Brevet FR2442360A1 — publié le 19800620

La pré-sente invention concerne les installations de pompage autonome permettant d'élever l'eau, à partir de forages réalisés dans les nappes phréatiques ou les terrains aquifères. Elle est destinée à être utilisée principalement dans les zones climatiques dépourvues de réseau de distribution d'énergie. Les installations connues de ce genre, utilisant les énergies naturelles (vent, soleil, etc...), sont généralement assez délicates, exigent de ltentretien et sont parfois assez limitées dans leur possibilité d'emploi. Sur les éoliennes multipales ou à hélice, un dispositif d'éclipsage ou de régulation est-généralement nécessaire. Sur celles-ci, l'organe de pompage est généralement constitué d'une pompe à piston transformant la rotation de l'hélice en mouvement alternatif ou d'une pompe noyée entrainée en rotation par un arbre vertical équipé à sa partie supérieure d'une pignonnerie à renvoi d'angle. Dans les deux cas, ltorgane de comma@de de la pompe pose des problèmes d'inertie et d'alignement lorsque la profondeur du forage ou du puits depasse quelques dizaines de mètres. Sur les installations utilisant l'énergie solaire, le rayonnement est transformé en énergie mécanique par utilisation d'un cycle thermodynamique à basse température (fréon, butane). Cette énergie mécanique est utilisée pour faire fonctionner une pompe classique. Ces installations assez sophistiquéss nécessitent un minimum d'entretien et de visites périodioues. Des installations de pompage plus rudimentaires, utilisant une pompe pneumatique, actionnée au pied, permettent d'augmenter la pression au dessus de la nappe et d'obtenir l'élévation de l'eau dans une tuyauterie débouchant dans un réservoir de stockage. Ce moyen, qui demande une dépense d'énergie assez importante, ne permet d'élever que des quantités d'eau tres faibles. Le dispositif selon l'invention permet d'éliminer la majeure partie de ces inconvénients. Avec celui-ci, en effet, les problemes d'entretien et de surveillance sont pratiquement résolus; notamment lorsque le transformateur d'énergie utilisé est zn venturi Dans ce cas, il n'existe que deux organes mobiles: le clapet du bélier hydraulique et le dispositif d'orientation de la tuyère dans l'axe du vent. Le bolier hydraulique a fait largement preuve de sa robustesse et de so@@@on fonctionnement pratiquement sans entretien. Le fonctionnement de l'ensemble de l'installation ne demande aucune intervention manuelle ni surveillance. Le dispositif objet de l'invention permet de transformer l'énergie solaire, éolienne ou nanw-lle en dépression ou pression Le d'pression ou la pression ainsi obtenue sert à élever l'eau par l'intermédiaire d'un émulseur qui transforme l'eau en une mousse qui pe@@@t d'obtonir une hauteur manométrique très supérieure à celle obtenue avec de l'eau non émulsée; puisque la masse volumique de 1 mousse ainsi obtenue est très inférieure à celle de l'eau. L'eau ainsi élevée, est récupérée dans un réservoir de dégazage monté à la partie supérieure du tube émulseur avec une certaine pénétration de celui-ci. J)ans ce réservoir, l'eau se sépare de l'air et retombe dans le fond du reservoir d'où elle est extraite par siphonnage dès eue le niveau atteint le col d'un siphon, pour être reversée dans un réservoir d'alimentation, relié à un bélier hydraulique, avec une hauteur de chute suffisante pour obtenir le coup de bélier et le fonctionnement répété de la pompe qui élève ainsi l'eau par saccades dans un réservoir de stockage situé hors du forage ou du puits. L'ensemble: émulseur, réservoir de dégazage, réservoir d'alimentation et bélier hydraulique, est monté sur flotteur à la surface de l'eau. Les dispositifs permettant d'obtenir la pression ou la dépression d'air nécessaire au fonctionnement de l'installation peuvent être constitués - de cellules solaires alimentant le moteur d'un compresseur ou d'une pompe à vide - une hélice entraînant directement ou indirectement le moteur d'un compresseur ou d'une pompe à vide - un venturi simple ou multiple Le tube émulseur est équipé à sa partie inférieure d'une canne d'émulsion raccordée à sa partie supérieure à un tube transversal permettant l'ajutage d'air indispensable à la réalisation et à l'entretien de l'émulsion. Selon que lton utilise une pression ou une dépression le réservoir de dégazage sera mis à l'air libre ou sera rendu étanche. Dans ce dernier cas, c'est la dépression exercée dans le réservoir qui fera monter la mousse produite par l'émulseur. Le réservoir de dégazage est équipe d'un siphon nui permet le déversement du liquide contenu dans le réservoir de dégazage, dans le réservoir d'alimentation lu bélier hydraulique. Selon que l'on utilisera une dépression ou une pression, c'est à dire selon que le réservoir sera étanche ou mis à l'air libre, l'extrêmité supérieure du siphon sera ou ne sera pas équipé d'un flotteur formant clapet destiné à à s'opposer à la mise à la pression atmosphérique du réservoir de dégazage et au désamorçage de l'installation. Pour les dépressions faibles, ce clapet pourra être remplacé par un coude ou un dispositif similaire monté à l'extrêmité inférieure du siphon pour obtenir un bouchon hydraulique.Les débits obtenus par ce moyen étant assez faibles, l'eau pouvait, dans le cas de dépression ou de pression d'air minimum, ruisseler dans le siphon qui équipe le réservoir de dégazage sans créer une veine d'eau continue susceptible de provoquer l'amorgage et la vidange rapide du réservoir, aussi, le tube siphon a-t'il été équipé intérieurement d'un ou plusieurs conduits de faible section destinés à faciliter l'amorçage. Le réservoir d'alimentation est relié au bélier hydraulique par une tuyauterie enroulée en hélice de façon à obtenir une longueur suffisante pour permettre le fonctionnement normal du bélier. Le bélier refoule au réservoir de stockage par l'intermédiaire d'une tuyauterie permettant un certain déplacement vertical de la pompe par rapport au réservoir de stockage. Dans le cas de forages très profonds, plusieurs béliers hydrauliques peuvent être montés en cascade, en utilisant des réservoirs intermédiaires, afin d'accroître la hauteur de refoulement totale de l'installation. Dans cette dernière configuration, le déhit de fuite de chacun des béliers hydrauliques surélevés est collecté dans l'un quelconque des réservoirs d'alimentation des béliers hydrauliques situés en dessous. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif émulseur est remplacé par une petite pompe, entraînée par un moteur électrique alimenté en énergie par une batterie de cellules solaires, par une génératrice entraînée par une éolienne ou par tous autres moyens, qui élève l'eau Jusqu'au réservoir de dégazage. D'autres caractéristiques et avantages se rattachant à cette installation de pompage ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure I est une vue du dispositif selon l'invention, représentant la partie souterraine de l'installation, où ltémulsion de l'eau est obtenue par une dépression dans le réservoir de dégazage. - la figure II est une vue agrandie de la canne d'émulsion qui permet la formation de liteau émulsionnée par dépression. - la figure III est une vue du dispositif montrant la remontée de l'émulsion obtenue par pression. - la figure IV est une vue agrandie de la canne d'émulsion aui permet la formation d'émlllsion du fluide par pression. - la figure V montre le siphon équipé d'un flotteur formant clapet. - la figure VI est une coupe transversale du siphon. On se référera tout d'abord à la figure I pour décrire la conception de l'installation. Une dépression est créée dans le réservoir de dégazage I par l'intermédiaire d'une canalisation 2 reliée au dispositif de transformation de l'énergie éolienne, solaire ou manuelle en dépression. Ce réservoir de dégazage I est situé à la partie supérieure d'un tube d'aspiration 3 équipé à son extrêmité inférieure d'une canne d'émulsion 4 permettant la formation de mousse. L'eau ainsi élevée vers le réservoir de dégazage I est déversée dans un réservoir d'alimentation 5 par un siphon 6. L'eau récupérée par le réservoir d'alimentation 5 s'écoule vers le bélier hydraulique 7 par l'internédiaire d'une tuyauterie 8 enroulée en hélice de façon à obtenir une longueur suffisante pour permettre le fonctionnement normal du bélier hydraulique 7.Ce bélier refoule l'eau par l'intermédiaire d'une tuyauterie 9 vers le réservoir de stockage situé à l'extérieur du puits. L'ensemble émulseur 4, réservoir de dégazage I, réservoir d'alimentation 5 et bélier hydraulique 7 est monté sur un flotteur IO. La figure II représente la canne d'émulsion permettant la formation de mousse par dépression. La canne d'émulsion 4 est équipée d'un tube transversal II permettant l'ajutage d'ait vers un tube I2 coaxial à la canne d'émulsion 4 qui canalise l'air sous le niveau de l'eau. La figure III montre la conception de l'installation où émulsion de l'eau est obtenue par une pression appliquée au niveau de la canne d'émulsion.Le réservoir de dégazage I est traversé par un tube I3 relié au dispositif de transformation de l'énergie solaire, éolienne ou manuelle, en pression. Ce tube I3 canalise la pression jusqu'à la canne d'émulsion 4. L'émulsion de l'eau ainsi obtenue est élevée vers le réservoir de dégazage I par l'intermédiaire d'un conduit annulaire formé par le tube 13 et un tube 14 servant d'armature à l'ensemble de l'installation. Comme dans le cas précédent, l'ensemble de l'installation repose sur un flotteur placé à la surface de l'eau. La figure IV représente la canne d'émulsion 4 à l'intérieur de laquelle le tube 13 canalise la pression d'air jusque la partie inférieure de la canne d'émulsion. La figure V est une vue agrandie du siphon 6 équipant le réservoir de dégazage I. Ce siphon 6 est muni d'un flotteur I5 qui forme td clapet évitant la mise à l'air libre du réservoir de dégazage lorsque le niveau d'eau n'est pas suffisant pour effectuer l'amorçage fu sipho-n. Le flotteur I5 est arrêté par une grille I6 lors du déversement de l'eau. Un tube I7 de faible section par rapport i celle du siphon, épouse la courbure intérieure du col du siphon et permet l'amorçage de celui-ci pour le déversement vers le réservoir d'alimentation du bélier hydraulique. La figure VI est une coupe transversale effectuée dans le col du siphon. Le tube I7 est placé de façon qu'il soit rempli en priorité pour faciliter l'amorçage du siphon 6. Le dispositif objet de l'invention peut être utilisé dans tous les cas où il est nécessaire d'obtenir une élévation d'eau à partir de forages réalisés dans les terrains aquifères, en utilisant l'énergie naturelle sous forme solaire, éolienne ou manuelle. les applications les plus intéressantes existent dans les pays ou les régions dépourvus d'un réseau de distribution d'énergie et dans les zones climatiques soumises à des périodes de sécheresse qui obligent à une irrigation permanente ou à la création de point d'eau. REV IDICATIONS I. Installation de pompage utilisant l'énergie solaire, éolienne ou manuelle, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif permettant de transformer l'énergie solaire, éolienne ou manuelle en dépression ou pression, un tube d'aspiration ou de pressurisation, un tube émulsaur, un réservoir de dégazage équipé d'un siphon de vidange, un réservoir d'alimentation de la pompe, une tuyauterie d'alimentation, un ou plusieurs béliers hydrauliques avec réservoirs intermédiaires montés en cascade, une tuyauterie de refoulement et un réservoir de stockage. 2. Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que le moyen permettant de transformer l'énergie solaire en pression ou en dépression est constitué de cellules solaires reliées au moteur d'une pompe. 3. Dispositif selon la revendication I, caracterisé par le fait que le moyen permettant de transformer l'énergie éolienne en pression ou en dépression est constitué d'une hélice entraînant en rotation une pompe. 4. Dispositif selon la revendication I, caractérisé par le fait que le moyen permettant de transformer l'énergie éolienne en pression ou en dépression est constitué d'un venturi simple ou multiple. 5. Dispositif selon les revendications I, 2, 3 et 4, caractérise par le fait que le tube d'aspiration est relié, à sa partie supérieure, au dispositif permettant de transformer lténergie solaire, éolienne ou manuelle en dépression et, à sa partie inférieure, au réservoir de dégazage. 6. Dispositif selon les revendications I, 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que le tube de pressurisation est relié, à sa partie supérieure au dispositif permettant de transformer l'énergie solaire, éolienne ou manuelle pression et à sa partie inférieure à un émulseur plongeant dans l'eau. Dispositif selon les revendications I et 5, caractérisé rar le fait que le réservoir de dégazage est monté à la partie supérieure du tube émulseur avec une certaine pénétration de delui-ci. 8. Dispositif selon les revendications I, 5, 6 et 7, caractérisé par le fait que le tube émulseur est équipé, à sa partie inférieure, d'une canne dtémulsion axiale raccordée à sa partie supérieure, à un tube transversal permettant l'ajutage d'air. 9 Di;spositif selon les revendications I, 5, 6 et 7, caractérisé par le fait que le réservoir de dégazage est équipé d'un siphon, qui permet le déversement dll liquide dans le réservoir d'alimentation du bélier 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le. fait rue le siphon est équipé intérieurement drun ou plusieurs conduits de faible section destinés à faciliter l'amorçage. II. Dispositif selon les revendications I et 9, caractérisé par le fait que l'extrémité supérieure du siphon peut être équipée d'un flotteur formant clapet destiné à s'opposer à la mise à la pression atmosphérique du réservoir d dégazage. I2. Dispositif selon les revendications I et 9, caractérisé par le fait que l'extrémité inférieure du siphon peut être équipée d'un coude ou de tout autre dispositif permettant de retenir une certaine quantité de liquide pour former an bouchon hydraulique. I3. Dispositif selon les revendications I, 6, 8 et 9, caractérisé par le fait que le réservoir d'alimentation est relié au bélier hydraulique par une tuyauterie d'alimentation enroulée en hélice, de façon à obtenir une longueur suffisante pour permettre le fonctionnement noramal du bélier. I4. Dispositif selon les revendications I et I3, caractérisé par le fait que le bélier hydraulique refoule au réservoir de stockage par l'intermédiaire d'une tuyauterie permettant un certain déplacement vertical de la pompe par rapport au réservoir de stockage. I5. Dispositif selon les revendications I à I4, caractérisé par le fait que l'ensemble tube émulseur, réservoir de dégazage, réservoir d'alimentation, tuyauterie d'alimentation, bélier hydraulique et tuyauterie de refoulement reposent sur un flotteur. I6. Dispositif selon les revendications I à I5, caractérisé par le fait que plusieurs béliers hydrauliques peuvent être montés en cascade, en utilisant des réservoirs intermédiaires, afin d'accroître la hauteur de refoulement de l'installation. I7. Dispositif selon la revendication I6, caractérisé par le fait que le débit de fuite de chacun des béliers hydrauliques surélevés est collecté dans l'un quelconque des réservoirs d'alimentation des béliers hydrauliques situés en dessous. I8. Dispositif selon les revendications I,6, 7 et 9 à I7, caractérisé par le fait que l'eau peut être élevée jusqu'au réservoir de dégazage à l'aide d'une pompe montée sur le flotteur.