FR2626388A1

FR2626388A1 - Regulating valve with air rarefaction

Info

Publication number: FR2626388A1
Application number: FR8800658A
Authority: FR
Inventors: Thierry Fournier
Original assignee: Alsthom Fluides Sapag SA
Current assignee: Alstom Vannes SA
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1989-07-28
Anticipated expiration: 2008-01-21
Also published as: FR2626388B1

Abstract

The sliding panel 6 of a sector valve bears on its upstream face a motor box structure 18 into which the water 28 is drawn by a hydraulic pump 50 to a level controlled by a level sensor 42 placed in the downstream reach 4 in such a way as to lower or raise the sliding panel in order to maintain the level in this reach. The balance of the sliding panel is made possible by a float 70 and a counterweight 14. If the water supply to the upstream reach 2 is interrupted, the presence of this float allows the sliding panel to adopt a closure position in order later to allow regulation to be recommenced without human intervention. The invention applies especially to irrigation.

Description

Vanne de régulation à dépression d'air
La présente invention concerne la régulation d'un niveau d'eau, par exemple dans un bief d'un canal ou dans un réservoir qui font partie d'un réseau d'irrigation. Elle concerne plus particulièrement les vannes assurant cette régulation de manière automatique.Air vacuum control valve
The present invention relates to the regulation of a water level, for example in a reach of a canal or in a reservoir which is part of an irrigation network. It relates more particularly to the valves ensuring this regulation automatically.

Une telle vanne comporte un tablier qui sépare deux plans d'eau appelés ci-après biefs amont et aval. Dans une vanne connue ce tablier est porté à l'amont d'une charpente qui oscille autour d'un axe horizontal transversal pour permettre un déplacement sensiblement vertical de ce tablier. Un caisson moteur est porté par le tablier et plonge partiellement dans l'eau du bief amont avec lequel il communique librement en partie basse. La charpente supporte du côté aval un contrepoids destiné à déplacer vers l'aval de l'axe d'oscillation le centre de gravité de l'ensemble mobile constitué par la charpente, le tablier, le caisson et le contrepoids. Le poids de l'ensemble mobile tend ainsi à soulever le tablier.Pour équilibrer cette action, on réalise à l'intérieur du caisson une dépression qui, en s'exerçant sous la face supérieure du caisson, crée un effort tendant à abaisser le tablier. Cette dépression provoque en même temps la montée du niveau d'eau interne au caisson pour équilibrer les pressions hydrostatiques à la partie basse de celui-ci. Such a valve comprises an apron which separates two bodies of water hereinafter called reaches upstream and downstream. In a known valve, this deck is carried upstream of a frame which oscillates around a transverse horizontal axis to allow a substantially vertical movement of this deck. An engine box is carried by the deck and partially plunges into the water of the upstream reach with which it communicates freely in the lower part. The frame supports on the downstream side a counterweight intended to move downstream of the axis of oscillation the center of gravity of the mobile assembly constituted by the frame, the deck, the box and the counterweight. The weight of the mobile assembly thus tends to raise the deck. To balance this action, a depression is created inside the box which, acting under the upper face of the box, creates a force tending to lower the deck . This depression at the same time causes the internal water level to rise in the casing to balance the hydrostatic pressures at the bottom of the latter.

En cas de variations non désirées du niveau d'eau dans un "bief contrôlé" qui peut autre, au choix, l'un ou l'autre des deux biefs amont et aval, des déplacements du tablier sont entraînés par le caisson. Ils permettent de ramener l'eau de ce bief à un niveau approximativement constant. Cette action régulatrice du caisson résulte du fait que la dépression qui y règne présente des variations appropriées. L'air est aspiré par exemple par une trompe d'aspiration qui constitue une source de dépression fournissant l'énergie pour actionner la vanne. Une telle source peut aussi être constituée par un compresseur électrique qui maintient automatiquement une basse pression d'air dans un réservoir de dépression. In the event of unwanted variations in the water level in a "controlled reach" which may, as desired, one or the other of the two upstream and downstream reaches, displacements of the deck are driven by the box. They allow the water in this reach to be brought to an approximately constant level. This regulating action of the box results from the fact that the depression which reigns there presents suitable variations. The air is sucked in for example by a suction pump which constitutes a source of vacuum supplying the energy to actuate the valve. Such a source can also be constituted by an electric compressor which automatically maintains a low air pressure in a vacuum tank.

La dépression appliquée au caisson par cette source est limitée par une entrée d'air commandée par un capteur de niveau sensible au niveau de l'eau dans le bief controlé, de manière à réaliser un asservissement de ce niveau.The vacuum applied to the box by this source is limited by an air inlet controlled by a sensitive level sensor at the water level in the controlled reach, so as to achieve a control of this level.

Cette vanne connue est décrite dans les demandes de brevets européen nO 87 401 315 4 et américain SN 061 367 (F015511). Une vanne analogue avait été décrite antérieurement dans le brevet français nO 2 519 783 (Alsthom) et dans le brevet américain correspondant nO 4 449 851 (Combes) (FO 12734). Mais son énergie était fournie par une source d'air comprimé. This known valve is described in European patent applications No. 87 401 315 4 and American SN 061 367 (F015511). A similar valve had previously been described in French patent No. 2,519,783 (Alsthom) and in the corresponding American patent No. 4,449,851 (Combes) (FO 12734). But its energy was supplied by a source of compressed air.

Une autre vanne connue utilisant une source de dépression a été décrite dans le document Patent Abstracts cf Japan, vol 8, nO 152 (Houkoku Kogyo KK) appelé ci-après document Houkoku. Another known valve using a vacuum source has been described in the document Patent Abstracts cf Japan, vol 8, nO 152 (Houkoku Kogyo KK) hereinafter called Houkoku document.

Les vannes connues qui reçoivent leur énergie d'une source de dépression présentent l'avantage de permettre souvent d'obtenir un réglage de niveau plus précis que celles qui la reçoive d'une source d'air comprimé. Mais elles présentent un inconvénient qui apparait lorsque l'alimentation en eau du bief amont a provisoirement cessé pendant un temps suffisant pour que le niveau-d'eau tombe au dessous de l'ouverture basse d'entrée d'eau dans le caisson moteur. Dans ce cas la régulation de niveau n'est plus possible, ceci étant vrai aussi bien s'il s'agit d'une vanne qui utilise de l'air comprimé que s'il s'agit d'une vanne fonctionnant à partir d'une source de dépression. Cependant, pour ces dernières vannes seulement, le tablier bascule alors en position haute sous l'action du contrepoids, ce qui ouvre complétement la vanne.Il en résulte, lorsque le bief amont est à nouveau alimenté en eau, que cette eau passe sans limitation dans le bief aval, ce qui empêche le niveau de l'eau de remonter suffisamment dans le bief amont pour atteindre l'ouverture basse du caisson moteur. Si on veut alors rétablir la régulation de niveau, il est nécessaire d'intervenir, c'est-à-dire qu'il faut soit qu'un homme se déplace jusqu'à la vanne pour la remettre en fonctionnement en abaissant le tablier, par exemple à l'aide d'un treuil tel que celui décrit dans le document
Houkoku, soit que l'on prévoie des lignes de commande à distance pour actionner la vanne. tJne telle intervention est donc coûteuse s'il s'agit d'une vanne située a grande distance des personnes qui sont chargées de la maintenir en fonctionnement.Known valves which receive their energy from a vacuum source often have the advantage of making it possible to obtain a more precise level adjustment than those which receive it from a source of compressed air. However, they have a drawback which appears when the supply of water to the upstream reach has provisionally ceased for a sufficient time for the water level to fall below the low water inlet opening in the engine compartment. In this case the level regulation is no longer possible, this being true both for a valve which uses compressed air and for a valve operating from a source of depression. However, for these latter valves only, the bulkhead then switches to the high position under the action of the counterweight, which completely opens the valve. As a result, when the upstream reach is again supplied with water, this water passes without limitation in the downstream reach, which prevents the water level from rising enough in the upstream reach to reach the lower opening of the engine compartment. If we then want to restore the level regulation, it is necessary to intervene, that is to say, it is necessary either for a man to move to the valve to restart it by lowering the apron, for example using a winch like the one described in the document
Houkoku, or that we provide remote control lines to actuate the valve. tJne such intervention is therefore expensive if it is a valve located a long distance from the people who are responsible for keeping it in operation.

La présente invention a pour but de réaliser simplement une vanne de régulation à dépression d'air ne nécessitant pas d'intervention après un abaissement important du niveau d'eau dans son bief amont. The object of the present invention is to simply produce an air vacuum regulating valve requiring no intervention after a significant lowering of the water level in its upstream reach.

Et elle a pour objet une vanne de régulation à dépression d'air comportant - un tablier mobile pesant séparant un bief amont et un bief aval, l'un de ces biefs étant un bief contrôlé dans lequel le niveau d'eau est contrôlé, le mouvement de ce tablier présentant une composante verticale pour laisser passer un débit d'eau plus ou moins important, - un caisson moteur pesant porté par ledit tablier et plongeant partiellement dans l'eau dudit bief amont, ce caisson présentant un ouverture basse normalement immergée pour permettre de faire varier le niveau d'eau interne à ce caisson, et une ouverture haute au dessus dudit niveau d'eau interne, - des moyens d'aspiration commandée pour appliquer à ladite ouverture haute une dépression dépendant dudit niveau contrôlé de manière à exercer un effort sur ledit caisson tendant à abaisser ledit tablier et que cette dépression varie dans un sens correcteur propre à rapprocher ledit niveau contrôlé d'un niveau de consigne, - et un contrepoids appliquant une force élévatrice audit tablier pour permettre un équilibre de celui-ci quand ledit niveau contrôlé est égal audit niveau de consigne, - cette vanne étant caractérisée par le fait que ledit tablier porte en outre, soit directement, soit par l'intermédiaire dudit caisson, un flotteur immergeable dans ledit bief amont pour en recevoir une poussée hydrostatique, le poids et le volume de ce flotteur étant choisis tels que, lorsqu'il est immergé, l'équilibre dudit tablier soit obtenu pour une certaine valeur de ladite dépression dans ledit caisson, et queolorsque ce flotteur est hors d'eau, ladite force élévatrice dudit contrepoids soit à elle seule insuffi- sante pour s'opposer aux poids desdits tablier, caisson moteur et flotteur, ce flotteur étant disposé légèrement au-dessus de ladite ouverture basse dudit caisson de manière à maintenir cette ouverture immergée et à rendre alors possible l'établissement d'une dépression dans ledit caisson. And it relates to an air vacuum regulating valve comprising - a weighing movable deck separating an upstream reach and a downstream reach, one of these reaches being a controlled reach in which the water level is controlled, the movement of this deck having a vertical component to allow a more or less significant flow of water, allow the internal water level of this box to be varied, and a high opening above said internal water level, - controlled suction means to apply to said high opening a vacuum dependent on said controlled level so as to exert an effort on said box tending to lower said apron and that this depression varies in a corrective direction capable of bringing said controlled level closer to a set level, - and a counterweight applied ant an elevating force to said apron to allow a balance thereof when said controlled level is equal to said set level, - this valve being characterized in that said apron further carries, either directly or through said box , a float submersible in said forebay to receive a hydrostatic thrust, the weight and volume of this float being chosen such that, when it is submerged, the balance of said deck is obtained for a certain value of said depression in said box, and when this float is out of water, said lifting force of said counterweight alone is insufficient to oppose the weights of said deck, motor box and float, this float being disposed slightly above said bottom opening of said box so as to keep this opening submerged and to then make it possible to establish a vacuum in said box.

A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le cadre de l'exposé qui en a été donné ci-dessus. Lorsqutun même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Using the attached schematic figures, a more specific description will be given below, by way of non-limiting example, of how the present invention can be implemented within the framework of the description given below. above. When the same element is represented in several figures, it is designated therein by the same reference sign.

La figure 1 représente une vue d'une vanne selon l'invention, adaptée au réglage du niveau du bief aval, en coupe par un plan vertical longitudinal I-I de la figure 2. FIG. 1 represents a view of a valve according to the invention, suitable for adjusting the level of the downstream reach, in section through a longitudinal vertical plane I-I of FIG. 2.

La figure 2 représente une vue partielle de dessus de cette vanne. Figure 2 shows a partial top view of this valve.

La figure 3 représente une vue de cette vanne en coupe par un plan vertical transversal III-III de la figure 1, avec arrachement partiel d'une paroi amont portée par le tablier. Figure 3 shows a view of this valve in section through a transverse vertical plane III-III of Figure 1, with partial cutaway of an upstream wall carried by the deck.

La figure 4 représente une vue de la même vanne, mais adaptée au réglage du niveau du bief amont, en coupe par un plan vertical longitudinal analogue à celui de la figure 1. FIG. 4 represents a view of the same valve, but adapted to the adjustment of the level of the upstream reach, in section through a longitudinal vertical plane similar to that of FIG. 1.

Un réseau d'irrigation comporte un bief amont 2 et un bief aval 4 séparés par cette vanne dont ledit tablier métallique 6 se déplace dans un pertuis de béton 8 et peut éventuellement obturer entièrement ce pertuis. La direction de l'écoulement est parallèle au plan de la figure 1 et est appelée ici longitudinale. An irrigation network includes an upstream reach 2 and a downstream reach 4 separated by this valve, of which said metal deck 6 moves in a concrete hole 8 and can possibly completely block this hole. The direction of flow is parallel to the plane of Figure 1 and is called longitudinal here.

Ce tablier est porté à l'extrémité de la branche amont 10 d'une charpente métallique qui s'étend longitudinalement et dont une branche aval 12 porte un contrepoids non immergeable 14. Cette charpente oscille autour d'un axe horizontal transversal 16 situé approximativement au niveau du bief amont 2. This deck is carried at the end of the upstream branch 10 of a metal frame which extends longitudinally and of which a downstream branch 12 carries a non-immersible counterweight 14. This frame oscillates around a transverse horizontal axis 16 located approximately at level of the forebay 2.

Le tablier 6 présente la forme d'un secteur angulaire d'un cylindre de révolution autour de l'axe 2. Il porte, en saillie sur sa face amont, le corps dudit caisson moteur 18. La paroi aval de ce dernier est constituée par le tablier. Sa paroi amont 20 est cylindrique et coaxiale à la précédente et ses parois latérales 21 sont verticales. Il est muni d'une ouverture basse normalement immergée 22 protégée par une crépine. Une ouverture haute 24 est percée dans sa paroi supérieure 25. Elle est raccordée à une tubulure souple 26 qui est elle même raccordée à une tubulure d'aspiration 27, pour aspirer plus ou moins l'air de ce caisson. Cette aspiration élève plus ou moins le niveau interne de l'eau 28 qui y pénétré~ par l'ouverture basse 22, cette élévation par rapport au niveau du bief amont 2 étant représentée en 29. The apron 6 has the shape of an angular sector of a cylinder of revolution around the axis 2. It carries, projecting from its upstream face, the body of said engine casing 18. The downstream wall of the latter is constituted by apron. Its upstream wall 20 is cylindrical and coaxial with the previous one and its side walls 21 are vertical. It is provided with a normally submerged bottom opening 22 protected by a strainer. A top opening 24 is pierced in its upper wall 25. It is connected to a flexible tube 26 which is itself connected to a suction tube 27, to more or less suck the air from this box. This suction more or less raises the internal level of the water 28 which penetrates there ~ through the lower opening 22, this elevation relative to the level of the upstream reach 2 being represented at 29.

Le tablier 6 porte en saillie sur sa face amont ledit flotteur 70, qui se compose d'un tube fermé à ses deux extrémités. Ce tube présente un axe transversal, et il est fixé au moyen d'un socle rectangulaire sur le tablier. Le flotteur est situé légèrement au dessus de l'ouverture basse 22. Il a été lesté avant fermeture de ses extrémités au moyen d'un lest ajustable 71. The apron 6 carries projecting on its upstream face said float 70, which consists of a tube closed at its two ends. This tube has a transverse axis, and it is fixed by means of a rectangular base on the apron. The float is located slightly above the lower opening 22. It was ballasted before closing its ends by means of an adjustable ballast 71.

La tubulure 26 est d'autre part raccordée à une tubulure de commande 30 qui est également mise en dépression à partir de la tubulure d'aspiration 27. Elle débouche dans la partie supérieure d'une enceinte 32 d'un capteur 42. La partie inférieure 34 de cette enceinte s'ouvre dans le bief aval 4 qui est ledit bief contrôlé. The tubing 26 is on the other hand connected to a control tubing 30 which is also placed under vacuum from the suction tubing 27. It opens into the upper part of an enclosure 32 of a sensor 42. The part lower 34 of this enclosure opens into the downstream reach 4 which is said controlled reach.

Cette enceinte présente par ailleurs une ouverture supérieure 36 qui peut être plus ou moins obturée par un pointeau conique 38 à pointe en haut porté par un flotteur 40 qui flotte dans cette enceinte. La section de passage de l'air est d'autant plus faible que l'eau est plus haute dans le bief 4 et par conséquent dans l'enceinte 32. Le niveau de l'eau dans cette enceinte monte plus vite que dans le bief 4 en raison d'une augmentation de la dépression d'air, ce qui accélère la fermeture de l'orifice 32. This enclosure also has an upper opening 36 which can be more or less closed by a conical needle 38 with a point at the top carried by a float 40 which floats in this enclosure. The air passage section is lower the higher the water is in the reach 4 and therefore in the enclosure 32. The water level in this enclosure rises faster than in the reach 4 due to an increase in the air vacuum, which accelerates the closing of the orifice 32.

La tubulure d'aspiration 27 est mise en dépression par une trompe hydraulique d'aspiration 50 par l'intermédiaire d'un diaphragme 52 qui limite le débit d'air. Cette trompe constitue une source de dépression qui pourrait bien entendu être réalisée autrement. The suction pipe 27 is placed under vacuum by a hydraulic suction pump 50 via a diaphragm 52 which limits the air flow. This tube is a source of depression which could of course be achieved otherwise.

Elle comporte une entrée d'eau 54 qui s'ouvre dans le bief amont 2 à travers une crépine au dessous du plus bas niveau propre à permettre un fonctionnement normal de la vanne. Cette entrée alimente un convergent 56. Ce dernier forme, dans le col 57, un écoulement à forte vitesse et à faible pression qui entraine l'air d'une entrée d'air 58 qui communique avec une tubulure d'aspiration 59 dans l'axe du col. L'eau mélangée d'air est reprise par un divergent 60 qui débouche, par une sortie 62, dans le bief aval 4.It has a water inlet 54 which opens in the upstream reach 2 through a strainer below the lowest level suitable for allowing normal operation of the valve. This inlet feeds a convergent 56. This latter forms, in the neck 57, a flow at high speed and at low pressure which entrains the air from an air inlet 58 which communicates with a suction pipe 59 in the neck axis. The mixed air water is taken up by a divergent 60 which opens, via an outlet 62, into the downstream reach 4.

Les moyens d'aspiration commandée précédemment mentionnés sont constitués par la -source de dépression 50, le capteur 42, le diaphragme 52 et les turbulures 26, 27 et 30. Ils permettent d'obtenir une régulation précise et douce. Grâce à l'utilisation du flotteur 70, cette régulation se rétablit sans intervention lorsque l'alimentation en eau du bief amont recommence après s'être provisoirement tarie. The previously mentioned controlled suction means consist of the vacuum source 50, the sensor 42, the diaphragm 52 and the turbulides 26, 27 and 30. They make it possible to obtain precise and gentle regulation. Thanks to the use of the float 70, this regulation is restored without intervention when the supply of water to the upstream reach begins again after having temporarily dried up.

La vanne représentée figure 4 est la même que précédemment et elle fonctionne de la même manière sauf que le capteur 42 est placé dans le bief amont 2 qui constitue donc dans ce cas ledit bief contrôlé. De plus le pointeau 38 est placé avec la pointe en bas de manière à obturer l'ouverture 36 quand le niveau baisse. The valve shown in FIG. 4 is the same as above and it operates in the same way except that the sensor 42 is placed in the upstream reach 2 which therefore constitutes in this case said controlled reach. In addition the needle 38 is placed with the tip down so as to close the opening 36 when the level drops.

Claims

1 / Air vacuum control valve comprising - a heavy mobile apron (6) separating an upstream reach (2) and a downstream reach (4), one of these reaches being a controlled reach in which the level of water is controlled, the movement of this deck having a vertical component to let pass a more or less significant water flow, - a heavy motor casing (18) carried by said deck and partially plunging into the water of said upstream reach, this box having a low opening (22) normally submerged to allow (28) to vary the internal water level in this box, and a high opening (24) above internal water, - controlled suction means ( 27, 30, 40, 50) to apply to said upper opening a depression depending on said controlled level so as to exert a force on said box tending to lower said deck, and that this depression varies in a corrective direction capable of bringing said controlled level closer a setpoint level, - and a cont repoids (14) applying an elevating force to said apron to allow a balance thereof when said controlled level is equal to said set level, - this valve being characterized in that said apron (6) further carries a float (70 ) submersible in said forebay (2) to receive a hydrostatic thrust, the weight and volume of this float being chosen such that, when it is submerged, the balance of said deck is obtained for a certain value of said depression in said box, and that when this float is out of water, said lifting force of said counterweight (14) alone is insufficient to oppose the weights of said deck, engine box and float, this float being disposed slightly above said bottom opening of said box so as to keep this opening submerged and to make alois possible the establishment of a depression in said box.

2 / valve according to claim 1, characterized in that it further comprises - a horizontal oscillation axis (16) transverse to the direction of water flow, - and a frame oscillating around this ate and-having an upstream branch (10) and a downstream branch (12) upstream and downstream of this axis, respectively, - said deck (6) being carried by this upstream branch of the frame and having. the shape of an angular sector of a cylinder of revolution around this axis, - said engine box (18) being carried by this apron (6) and having a downstream wall formed by a part of this apron, an upstream wall ( 20) having the shape of a sector of coaxial cylinder of revolution upstream of this deck, two vertical side walls (21) joining this downstream wall to this upstream wall, and an upper wall (25), - said float (70) being projecting from the upstream face of said box above said bottom opening (22), - said counterp oids (14) being carried by said downstream branch (12) of the frame to constitute, with said box, said deck, said float, and said frame, an oscillating assembly (14, 18, 6, 70, 10, 12) of which the center of gravity remains close to said axis of oscillation (16), so that this valve provides precise and gentle regulation while being easy to maneuver.