Brevet FR2398899A1 — publié le 19790223

La présente invention se rapporte à une pompe solaire pour le pompage de liquides. De nombreuses zones arides et ddsertiques de la terre jouissent dtun grand ensoleillement, mais souffrent d'un manque d'eau de surface. A une profondeur-plus ou moins grande se trouve cependant une assez grande-quantité dteau souterraine qui, en règle générale, ne peut pas monter à la surface sous l'effet de sa seule pression et doit donc autre pompée. Il-paratt donc évident, pour le pompage de ces eaux souterraines, d'utiliser lJénergie solaire si abandante dans ces regions. Une pompe solaire de ce-type est connue par le brevet américain 2 688 923, bien que cette pompe n'utilise pas de collecteur plat. Par ce brevet, on voit que cette pompe exige un appareillage important comprenant, par exemple, un mécanisme de plvo- tement imprimant un mouvement de va et vient à deux surchauffeurs séparés avec, de surcrott, un grand nombre de valves et de conduits. La présente invention a par conséquent pour -objet de réaliser une installation du type précité qui soit compacte, bon marché, automatique et presque sans entretien. Ce résultat est atteint selon l'invention au moyen d'un collecteur plat qui, rempli d'un fluide de travail de faible enthalpie d'évaporation, est essentiellement constitué par une couverture formant un premier canal d'écoulement, par une surface de chauffe, par un système de goulottes disposé horizontalement, recevant la fluide de travail et dans lequel font saillie des thermoplongeurs montés sur la surface de chauffe et munis dtouver- tures d'éeoulement, par une isolation porteuse et imperméable à l'eau formant, en liaison avec le système de goulottes, un deuxième canal d'écoulement, ainsi que par des raccords supérieurs et des ouvertures de sortie,d'une pompe munie d'une chambre d'expansion formant avec le système de goulottes,relié par un raccordement, un système fermé; d'un réservoir intermédiaire raccordé à la pompe par une conduite et au collecteur plat par des raccords, ainsi que d'un levier qui, en fonction de la position de travail de la pompe, commande une valve d'évacuation montée sous le réservoir intermédiaire. Les avantages obtenus par l'invention résident en particulier dans le fait, qutau lieu d'un mécanisme compliqué, on dispose d'un système simple, peu- sensible à l'usure et robuste qui n'impose que peu de contrainte au personnel chargé de l'entretien et est d'un faible prix dtétablissement. Il s'ensuit que cette installation convient parfaitement pour les pays en voie de développement riches en ensoleillement. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description de modes de réalisation pris comme exemples, mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé,- sur lequel la figure 1 représente le principe de base d'une pompe solaire à eau; la figure 2 est une coupe longitudinale partielle d'un collecteur plat; la figure 3 représente un mode de réalisation de la pompe à expansion conçue sous la rorme- d'une pompe d'aspiration active; la figure 4 représente une installation de pompage solaire pour puits profonds. La pompe 13 est, par une- valve 17, raccorde à un conduit d'aspiration 15 aboutissant à un puits non représenté. Cette pompe 13 est reliée au réservoir intermédiaire,12 au moyen d'une valve 16 et d'une conduite 18-. Un raccordement 20 va de la pompe au collecteur plat 10 représenté en détail sur la figure 2. A partir du réservoir intermédiaire 12 > des raccords 21, 22 aboutissent au collecteur plat 10. Un bac li installé sous le collecteur plat reçoit par les ouvertures de sortie 28 l'eau pompée et permet sa reprise ultérieure. N'importe quel autre utilisateur peut entre raccordé à la place de ce bac. Entre la pompe 13 et le réservoir intermédiaire 12 est installé un levier 14 commandé par la pompe. La pompe solaire fonctionne de la façon suivante : le collecteur plat 10, rempli d'un fluide de travail approprié (par exemple du fréon), vaporise et éventuellement surchauffe ce fluide de travail de sorte que ce dernier, par le raccordement 20, s'écoule vers la pompe 13 od, par refoulement, il fait monter l'eau dans le réservoir intermédiaire 12 par la conduite de raccordement 18. Peu avant que le fond intermédiaire 24, muni d'un lest et divisant la pompe en deux chambres, ait atteint son point mort haut, une valve 25, placée sur la face inférieure du réservoir intermédiaire 12, s'ouvre sous l'action du levier 14 et le collecteur 10 se remplit d'eau par l'intermédiaire des raccords ?1, 22 et des canaux d'écoulement 26, 27. Le fluide de travail se condense alors à nouveau dans le collecteur et laisse retomber le fond intermédiaire 24 constituant la chambre d'expansion. Peu avant que le fond intermédiaire 24 ait atteint son point mort bas, la valve 25 est fermée par -le levier 14 de sorte que le flux d'eau de refroidissement est interrompu et que le fluide peut à nouveau s'évaporer dans le collecteur plat 10. Comme illustré sur la figure 2, le collecteur plat est muni d'un système de goulottes-horizontales 30 dans lequel le fluide de travail liquide s'écoule par débordements successifs. L'énergie solaire parvent, par 11 intermédiaire de la couverture 31, par exemple une vitre, à une surface de chauffe 32. Sur cette surface de chauffe 32 sont installés des thermoplongeurs 34 pour transmettre la chaleur plus .profondément à l'intérieur des goulottes 30. Entre les différentes goulottes sont disposée des canaux de passage 35.Les thermoplongeurs 34 sont pourvus d'ouvertures 37 si bien que le fluide de travail vaporisé ou condensé peut sans difficulté passer d'une goulotte à l'autre. Les goulottes sont elles aussi munies de canaux 36, de sorte que lteau sortant du réservoir intermédiaire 12 peut, comme déjà décrit, s'écouler par le collecteur. Dans l'exemple représenté, l'écoulement de liteau s'effectue aussi bien par le raccord 21 que par le raccord 22 (voir figure 1). On peut si lton veut n'utiliser qu'un seul de oes deux raccords et par conséquent opérer le refroidissement par la partie correspondante du collecteur. Pour la fermeture du collecteur plat, on emploie une isolation 33 réalisée sous la forme d'un élément porteur imperméable à l'eau. Le système des goulottes, le raccordement 20 et la chambre de travail de la pompe 13 constituent un système fermé. Sur la figure 3, la pompe à expansion 13 est réalisée sous la forme dtune pompe d'aspiration active. A l'inverse de la pompe représentée sur la figure 1 dont ltaspiration est constituée par l'abaissement du fond intermédiaire 24, l'aspiration est ici exécutée en mAeme temps que la course de travail du fluide se détendant. A cet effet, on prévoit une chambre d'eau 40 et une chambre de fluide de travail 42 séparées, une isolation thermique pouvant Autre insérée entre ces deux chambres. La chambre d'eau 40 est, au moyen d'une valve 45, raccordée à un tube d'aspiration 41 aboutissant au puits non représenté. Par l'intermédiaire dlun tube de sortie 44 et d'une autre valve 48 placée dans ce tube, l'eau pompée arrive à l'utilisateur non représenté. La chambre de travail 42 est reliée au collecteur plat 10 par une conduite 43. Le poids 46 sert à vider la chambre d'eau et au transport à uné faible hauteur. Au lieu d'un poids, on pourrait également- utiliser des ressorts non représentés, On pourrait également raccorder plusieurs conduites 41, 43, 44 partant de plusieurs collecteurs ou puits ou allant aux utilisateurs. Le fonctionnement est le suivant : la fluide de travail pénétrant dans la chambre 42 par la conduite 43 soulève le poids 46 ou tend les ressorts. Dans le tube d'aspiration 41, il se produit- une succion qui aspire l'eau dans la chambre 40. Après qu'un point déterminé a été atteint, l'amenée du fluide dé travail est arrenté par un mécanisme approprié non représenté ici, par exemple selon la figure 1, et le poids 46 (ou les ressorts) refoulent l'eau vers l'utilisateur par l'inter- médiaire-du tube de sortie 44. La figure 4 représente une solution qui permet de surmonter de grandes distances ou différences de hauteur (grande profondeur de puits). Le fonctionnement du collecteur plat et du réservoir -inter- médiaire est le mame que celui déjà décrit. Le fluide de travail s'écoule vers la pompe 58 où il gagne la chambre d'expansion 50, de sorte que le liquide hydraulique est expulsé de la chambre 51 et passe, par la conduite 57, dans l'enceinte flexible 52. De ce fait, la chambre 53 de la pompe de l'élément 52 diminue de sorte que l'eau aspirée par la valve 54 est refoulée par une valve 55 et une conduite 56, au réservoir intermédiaire 12. Des ressorts de traction 60 (ou un poids approprié) sont armés lors de ce processus et, lors de leur détente ramènent liquide hydraulique de la chambre 52 à la chambre 51. Les chambres 51, 52, et la conduite 57 constituent ici un pont hydraulique reliant chambre d'expansion à la chambre de pompage. Comme on peut le voir > le dispositif selon l'invention permet de pomper d'autres liquides appropriés. REVENDICATIONS 1. Pompe solaire pour le pompage de liquides, caractérisée par le fait qu'elle comporte un collecteur plat 10 qui, rempli d'un fluide de travail de faible enthalpie d'évaporisation, est constitué essentZ llement par une couverture-31 formant un premier canal d'écoulement 26, par une surface de ehauffe 32, par un système de goulottes horizonta30 recevant le fluide de travail et dans lequel font saillie des thermoplongeurs 34 montés sur la surface de chauffe et munis dtouvertures d'écoulement 371 par une isolation porteuse 35 imperméable à 11 eau et formant un deuxième canal d'écoulement 27 en liaison avec le système de goulottes, ainsi que par des raccords supérieurs 21, 22 et des ouvertures de sortie 28; une pompe 13 comportant une.chambre d'expansion 24, 42 formant avec le système à goulottes, relié par raccordement, un système fermé; un réservoir intermédiaire 12 raccordé à la pompe 13 par une conduite 18 et au collecteur plat 10 par des raccords 21, 22 et un levier 14 qui, en fonction de la position de travail de la pompe, commande une valve d'évacuation 25 montée sous le réservoir intermédiaire 12. 2. Pompe solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le collecteur plat ne comporte que le canal d'écou- lement 26 et le raccord 22. 3. Pompe solaire selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le collecteur plat ne comporte que le canal d'écoulement 27 et le raccord 21. 4. Pompe solaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la pompe est réalisée sous la forme d'une pompe aspirante passive et intermittente. 5. Pompe solaire selon la revendication 1 caractérisée par le fait que la pompe en tant que pompe d'aspiration active est -équipée drune chambre de fluide de pompage 40 et d'une chambre de fluide de travail 42, séparées, que la chambre de fluide de pompe comporte des tubes d'aspiration 41 et de sortie 44 séparés commandés par valves, que la chambre de fluide de travail 42 comporte un raccordement 43 pour le fluide de travail et que le fluide de pompage peut être refoulé dans le tube de sortie 44 au moyen d'un poids. 6. Pompe solaire selon la revendication 5, caractérisée par le fait que le fluide de pompage peut autre refoulé par des ressorts dans le tube de sortie 44. 7. Pompe solaire selon la revendication 5, caractérisée par le fait qu'une isolation thermique est insérée entre les chambres 40 et 42. 8. Pompe solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que l'on prévoit un nombre quelconque de conduites de raccordement partant d'un nombre quelconque de pompes, d'utilisateurs ou de collecteurs. 9. Pompe solaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 > caractérisée par le fait qu'une chambre d'expansion et une chambre de pompage sont disposées séparément et accouplées par l'intermédiaire d'un pont hydraulique 51, 57, 52.