VANNE CLAPET À ARBRE DE TORSION :
DESCRIPTION TYPIQUE (elle peut être adaptée à vos besoins)
- Introduction
La vanne clapet est généralement utilisée sur les crêtes de barrages
pour contrôler le niveau d'eau du réservoir, pour assurer un débit minimum (écologique) de la
rivière ou pour permettre d'évacuer la glace ou le frasil.
La vanne clapet consiste en une structure rectangulaire qui s'opère en la faisant pivoter sur un
axe de rotation situé au bas de la vanne. Lorsque la vanne est ouverte, le profil amont du
tablier épouse celui du radier et permet un déversement maximum par-dessus la vanne.
Le système d'opération de la vanne clapet à arbre de torsion est localisé dans une chambre
localisée à l'intérieur du barrage et est entièrement protégé contre les intempéries. Cette
particularité de la vanne clapet à arbre de torsion, associée à un système de chauffage des
étanchéités, permet d'en assurer une opération fiable, même dans les climats nordiques.
Généralement, le débit d'eau passant par-dessus la vanne clapet est contrôlé par un automate
programmable qui gère les différents paramètres de la rivière.
- Structure de la vanne
La vanne clapet est une structure rectangulaire principalement
constituée d'un tablier incurvé en acier, de renforts verticaux, d'un tuyau d'aération
(lorsque requis), de supports de paliers et de la bride d'accouplement du bras de manœuvre.
Dans un souci d'économie et à la demande du client, le tablier incurvé peut être remplaçé par
un tablier plat.
La structure inclut aussi une structure tubulaire rigide qui permet de transmettre les efforts
de torsion au bras de manœuvre. Ces efforts de torsion sont causés par le désaxement de la
pression d'eau sur la vanne clapet par rapport à la position des paliers et du bras de manœuvre.
Quant à eux, les supports de paliers, autour desquels la vanne se meut, reprennent les efforts
horizontaux et verticaux provenant principalement de la pression et de l'écoulement d'eau.
Le bras de manœuvre et le tuyau d'aération sont situés à chaque extrémité de la vanne et sont
coaxiaux avec les supports de paliers.
- Aération
En passant par-dessus la vanne, l'écoulement de l'eau crée une poche
d'air entre la face aval de la vanne et la nappe d'eau. Cette nappe d'eau aspire de l'air et crée
une dépression sous la vanne. Pour éviter les efforts importants que peut engendrer une telle
succion, la vanne est équipée d'un système d'aération.
L'air s'engouffre dans la cheminée ou la prise d'air prévue à cet effet. Ensuite, elle rentre
dans une tuyauterie à sortie multiple installée dans le béton et se distribue naturellement
sous la vanne.
Lorsque la tuyauterie à sortie multiple ne peut être utilisée, on la remplace par un tuyau
d'aération qu'on ajoute à la structure de la vanne (voir l'item Structure ci-dessus). Dans ce
cas, l'air s'engouffre dans la cheminée qui est installée du côté opposé au vérin. Ensuite,
elle rentre dans le tuyau d'aération de la vanne et se distribue naturellement sous la vanne.
- Étanchéité
Généralement, l'étanchéité est assurée par des joints en caoutchouc
de la façon suivante :
- sur les côtés : par des joints 60° sur le tablier et par des joints plats à la base;
- au seuil : par un joint 60° fixé sur le radier.
Cette étanchéité procure un meilleur contrôle du débit d'eau s'écoulant par la vanne.
- Cadre de vanne (pièces encastrées)
Le cadre de la vanne clapet comporte :
- de chaque côté de la vanne, une structure mince ou bajoyer qui sert de surface de
scellement aux joints latéraux;
- sous la vanne, des pièces encastrées servant à installer le joint d'étanchéité au seuil;
- des paliers qui supportent la vanne clapet et en permettent le fonctionnement;
- des butées qui fixent l'angle maximum d'ouverture de la vanne clapet. Cette position
correspond à la tangence entre le tablier de la vanne et le radier en amont de la vanne
clapet.
- Système de chauffage (en option)
De par sa conception et lorsqu'elle est équipée d'un système de
chauffage, la vanne clapet à arbre de torsion résiste très bien aux climats nordiques. Peu
importe si la vanne doit résister à la formation de glace ou au frasil, elle est robuste et
en mesure d'opérer en toutes circonstances.
Les bajoyers de chaque côté de la vanne sont équipés d'éléments chauffants qui empêchent la
formation de glace vis-à-vis les joints d'étanchéités. Un système de chauffage est également
installé au seuil de la vanne, vis-à-vis les joints d'étanchéités, afin de faire fondre le
frasil et la glace qui pourrait s'y infiltrer.
- Système de manœuvre
L'opération de la vanne clapet est assurée par un vérin
(généralement hydraulique). Le vérin actionne le bras de manœuvre qui est lui-même boulonné
sur l'accouplement de la vanne prévu à cet effet. Tout ce système, ainsi que l'unité de
puissance hydraulique (le cas échéant), est localisé dans une chambre localisée à l'intérieur
du barrage, adjacente à la vanne clapet.
Fermeture normale : Le vérin est conçu pour fermer la vanne clapet et pour en contrôler la
vitesse d'opération sous tous les cas de charges.
Ouverture normale : La vanne clapet s'ouvre naturellement sous l'action de la pression d'eau
et du poids de la vanne. Dans ce cas, le vérin est utilisé uniquement pour contrôler la
vitesse d'opération de la vanne.
Ouverture d'urgence : En cas d'urgence, la vanne peut être ouverte manuellement en moins d'une minute.
- Entretien
Dans la chambre de manœuvre, un dispositif de fixation est prévu
pour bloquer la vanne à une position fermée supérieure à la position d'opération maximale.
Cette position "d'entretien" place la crête de la vanne clapet plus haut que le niveau
normal du plan d'eau, ce qui permet d'effectuer les opérations d'entretien de la vanne.
Pour un entretien majeur, la vanne doit être isolée à l'aide d'un batardeau placé en amont.
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