FR2745830A1

FR2745830A1 - Water regulating valve always submerged at specific distance from surface for dam or barrage

Info

Publication number: FR2745830A1
Application number: FR9602822A
Authority: FR
Inventors: Denis Mosnier
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-12
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: FR2745830B1

Abstract

The valve (1) has a caisson (4) with a drainage point (12) and an upper opening. A float (11) is partially fixed across the opening in the caisson and moves up and down. A pipe (17) passes through the float and opens at the top in the water and at the bottom in the caisson. The valve has a chute which is attached to the float which extends downstream. The drainage point has a valve which can be opened manually and which closes automatically after a fixed period. The float is shaped like an angular section of a cylinder and is hinged to the caisson by a section (16) which forms the axis of the cylinder.

Description

CLAPET DE RÉGULATION DU DÉBIT SUR UN COURS D'EAU
DESCRIPTION
L'invention a trait à un clapet de régulation du débit déversé par un ouvrage de retenue, barrage ou digue, sur un cours d'eau naturel ou artificiel, et elle peut se placer par exemple sur un barrage ou une chaussée reliée à une des rives du cours d'eau.FLOW REGULATION VALVE
DESCRIPTION
The invention relates to a flow control valve discharged by a retaining structure, dam or dam, on a natural or artificial watercourse, and it can be placed, for example, on a dam or a roadway connected to one of the banks of the river.

La délivrance d'un débit constant peut être assurée en interposant une canalisation spéciale, ou une vanne, ou un clapet. Ce dernier appareil se distingue des autres en ce qu'il laisse passer l'eau par-dessus lui sous forme d'une lame déversante. I1 peut être réglé par l'intermédiaire d'un flotteur auquel il est relié par des câbles ou par un capteur du niveau de l'eau. Dans le premier cas, le flotteur élève ou abaisse le clapet en fonction du niveau de la surface libre de l'eau et laisse donc passer une lame d'eau de hauteur constante ; dans le second, le même résultat est obtenu par l'intermédiaire d'un moteur de réglage de la vanne et que le capteur de niveau commande. The delivery of a constant flow can be ensured by interposing a special pipe, or a valve, or a valve. This last device is distinguished from the others in that it lets water pass over it in the form of a pouring blade. I1 can be adjusted via a float to which it is connected by cables or by a water level sensor. In the first case, the float raises or lowers the valve according to the level of the free surface of the water and therefore lets a water slide of constant height pass; in the second, the same result is obtained via a valve adjustment motor and as the level sensor controls.

La première conception impose en général une installation encombrante, d'autant plus que les efforts exercés sur le clapet doivent être importants et imposent donc des flotteurs volumineux ; et si un moteur est préféré, les frais d'entretien deviennent plus importants et il faut apporter de l'énergie, normalement en construisant un raccordement au réseau électrique souvent inutile par ailleurs si aucun autre appareil n'existe à cet endroit. The first design generally requires a bulky installation, especially since the forces exerted on the valve must be significant and therefore impose bulky floats; and if an engine is preferred, the maintenance costs become higher and it is necessary to provide energy, normally by building a connection to the electrical network often useless elsewhere if no other device exists at this location.

Le sujet de l'invention est un clapet à flotteur à genre original, dont l'intérêt principal est d'être de construction robuste et assez rudimentaire, de ne pratiquement point nécessiter d'entretien. La propriété essentielle du flotteur est qu'il est immergé à une profondeur invariable de la surface libre et qu'il constitue lui-même le clapet, au lieu d'être un organe de commande d'un clapet ordinaire. The subject of the invention is an original type float valve, the main interest of which is to be of robust construction and fairly rudimentary, practically not requiring maintenance. The essential property of the float is that it is immersed at an invariable depth of the free surface and that it itself constitutes the valve, instead of being a control member of an ordinary valve.

Sous sa forme la plus générale, l'invention concerne ainsi un clapet de régulation de débit d'un cours d'eau, caractérisé en ce qu'il comprend un caisson muni d'une fuite et d'une ouverture supérieure, un flotteur engagé partiellement dans le caisson à travers l'ouverture et mobile pour s'élever en sortant du caisson et s'abaisser en entrant dans le caisson, et un conduit traversant le flotteur, débouchant en bas dans le caisson et en haut sur le cours d'eau. In its most general form, the invention thus relates to a valve for regulating the flow of a watercourse, characterized in that it comprises a box provided with a leak and an upper opening, a float engaged partially in the box through the opening and movable to rise out of the box and lower when entering the box, and a conduit passing through the float, opening down into the box and up on the course water.

L'invention va maintenant être décrite plus concrètement à l'aide des figures suivantes
la figure 1 représente l'invention en perspective
de l'aval du cours d'eau, et au sec,
la figure 2 représente l'invention en coupe
longitudinale,
la figure 3 représente un aménagement
supplémentaire de l'invention,
et la figure 4 représente un autre aménagement
supplémentaire.The invention will now be described more concretely using the following figures
Figure 1 shows the invention in perspective
downstream of the stream, and dry,
Figure 2 shows the invention in section
longitudinal,
Figure 3 shows a layout
additional of the invention,
and Figure 4 shows another arrangement
additional.

On considérera d'abord les figures 1 et 2. We will first consider Figures 1 and 2.

Le clapet 1 conforme à l'invention peut être placé dans un alvéole 2 creusé au sommet d'un barrage 3. I1 comprend un caisson fixe 4 délimitant une chambre d'eau 5 et composé d'une paroi amont 6, d'une paroi aval 7, et de deux bajoyers 8 et 9 au contact de la matière du barrage 3, ce qui laisse une ouverture au sommet du caisson 4. La face aval 7 et les bajoyers 8 et 9 portent des lèvres d'étanchéité 10 au contact d'un flotteur 11 ; de plus, une fuite est organisée hors du caisson 4 au moyen d'un tube 12 traversant la face aval 7 et muni d'un étranglement 13 laissant passer un débit calibré, qu'il est éventuellement possible de régler si l'étranglement 13 est produit par une vanne. The valve 1 according to the invention can be placed in a cell 2 dug at the top of a dam 3. I1 comprises a fixed box 4 delimiting a water chamber 5 and composed of an upstream wall 6, a wall downstream 7, and two bajoyers 8 and 9 in contact with the material of the dam 3, which leaves an opening at the top of the casing 4. The downstream face 7 and the bajoyers 8 and 9 carry sealing lips 10 in contact with 'a float 11; in addition, a leak is organized outside the box 4 by means of a tube 12 passing through the downstream face 7 and provided with a throttle 13 allowing a calibrated flow to pass, which it is possibly possible to adjust if the throttle 13 is produced by a valve.

Le flotteur 11 est en forme de secteur de cylindre dont la face arrondie 14 s'étend devant le sommet de la paroi aval 7 et dont l'extrémité pointue 15, correspondant à l'axe du cylindre, fait face au sommet de la paroi amont 6, auquel il est articulé par des charnières 16. Le flotteur 11 est donc partiellement engagé dans le caisson 4 à travers son ouverture supérieure. De plus, il est traversé par un conduit 17 en forme de tube sensiblement vertical débouchant en bas dans la chambre d'eau 5 et dont le sommet 18 dépasse du flotteur 11 et se termine en une embouchure 19 s'évasant vers le haut, que peut produire un biseau sur le sommet 18. The float 11 is in the form of a cylinder sector whose rounded face 14 extends in front of the top of the downstream wall 7 and whose pointed end 15, corresponding to the axis of the cylinder, faces the top of the upstream wall 6, to which it is articulated by hinges 16. The float 11 is therefore partially engaged in the box 4 through its upper opening. In addition, it is traversed by a conduit 17 in the form of a substantially vertical tube opening down into the water chamber 5 and the top 18 of which protrudes from the float 11 and ends in a mouth 19 flaring upwards, that can produce a bevel on the top 18.

L'eau retenue en amont du barrage 3 s'écoule en formant une lame d'eau déversante 20 audessus du flotteur 11. De l'eau pénètre dans la chambre 5 par le conduit 17 et en sort par le tube de fuite 12. The water retained upstream of the dam 3 flows, forming a layer of overflowing water 20 above the float 11. Water enters the chamber 5 through the conduit 17 and leaves it through the leak tube 12.

L'équilibre du flotteur 11 est réalisé quand les forces de pression, de frottement et son poids s'annulent et que le volume d'eau dans la chambre 5 reste constant.The balance of the float 11 is achieved when the pressure and friction forces and its weight cancel each other out and the volume of water in the chamber 5 remains constant.

On peut en réalité distinguer deux situations : si aucune circulation d'eau ne passe par le conduit 17, la chambre 5 se vide par le tube de fuite 12, et le flotteur 11 s'abaisse et rentre dans la chambre 5 sinon, l'eau emplissant le conduit 17 impose une pression statique relativement élevée dans la chambre 5, et des forces de pression plus importantes sur la face inférieure du flotteur 11, qui s'élève et sort du caisson 4. Le flotteur 11 est donc amené à un état intermédiaire d'équilibre stable, où il reste immobile et où l'ouverture 19 affleure à la surface de l'eau la hauteur de la lame déversante 20 dépend donc essentiellement de la hauteur du sommet 18, dépassant du flotteur 11, du conduit 17. L'évasement progressif de l'ouverture 19 permet de réduire les oscillations du flotteur 11 autour de la position d'équilibre. Si le niveau de l'eau varie en amont du barrage 3, le flotteur 11 se déplace d'une quantité identique et la hauteur de la lame déversante 20 ne change pas. Le fonctionnement du clapet 1 n'est pas non plus modifié si un obstacle tel qu'un tronc d'arbre flottant parvient à l'entrée du clapet 1 : la seule cause de perturbation réellement envisageable consisterait en une feuille d'arbre, un sac, etc. qui recouvrirait et boucherait l'ouverture 19, mais la chambre d'eau 5 se viderait alors, le flotteur 11 s'abaisserait et la lame déversante 20, épaissie en conséquence et plus impétueuse, ne tarderait pas à chasser l'objet gênant.We can actually distinguish two situations: if no water circulation passes through the conduit 17, the chamber 5 is emptied by the leak tube 12, and the float 11 lowers and enters the chamber 5 otherwise, the water filling the conduit 17 imposes a relatively high static pressure in the chamber 5, and greater pressure forces on the underside of the float 11, which rises and leaves the box 4. The float 11 is therefore brought to a state intermediate of stable equilibrium, where it remains stationary and where the opening 19 is flush with the surface of the water, the height of the overhanging blade 20 therefore essentially depends on the height of the apex 18, protruding from the float 11, from the conduit 17. The gradual widening of the opening 19 makes it possible to reduce the oscillations of the float 11 around the equilibrium position. If the water level varies upstream of the dam 3, the float 11 moves by an identical amount and the height of the overflow blade 20 does not change. The operation of the valve 1 is also not modified if an obstacle such as a floating tree trunk reaches the entrance of the valve 1: the only cause of disturbance really conceivable would consist of a tree leaf, a bag , etc. which would cover and plug the opening 19, but the water chamber 5 would then be emptied, the float 11 would lower and the overhanging blade 20, thickened as a result and more impetuous, would not be long in expelling the annoying object.

Une grille 30 peut entourer l'extrémité libre du conduit 17 pour réduire encore les risques d'obstruction.A grid 30 can surround the free end of the conduit 17 to further reduce the risk of obstruction.

Au lieu d'un conduit 17 unique, on peut utiliser par exemple une paire de conduits 17 aux extrémités latérales du flotteur 11, comme on le représente à la figure 1 ; une autre amélioration consiste à disposer des guides d'écoulement d'eau sur la face supérieure du flotteur 11, qui peuvent consister en des nervures parallèles 21. Une autre idée d'aménagement, illustré à la figure 3, consiste à adjoindre un toboggan 22 au clapet 1, en l'accrochant par son extrémité supérieure au flotteur 11, pour canaliser la lame déversante 20 vers un plan d'eau inférieur 23 en aval du barrage 3. L'extrémité inférieure du toboggan 22 est alors accrochée à un second flotteur 24 émergeant du plan d'eau inférieur 23. Le toboggan 22 peut être emprunté par des poissons migrateurs ou de petites embarcations. Notamment dans ce dernier cas, on peut envisager un service intermittent du clapet 1, et une idée intéressante, illustrée à la figure 4, consiste alors à disposer, pour former l'étranglement 13, une vanne 25 à ouverture manuelle et fermeture automatique au bout d'un temps déterminé, qui peut prendre l'aspect d'un opercule 26 auquel est accroché un contrepoids 27. Les voyageurs tirent l'ensemble par une manette 28 et dévalent le toboggan 22 dès que le flotteur 11 s'est abaissé pour y déverser la lame d'eau 20 ; le contrepoids 27 redescend pendant ce temps et entraîne l'opercule 26, mais à une vitesse assez lente car un amortisseur 28 le ralentit. Instead of a single conduit 17, it is possible, for example, to use a pair of conduits 17 at the lateral ends of the float 11, as shown in FIG. 1; another improvement consists in having water flow guides on the upper face of the float 11, which can consist of parallel ribs 21. Another idea of arrangement, illustrated in FIG. 3, consists in adding a slide 22 to the valve 1, by hooking it by its upper end to the float 11, to channel the overflow blade 20 towards a lower body of water 23 downstream of the dam 3. The lower end of the slide 22 is then hooked to a second float 24 emerging from the lower body of water 23. The slide 22 can be taken by migratory fish or small boats. In particular in the latter case, one can envisage an intermittent service of the valve 1, and an interesting idea, illustrated in FIG. 4, then consists in having, to form the throttle 13, a valve 25 with manual opening and automatic closing at the end. a determined time, which can take the form of a cover 26 to which a counterweight is attached 27. The travelers pull the assembly by a lever 28 and descend the slide 22 as soon as the float 11 is lowered to there pour the water slide 20; the counterweight 27 descends during this time and drives the cover 26, but at a fairly slow speed because a damper 28 slows it down.

Quand l'opercule 26 a refermé le tube de fuite 12, le caisson 4 se remplit et soulève le flotteur 11 pour réduire ou supprimer la lame déversante 20. When the cover 26 has closed the leakage tube 12, the box 4 fills and lifts the float 11 to reduce or eliminate the overflow blade 20.

Claims

1. A valve (1) for regulating the flow of a watercourse, characterized in that it comprises a box (4) provided with a leak (12) and an upper opening, a float (11) partially engaged in the box (4) through the opening and movable to rise out of the box and lower when entering the box, and a conduit (17) passing through the float, opening down into the box and up on the stream.

2. Control valve according to claim 1, characterized in that it comprises a slide (22) attached to the float and extending downstream of the watercourse.

3. Control valve according to claim 2, characterized in that the leak is provided with a valve (25) with manual opening and automatic closing after a fixed period.

4. Regulating valve according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the float (11) is in the form of an angular sector of cylinder and articulated to the box (4) by a portion

(16) located on the axis of the cylinder.

5. Regulating valve according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the conduit (17) has a top (18) with mouth (19) flaring upward.

6. Control valve according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a grid (30) surrounds the top of the duct (17).