'air, ladite énergie tertiaire étant une énergie pneumatique, - ledit moteur de manoeuvre étant un moteur à air comprimé (NB), - ledit actionneur comportant en outre, une canalisation d'air comprimé (AC) pour alimenter ce moteur de manoeuvre à partir de ce compresseur, - un réservoir d'air comprimé (RQ) étant connecté à cette canalisation pour stocker l'air fourni par ce compresseur et pour constituer ledit accumulateur d'énergie de réserve, - des moyens de commande (CN) sensibles à des signaux de commande étant disposés en aval de ce réservoir pour empêcher le fonctionnement de ce moteur de manoeuvre sauf quand un signal de commande manoeuvre est reçu.

De préférence ladite pièce mobile (FB) du vérin à eau entraine une paroi mobile d'un soufflet à air pour étirer et contracter alternativement ce soufflet, ce dernier étant muni de deux valves unidirectionnelles de sens opposés (VA, VC) pour alternativement aspirer de l'air de l'atmosphère et le refouler vers ledit réservoir d'air comprimé (RQ), et pour constituer ainsi ledit compresseur.

De préférence encore ledit vérin à eau (MB) est placé dans une enceinte (EA),et ledit robinet à trois voies (RA) connecte cette enceinte alternativement audit bief d'alimentation (BM) pour contracter ce vérin et audit bac de régularisation (B) pour le dilater, de manière que l'espace extérieur à ce vérin et intérieur à cette enceinte constitue ledit espace actif, ce vérin constituant en même temps par son espace intérieur ledit soufflet à air.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, trois modes de mise en oeuvre de l'invention, appliquée à la manoeuvre d'une vanne du type rideau disposée sur un canal d'irrigation. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Ceux de ces signes qui ont été précédemment employés entre parenthèses l'ont été pour référence à ces mêmes figures à simple titre d'exemple.

La figure 1 représente une vue d'un premier actionneur selon ledit premier mode de mise en oeuvre de l'invention en élévation avec coupe par un plan vertical selon la ligne I-I de la figure 2.

La figure 2 représente une vue de dessus du même actionneur.

La figure 3 représente une vue d'un deuxième actionneur selon ledit deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention en élévation avec coupe selon la ligne III-III de la figure 4.

La figure 4 représente une vue de dessus de ce deuxième actionneur.

La figure 5 représente une vue d'un troisième actionneur selon un troisième mode de mise en oeuvre de l'invention en élévation avec coupe selon la ligne V-V de la figure 6.

La figure 6 représente une vue de dessus de ce troisième actionneur.

La figure 7 représente une vue en coupe à échelle agrandie et moins schématique du moteur à eau de ce troisième actionneur.

Dans ces trois modes de mise en oeuvre de l'invention, et conformément aux figures 1 à 6 un canal d'irrigation a son débit d'eau commandé par une vanne dont l'obturateur mobile OB a la forme d'une plaque coulissant verticalement dans deux rainures creusées dans les parois PA du canal et séparant un bief amont BM et un bief aval BV. Cette plaque porte une crémaillère verticale CR qui permet à un pignon PI de l'entrainer vers le haut ou vers le bas pour l'ouverture ou la fermeture de la vanne.

Conformément à l'invention l'actionneur comporte une trompe hydraulique d'aspiration T connectée en parallèle avec le pertuis de la vanne à manoeuvrer entre l'amont et l'aval de celle-ci. Cette trompe forme une entrée ET, un convergent CO, un col à section de passage hydraulique rétrécie SR suffisamment petite pour que la pression tombe en ce point largement au-dessous de celle représentée par la hauteur dans le bief BV, ceci avec l'aide d'un divergent DI menant à une sortie SO dans ce bief.

Les dimensions sont telles que même lorsque la vanne est fermée, le débit dérivé reste une petite fraction du débit nominal principal qui traverse le pertuis lorsque la vanne est ouverte. Cette trompe comporte d'autre part une ouverture d'aspiration d'eau CA qui s'ouvre dans la zone du col de manière que l'eau passant par cette ouverture soit entrainée par l'écoulement hydraulique, qui est accéléré et déprimé dans cette zone, jusqu'à ce que cette eau soit soumise à une dépression égale en valeur absolue à plusieurs fois, par exemple cinq fois, à la différence de pression aux bornes du circuit hydraulique de la trompe.

L'actionneur comporte encore un moteur à eau MA, MB, MC qui est disposé dans une enceinte EA, EC et qui est constitué d'un vérin souple.

La face supérieure de ce vérin est fixée à cette enceinte. Sa face inférieure a un mouvement alternatif vertical parce que ses parois extérieures sont soumises tantôt à la pression définie par l'ouverture d'aspiration CA tantôt à celle définie par le niveau dans le bief amont BM. Cette alternance est obtenue grâce au basculement d'un robinet bistable à trois voies RA, RC qui met en liaison l'enceinte tantôt avec l'ouverture CA tantôt avec le bief amont BM. La face inférieure du vérin constitue la pièce mobile précédemment mentionnée, et le robinet à trois voies est bistable c'est-à-dire que la bascule bistable 6 précédemment mentionnée est incorporée dans ce robinet. La puissance fournie par ce moteur à eau est transmise à distance à un moteur de manoeuvre NA, NB, NC qui entraine le pignon PI.

Selon le premier mode de mise en oeuvre de l'invention (fig.1 et 2) l'actionneur comporte en outre un bac de régulation de niveau d'aspiration B présentant une surface libre. Le fond de ce bac est situé plus bas que le niveau dudit bief aval BV. Sa partie basse communique avec ladite ouverture d'aspiration CA, ce qui abaisse le niveau dans ce bac au-dessous de celui de ce bief aval et fait apparaitre ladite hauteur d'eau accrue entre les niveaux de ce bac et dudit bief d'alimentation, qui est constitué par le bief amont BM.

Ce bac constitue ledit accumulateur de l'énergie de réserve, qui est ladite énergie secondaire.

Ledit robinet à trois voies RA connecte ledit espace actif alternativement à ce bac et à ce bief d'alimentation. Pour cela il est connecté au bief amont BM par une canalisation CL et il est disposé dans la même enceinte EA que le vérin MA constituant le moteur à eau.

Par ailleurs ledit moteur à eau MA est immergé dans ledit bac de régularisation B, ou tout au moins placé à un niveau non sensiblement supérieur à celui de l'eau.

L'espace intérieur à ce vérin communique avec l'atmosphère. Sa face inférieure mobile FA présente un poids suffisant pour que ce vérin s'allonge au maximum lorsque la pression dans ltenceinte-EA est seulement celle du bac B. Ce poids est suffisamment petit pour que ce vérin se contracte au maximum lorsque la pression dans l'enceinte EA est celle du bief amont BM.

Le basculement du robinet à trois voies RA est commandé par le déplacement de cette face.

La puissance fournie par le moteur à eau MA est reçue par une tige souple mobile TS entraînée par cette face et maintenue par une gaine souple fixée à la paroi de l'enceinte EA.

A son autre extrémité cette tige souple gainée transmet cette puissance au pignon PI par l'intermédiaire d'un commutateur mécanique NA à trois positions, une position de montée pour relever l'obturateur OB, une position de descente pour l'abaisser et une position d'arrêt pour bloquer et obturateur et en même temps la tige souple TS, ce qui arrête la consommation d'eau par le moteur MA. Ce commutateur est muni desdits moyens de commande CM pour le placer dans l'une ou l'autre de ces trois positions selon les signaux de commande de montée, de descente ou d'arrêt, respectivement, reçus par ces moyens. Les signaux de montée et de descente constituent les signaux de manoeuvre précédemment mentionnés.

Selon ledit deuxième mode de mise en oeuvre de l'invention (fig.3 et 4) le moteur à eau MB est également immergé dans le bac de régularisation B. Mais il constitue ici un compresseur d'air pour alimenter ledit moteur de manoeuvre, qui est un moteur à air comprimé NB, par l'intermédiaire d'une canalisation d'air comprimé AC.

Plus particulièrement ce moteur MB est un vérin à eau dont la pièce mobile FB constitue en même temps la paroi mobile d'un soufflet à air pour étirer et contracter alternativement ce soufflet. Ce dernier est muni de deux valves unidirectionnelles de sens opposés VA, VC pour alternativement aspirer de l'air de l'atmosphère VA et le refouler VC vers des réservoirs d'air comprimé RP, RQ. Ce soufflet est placé dans une enceinte rigide EA que le robinet à trois voies RA connecte alternativement au bief amont BM pour contracter ce vérin et au bac de régularisation B pour le dilater. L'espace extérieur à ce soufflet et intérieur à cette enceinte constitue ledit espace actif du vérin à eau MB. Un premier réservoir d'air comprimé RP est fixé au dessus de l'enceinte EA dans le bac B.La canalisation d'air comprimé AC conduit cet air à un moteur de manoeuvre NB qui en utilise l'énergie pour entraîner le pignon PI. Un deuxième réservoir d'air comprimé RQ est placé au voisinage de ce moteur, ainsi qu'une soupape de sécurité SS et une vanne de séparation VS.

Ce moteur est muni de moyens de commande CN recevant les mêmes signaux de commande que dans le mode de réalisation précédent, le signal d'arrêt arrêtant la consommation d'air comprimé.Par ailleurs ce deuxième mode de mise en oeuvre est analogue au premier.

Le troisième mode de mise en oeuvre de l'invention est annalogue au second sauf sur les points suivants
Il n'y a pas de bac de régularisation de l'énergie hydraulique secondaire. L'enceinte rigide EC contenant le moteur à eau MC est placée dans un bassin BA qui s'ouvre directement sur le bief amont BM. Le robinet à trois voies RC fait communiquer cette enceinte EC alternativement avec ce bassin et avec l'ouverture d'aspiration CA de la trompe hydraulique.

L'espace intérieur au vérin qui constitue le moteur à eau MC s'ouvre directement dans le bassin BA. La face inférieure mobile FC de ce vérin entraine dans son mouvement alternatif vertical, par l'intermédiaire de tiges verticales TI, la face supérieure mobile d'un soufflet à air SA dont la face inférieure est fixe. Ce soufflet constitue un compresseur d'air et est muni pour cela de valves unidirectionnelles WA pour l'aspiration de l'air de l'atmosphère par une canalisation AA et WC pour le refoulement dans une canalisation d'air comprimé AD, qui amène l'air à un réservoir d'air comprimé RS situé à proximité de la vanne.

Ce réservoir alimente un moteur de manoeuvre à air comprimé NC qui entraine le pignon PI selon les signaux de commande reçus.

La section du soufflet à air SA est plus petite que celle au vérin à eau MC de manière à obtenir un air comprimé sous pression élevée et à diminuer ainsi le volume et le coût du moteur de manoeuvre.

Conformément à la figure 7 le robinet à trois voies RC comporte deux ouvertures circulaires de même diamètre 102 et 104 formées dans une paroi verticale 103 de l'enceinte EC, superposées et communiquant respectivement avec le bassin BA et avec l'ouverture d'aspiration CA. Un cylindre oscillant 106 oscille autour d'un axe horizontal 108 intérieur à cette enceinte et parallèle à la paroi 103, à la hauteur médiane entre les ouvertures 102 et 104. Il est creux, ouvert du côté de cette paroi et guide un obturateur sphérique 110 qui a presque le même diamètre, fait saillie à l'extérieur et peut pénétrer longitudinalement plus ou moins loin dans ce cylindre en comprimant un ressort 112.La position et la longueur de ce cylindre sont telles que cet obturateur soit empêché de sortir de ce cylindre par la paroi 103 et vienne obturer l'ouverture 102 quand le cylindre est dans une position angulaire extrême hautè et l'ouverture 104 quand il est dans une position angulaire extrême basse.

Le diamètre de ces deux ouvertures est un peu plus petit seulement que celui de cet obturateur de sorte que celui-ci peut pénétrer partiellement dans ces ouvertures en étant poussé par le ressort 106, ce qui rend stable chacune de ces deux positions extrême et instable les positions intermédiaires du cylindre 106. Ce cylindre est relié à la face mobile FC du moteur à eau par un ressort 116 guidé par un tube 114. Ce ressort exerce une force de rappel proportionnelle à la différence entre sa longueur effective et sa longueur de repos. Cette dernière et la raideur du ressort sont choisis pour que, quand la face mobile Pu arrive dans sa position extrême supérieure, ce ressort tendu fasse passer le cylindre 106 brusquement de sa position stable basse à sa position stable haute, et que, de même, quand la face mobile FC arrive dans sa position extrême inférieure, ce même ressort comprimé fasse passer ce cylindre de sa position stable haute à sa position stable basse.

Le robinet RA des deux premiers modes de mise en oeuvre de l'invention peut bien entendu être réalisé de manière analogue.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1/ Actionneur utilisant l'énergie hydraulique d'un écoulement à surface libre entre un bief amont (BM) et un bief aval (BV) pour une manoeuvre récurrente qui nécessite à chaque fois une énergie de manoeuvre, cet actionneur étant caractérisé par le fait qu'il comporte - une trompe hydraulique d'aspiration (T) présentant une entrée (ET) alimentée par ledit bief amont, un convergent (CO), un col (SR), un divergent (DI), une sortie (SO) raccordée audit bief aval (BV) et une ouverture d'aspiration d'eau (CA) formée audit col, de manière à abaisser la pression à cette ouverture au dessous de la pression qui régne au même niveau dans ledit bief aval et à transformer ainsi l'énergie hydraulique primaire disponible entre ces biefs amont et aval en une énergie hydraulique secondaire disponible sous une hauteur d'eau accrue entre cette ouverture d'aspiration et un bief d'alimentation qui est ledit bief amont ou alimenté par ce dernier, le débit d'entrée de cette trompe à partir du bief amont étant choisi petit pour ne pas modifier sensiblement ledit écoulement de sorte que la puissance de cette énergie secondaire peut être insuffisante pour fournir ladite énergie de manoeuvre pendant la durée limitée de ladite manoeuvre, - un moteur à eau (MA, MB, MC) alimenté entre ce bief d'alimentation et cette ouverture d'aspiration pour transformer ladite énergie hydraulique secondaire en une énergie tertiaire utilisable pour ladite manoeuvre, - et un accumulateur d'énergie (B, RP, RQ, RS) pour accumuler une énergie de réserve qui est ladite énergie secondaire ou qui provient de celle-ci, et pour constituer ainsi progressivement une réserve d'énergie au moins égale à ladite énergie de manoeuvre, - un moteur de manoeuvre (NA, NB, NC) étant prévu pour effectuer ladite manoeuvre en utilisant cette énergie de réserve.

2/ Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la section du col (SR) de ladite tuyère d'aspiration est au moins trois fois plus petite que la section de sa sortie (SO), de manière que ladite énergie hydraulique secondaire soit disponible sous une hauteur d'eau dont la valeur maximale théorique soit au moins neuf fois supérieure à celle entre lesdits biefs aval (BV) et amont (BM).

3/ Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite trompe d'aspiration (T) crée à sa dite ouverture d'aspiration (CA) une dépression d'au moins 1 m de hauteur d'eau par rapport à sa dite sortie (SO) lorsque la hauteur d'eau entre sa dite entrée (ET) et cette sortie est de 0,20 mètre.

4/ Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit moteur à eau (MA) comporte un vérin à eau placé dans un espace extérieur et contenant un espace intérieur de volume variable, l'un au moins de ces espaces étant un espace actif à pression variable de manière à déplacer une pièce mobile (FA) alternativement entre deux positions extrêmes de contraction et de dilatation selon les variations de la différence de pression entre ces deux espaces, - et un robinet à trois voies (RA) commandé par les déplacements de cette pièce mobile et muni d'une bascule bistable pour connecter ledit espace actif à ladite ouverture d'aspiration (CA) ou audit bief d'alimentation (BM) selon que la dernière position extrême atteinte par la pièce mobile (FA) est la position de dilatation ou celle de contraction, de manière à engendrer un mouvement alternatif linéaire de cette pièce mobile en consommant ladite énergie hydraulique secondaire.

5/ Actionneur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un bac de régularisation de niveau d'aspiration (B) présentant une surface libre et comportant une partie basse qui est située plus bas que le niveau dudit bief aval (BV) et qui communique avec ladite ouverture d'aspiration (CA) pour abaisser le niveau dans ce bac au-dessous de celui de ce bief aval et faire apparaître une hauteur d'eau accrue entre les niveaux de ce bac et dudit bief d'alimentation (BM), - ledit robinet à trois voies (RA) connectant ledit espace actif alternativement à ce bac et à ce bief d'alimentation.

6/ Actionneur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit moteur à eau (MA) est placé dans ledit bac de régularisation (B) à un niveau non sensiblement supérieur à celui de l'eau et constitue en même temps ledit moteur de manoeuvre, ladite énergie tertiaire étant une énergie mécanique, - ce bac constituant ledit accumulateur d'énergie de réserve, cette énergie de réserve étant ladite énergie secondaire, - l'actionneur comportant en outre une transmission mécanique (TS) pour que ledit mouvement alternatif de la pièce mobile (FA) effectue à distance ladite manoeuvre, - et des moyens de commande (CM) sensibles à des signaux de commande pour empêcher ce mouvement alternatif sauf quand un signal de commande de manoeuvre est reçu.

7/ Actionneur selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit moteur à eau (MB) est placé dans ledit bac de régularisation (B) à un niveau non sensiblement supérieur à celui de l'eau et il constitue un compresseur d'air, ladite énergie tertiaire étant une énergie pneumatique, - ledit moteur de manoeuvre étant un moteur à air comprimé (NB), - ledit actionneur comportant en outre une canalisation d'air comprimé (AC) pour alimenter ce moteur de manoeuvre à partir de ce compresseur, - un réservoir d'air comprimé (RQ) étant connecté à cette canalisation pour stocker l'air fourni par ce compresseur et pour constituer ledit accumulateur d'énergie de réserve, - des moyens de commande (CN) sensibles à des signaux de commande étant disposés en aval de ce réservoir pour empêcher le fonctionnement de ce moteur de manoeuvre sauf quand un signal de commande manoeuvre est reçu.

8/ Actionneur selon les deux revendications 4 et 7, caractérisé par le fait que ladite pièce mobile (FB) du vérin à eau entraîne une paroi mobile d'un soufflet à air pour étirer et contracter alternativement cette chambre, cette dernière étant munie de deux valves unidirectionnelles de sens opposés (VA, VC) pour alternativement aspirer de l'air de l'atmosphère et le refouler vers ledit réservoir d'air comprimé (RQ), et pour constituer ainsi ledit compresseur.

9/ Actionneur selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit vérin à eau (MB) est placé dans une enceinte (EA), et ledit robinet à trois voies (RA) connecte cette enceinte alternativement audit bief d'alimentation (BM) pour contracter ce vérin et audit bac de régularisation (B) pour l'étirer de manière que l'espace extérieur à ce vérin et intérieur à cette enceinte constitue ledit espace actif, ce vérin constituant en même temps par son espace intérieur ledit soufflet à air.

10/ Actionneur selon la revendication 1, dans lequel ladite manoeuvre est la manoeuvre d'une vanne (OB) séparant lesdits biefs amont (BM) et aval (BV).