Brevet FR2508111A1 — publié le 19821224

La présenté invention concerne les éléments d'une pompe volumétrique pour grande profondeur comportant:un mécanisme de surface, un tube de refoulement dans lequel est logée une tringlerie et un mécanisme de fond.La plupart des pompes comportant ces trois élém- ents::"surfaceft, "refoulement et tringlerie",et"fond'texigent de fréquentes opérations d'entretien et de réparation nécessitant des démontages et remontage de tringlerie et de mécanisme,et de longs déplacements pour les points d'eau éloignés,et en général des frais d'ensemble trés élevés et de longues interruption de l1alimentatior en eau.Les éléments de notre pompe sont conçus pour assurer un fonc tionnement continu de longue durée sans aucun entretien,et,malgré un prix initial plus élevé,pour fournir un service de plusieurs années beaucoup plus économique,permettant éventuellement la four niture d'esu par un forfait annuel comportant des garanties de fonctionnomentCe résultat est obtenu,en ce qui concerne le mécanisme de surface,psr la réalisation d'un corps étanche,permettant le refoulement de l'eau au dessus du corps et évitant entrée de l'air et de la poussière,et par la possibilité de loger un mécanisme dans ce oorps,dans un second logement étanche,évitant au mécanisme le contact de l'eau pompée.En ce qui concerne la tringlerie les dispositions du brevet réduisent les efforts,l'inertie et la fatigue de tous les organes de liaison; enfin le mécanisme de fond présente une trés grande résistance à l'usure et peut ètre régénéré sans démontage de conduite de refoulement ni de tringle rie,les dessins annexés présentent,Planche 1/2:les vues extérieures du mécanisme de surface,et des vues de la tringlerie et du mécanisme de fond,Planche"2/2,des coupes partielles du corps et du mécanisme. Dans laupl.1/2,la "Fig.1" est une vue extérieure de face du mécanisme de surface.Un corps creux 1 comporte une capacité sphérique raccordée à une partie tubulaire d'axe vertical:2,et à une partie tubulaire d'axe horizontal:3; les axes ie-4 de 2,et de 3 ne passent pas par le centre de la sphère.La partie tubulaire verticale 2 peut ètre vissée,emboitée,collée ou soudée à sa partie inférieure sur un tube d'acier ou de fonte qui supportera le corps.Ce tube 4 sera par exemple un tube d'acier normalisé,de diamètre nominal 6 pouces,de diamètre extérieur approximatif 164,5, vissé dans la base de la partie 2 par un filetage"GAZ"de Il filets pour 25,4millimètres(1I filets au pouce).Cette partie tubulaire verticale 2 pourra recevoir à sa partie supérieure un tube ;.analogue au tube 4,ou un bouchon 5,filetés au même pas du gaz que 4.La base 6 sera en fonte ou en acier,reliée au tube 4 ,soit par un filetage du même pas du "Gaz",soit par une soudure étanche. La partie supérieure du tube de refoulementest vissée dans la base 6 du mécanisme de surface,et dans ce tube circule,en mouvement vertical alternatif,la tringlerie qui commande le mécanisme de fond. La Fig.2 est une vue de gauche du mécanisme de surface.La partie tubulaire 3,d'axe hori$ontal porte un fourreau maintenant l'arbre du balancier de manoeuvre 7.Ce fourreau est maintenu par un long filetage au pas du gaz,et par l'appui sur un épaulement portant sur la face 8 de la partie tubulaire 3;;l'extrémité 9 de cette partie tubulaire 3 peut recevoir le bec d'écoulement d'eau,ou recev oir un manchon intermédiaire 10 recevant ce bec ou recevant un té ou un autre élément de répartition portant,vers le haut,un tuyau de départ vers un réservoir supérieur,et,horizontalement,un robinet d'arrêt permettant d'ouvrir ou de fermer l'écoulement à l'air libre.Une cloison ou une tubulure 11logée dans le corps 1,peut maintenir le niveau de l'eau au dessus du mécanisme circulant dans ce corps et éviter le contact de l'air et des poussières. La possibilité de refoulement vers un réservoir supérieur,d'arrèt ou de maintien de l'écoulement à l'air libre,et d'immersion du mécanisme dans l'eau peut également ètre réalisée par la disposition 12 comportant une canalisation montante vissée sur le bouchon 5 et une dérivation horizontale avec robinet d'arrèt permettant de maintenir ou d'interrompre l'écoulement par le bec 13. ;es deux extrémités 8 et 9 de la partie tubulaire horizontale 3 sont identiques et le balancier de manoeuvre 7 peut ètre monté du coté 8 comme Fig02,ou du coté 9 en adoptant dans ce cas une tubulure mobile pluttt qu'une cloison tÓ La Fig.3 représente,en coupe et à une échelle différente de celle de la Fig.1,l'articulation de la partie supérieure de la tringlerie 14 avec la bielle 15 articulée avec le levier 16 représenté schématiquement en position basse dans la Fig.l,La position haute de l'articulatioh de "15" avec"16" est représentée en 17 dans la Fig.1;;l'arc de déplacement de cette articulation 17 est représenté en 18 dans la Fig.1 oral'arc de circulation de la poignée du bal ancien de manoeuvre 7 est représenté en 19;ces arcs correspondent approximativement & un angle de 900.Dans la Fig.3 la partie supérieure 14 de la tringlerie est constituée par une tringle en bois, de section rectangulaire,dont l'encombrement est légèrement. . moindre que celui d'un rectangle inscrit dans le section intérieure du tube de refoulement dans lequel cette tringle est logée; les angles du rectangle de la tringle 14 pourront ètre arrondis, par un rayon ne dépassant pas 5 millimètres0Une courroie ou sangle de liaison 20est serrée à sa partie inférieure dans une fente ménagée dans la partie médiane de la tringle 14 si cette tringle 14 est en une seule pièce,ou dans un espace réservé entre les 2 parties symétriques de la tringle 14 si celle ci est en deux piéces;;dans ce dernier cas les deux parties,collées,vissées,boulonn- ées ou reliées par tout autre moyen,ou combinaison de ces moyens peuvent comporter une Qme,d'épaisseur au plus égale à celle de la courroie médiane,en acier ou en métal ou alliage léger.L'ensemble ainsi obtenu présentera une plus grande rigidité et le bois aura principalement pour effet de réduire la densité apparente de l'ensemble immergé.L'emploi du bois et la section uniforme,rectangulaire à angles arrondis présente l'avantage de l'économie et de la simplicité,l'usure étant répartie sur toute la hauteur de cette partie de la tringlerie et le passage de l'eau étant assuré dans la section constante comprise entre la paroi cylindrique de la conduite de refoulement et la section approximativement rectangulaire de la tringlerie.La tringlerie bois,ou bois et métal de faible densité peut ètre utilisée pour toute la hauteur,jusqu'au voisinage de piston,ou ètre réservée pour la partie supérieure et Jouer un rôle de "flotteur",réduisant le poids apparent de l'èn- semble de la tringlerie.Dans ce cas on peut utiliser une conduite de refoulement de diamètre relativement grand à la partie supérieure:par exemple diamètre intérieur de 50 ou 60 mil limètres,et adopter à la partie inférieure,ot circulera une tringlerie acier de 12 ou 14 millimètres une canalisation de diamètre intérieur 40 millimètres.Comme indiqué ci dessus,la courroie 20 est serrée sa partie inférieure,dans une fente de la tringle 14; à sa partie supérieure cette courroie 20 est serrée entre les deux cotés de la partie inférieure de la bielle 15;cette bielle 15 peut ètre réalisée en mEtal,en bois ou autre matière,mais la surface de cette bielle 15 en contact avec la partie supérieure de la tringle 14 doit ètre aussi réduite que celà est possible sans que la pression unitaire entre surfaces de contact soit trop élevée,afin de ne pas provoquer une déformation ou une ruptureet de ne pas créer de contraintes trop grandes lors du déplacement angulaire de 15 par rapport à 14;les arètes 21 et 22 de 14 sont arrondies ou chan ..-freinées pour satisfaire ces conditions.La courroie 20 réalise une articulation souple et supporte l'effort de traction pour produire la montée du piston;;les efforts de compression assurant la descente de la tringlerie et du piston si le poids apparent de cet ensemble mobile est insuffisant,et,de façon plus générale,si l'accélération résultant de ce poids apparent est insuffisante lors d'une manoeuvre rapide du balancier au début d'une course de descente,sont transmis par l'appui de la bielle 15 sur la partie supérieure de la tringle 14.La Fig.4 présente un mecanisme de fond comportant un piston 23 relié par une tringle métallique 24 à la tringle bois 140Le cylindre 25 dans lequel circule le piston 29 est raccordé par un manchon ou par tout autre moyen à la conduite de refoulement.Le cylindre 23 sera raccordé,à sa partie inf érieuresà un clapet de pied protégé éventuellement par une crépine contre l'introduction de sable ou de graviers.Au lieu de se faire à la base du cylindre 23 l'aspiration peut se faire à la base d'un tuyau d'aspiration prenant l'eau 2 ou 3 mètres au dessous du cylindre.si l'on désire vérifier ou remplacer le piston sans démonter la conduite de refoulement il faut que le diamètre intérieur de cette conduite soit plus grand que le diamètre du piston,ce qui permet de remonter ce piston dans la conduite de refoulement;;si l'on désire pallier l'usure éventuelle du cylindre on peut déplacer la zone de travail et d'usure du pis- ton dans le cylindre,adopter un cylindre de longueur suffisante et raccourcir ou allonger la bielle 95 ou la tringlerie 14 ou 24.La Fig.5 représente un mécanisme de fond avec piston plongeur tubulaire dont le clapet de refoulement est placé en 26,à la partie inférieure du piston tubulaire 27.La boite à garnitures 28 peut recevoir des tresses,des joints chevron,des Joints en U, toriques ou autres ou toutes combinaison de ces différentes dis positionsgdans tous les cas l'étanchéitésqui peut ne pas ètre parfaite,est assurée par une grande hauteur de Joints peu serrés occasionnant le minimum de frottement et d'usure sur la surface du piston plongeurCette boite 28 repose en 29 sur un épaulement du manchon de liaison entre le tube de refoulement 25 et le tube d'aspiration 30;un Joint torique statique ou toute autre disposition assure l'étanchéité sur cet épaulement.Le boitier du clapet 26 peut avoir le même diamètre que le piston plongeur,ou un diamêtre moindre::dans ce cas on peut soulever et remonter à la surface le piston 27 en laissant en place la boite 28,et remplacer, .chromer ou réparer le tube-piston 27.Le boitier de 26 peut avoir un diamètre plus grand que le piston:dans ce cas,en remontant le piston on remonte en même temps la boite 28,qui sera donc ramenée à la surface avec le piston,et remplacer ou remettre en état l'ensemble du piston 27 et de la boite à garnitures 28.Si le poids de la boite 28 est jugé insuffisant pour assurer une bonne ét anchéité sur l'épaulement 29 on peut lester cette boite en faisant reposer sur elle un anneau de lestage 30 qui est remonté avec elle lors du relèvement de 27 et 28.Dans la Fig.6,de la Planche2/2 en coupe suivant l'axe vertical de symétrie du corps I,le levier 16 est présenté en position haute;il peut encore remonter de que lques degrês,et à ce moment le butoir élastique 31 entre en contact avec la partie conique concave 32 de la paroi du corps 1; cette partie conique concave, d'axe horizontal,assure le raccordement entre le corps sphérique,la partie tubulaire verticale 2 et la partie tubulaire 3,d'axe horizontal;;des parties cylindriques de petit rayon complètent les raccords0Efl position basse le levier 16 vient buter,par l'intermédiaire du butoir élastique 35 dans la partie conique concave symétrique, par rapport au plan horizontal de symétrie de 1de la partie conique 32 représentée Fig.6.Ces dispositiofls,de symétrie et de surfaces concaves contribuent à orienter vers le plan axial vertical de symétrie les réactions dues aux chocs de fin de course qui peuvent représenter une énergie considérable en cas de lestage du balancier de manoeuvre 7.Les butoirs 31 et 33 sont maintenus dans l'évidement -cylindrique du levies 16 par simple emboitement,par collage,ou par serrage d'un boulon passant par le trou 340Le -bouchon 5, dont la partie filetée est représentée engagée dans le filetage de la partie tubulaire d'axe vertical 2 doit laisser,à leintérieur du corps une place suf- fisante pour loger la partie supérieure du levier 16 et de la bielle 15 en position haute;;si la bielle comporte un prolongement permettant un réglage de la position du piston tubulaire 27 de la Figes le bouchon peut ètre remplacé par un tube analogue au tube 4, surmonté lui m8me d'un bouchon.Ceci permet de disposer d'une po ssibilité de réglage de position pouvant dépasser 500 millimètres et de ménager un réservoir d'air pouvant régulariser le débit et la pres?sion.La Fig.7 représente une coupe suivant A, l'axe AA du lev ier 16 étant supposé en position horizontale,donc confondu avec 1' axe AA du corpsî.Le fourreau 35 dans lequel peut osciller l'arbre de commande 36 est vissé,par un filetage"GAZ" dans une portée de la partie tubulaire d'axe horizontal 3 qui est solidaire du corps sphérique 1.Un épaulement de ce fourreau 75 vient s'appliquer, lors du vissage,sur une portée usinée de la partie tubulaire 3' et celà augmente la rigidité de la fixation de ce fourreau qui doit supporter les réactions résultant des efforts et des chocs imposés au levier 16 qui est monté en porte à fauxOL'épaulement permet une augmentation importante du diamètre du fourreau 35 extérieurement à l'épaulement 37 et facilite le logement de Joints,rondelles et autres éléments d'appui ou d'étanchété.L'arbre 36 est supporté,dans le fourreau 35,par des bagues minces d'un matériau composite pouvant fonctionner sans lubrification,mais pouvant fonctionner également en présence d'eau ou de lubrifiant; ces bagues 38 et 39 peuvent ètre emboîtées et collées dans le fourreau;une butée 40,du même matériau composite est collée dans le levier 16.La pression intérieure pousse le levier 16 et la rondelle de butée 40 cire l'épaulement 41 du fourreau 35 l'étant chéité peut ètre assurée par un Joint V à levre conique placé en 42,permettant la sortie de fluide mais empèchant l'entrée dans certaines limites de pression;;une étanchéité complète peut ètre assurée à l'autre extrémité de l'arbre 36.Un tel dispositif pourrait en principe fonctionner à sec,les étanchéités empéchant 1' entrée d'eau et de substances abrasives ou corrosives qui pourraient ètre dans l'eau,mais l'introduction de substances nuisibles sera mieux évitées si les vides compris entre l'arbre et le fourreau sont remplis d'eau ou d'autre élément opposant par sa présence une contre-pression contre les éléments extérieurs.Une canal isatio3 Les dispositions qui précèdent concourent à la réalisation de pompes capables d'assurer un long service,de plusieurs milliers d'heures,durant plusieurs années sans aucun démontage ni entretien,puis de permettre une révision et un nouveau fonctionnement de longue durée sans démontage de la conduite de refoulement: ces possibilités conviennent particulièrement à des pompes trés profondes pour lesquelles les frais de démontage sont trés importants. REVENDICATIONS 1.Pompe volumétrique composée d'un mécanisme de surface,d'une conduite de refoulement contenant une tringlerie,et d'un mécanisme de fond contenant un piston commandé par la tringlerie;le mécanisme de surface comporte un corps creux composé d'une capacité sphérique raccordée une partie tubulaire (2) d'axe vertical et à une partie tubulaire d'axe horizontal(3). Cette pompes est caractérisée par la fixation étanche du corps creux (1) sur un support tubulaire(4)dont l'axe ne passe pas par l'axe de la sphère,vissé au pas du gaz de grand diamètre,et par la fixation étanche d'un fourreau cylindrique (35)dont l' axe ne passe pas par l'axe de la sphère,fixation étanche assurée par un filetage gaz,l'étanchéité et la résistance mécanique étant assurées sans vis,boulons ou petits éléments de liaison. 2.Pompe selon 1,caractérisée par le fait que,dans le cas d' écoulement libre de l'eau pompée,une cloison ou une tubulure 11,ou une canalisation(l2) maintiennent le niveau de l'eau à une hauteur suffisante au dessus du mécanisme immergé et lui évitent le contact de l'air et des poussières. 3.Pompe selon (1) dans laquelle la tringlerie est actionnée par un levier de commande (16) et une bielle (15),caractérisé par le fait que le levier de commande (16)porte deux butoirs élastiques (31) et (33) venant s'appliquer,à l'intérieur du corps (1)-,contre des surfaces coniques concaves (32) orientant les réactions vers le plan vertical de symétrie. 4.Pompe selon(i)et(3) dans laquelle la bielle(15)est articulée,à sa partie inférieure,avec la partie supérieure de la tringlerie (14),transmet à cette tringlerie des efforts de traction et de compression,caractérisée par le fait qu' une courroie(20)insérée dans la partie médiane de cette trin glerie(14)transmet les efforts de traction en permettant un léger déplacement angulaire,les efforts de compression étant transmis par poussée de la partie inférieure de la bielle(15) sur la tringlerie(14)0 5.Pompe selon 1 et 4,comportant un piston plongeur tubulaire (27)circulant dans une boite à garnitures(28),et terminé à sa partie inférieure par une boite à clapet(26),caractérisé par le fait que la boite à garnitures(28)repose sur un épaulement (29)de la conduite de refoulement et que la boite à clapet(26) a un diamètre d'encombrement plus grand que ltorifice ...- ......inférieur de la boite à garnitures(28)ce qui permet le relèvement de cette boite(28)jusqu'à la surface avec le piston tubulaire(27)en passant par la conduite de refoulement(25)qui demeure en place sans démontage. 6.Pompe selon(1)et(4),caractérisée par le fait que la partie supérieure de la tringlerie(14)est de forte section et de faible densité et qu'elle est logée dans une conduite de refoulement de grand diamètre et peut jouer le rtle de flotteur,dimi- nuant le poids apparent de l'ensemble de la tringlerie,et caractérisée également par le fait que la partie inférieure de cette tringlerie sera métallique et sera logée dans une conduite de refoulement de petit diamètre,suffisant pour la remontée de l'eau et,éventuellement pour permettre la remontée du piston plongeur tubulaire(27). 7.Pompe suivant 1 ,caractérisée par le fait que le fourreau étanche(35)comporte un Joint parfaitement étanche à son extrémité extérieure au corps,et que le Joint(42)situé à l'autre extrémité,à l'intérieur du corps,est seulement étanche contre 1'entrée de liquide dans le fourreau,caractérisée également par une canalisation(43)ómmuniquant avec l'extérieur et permettant de chasser l'air interne et de le remplacer par un liquide ou un produit visqueux relativement incompressible. 8.Pompe suivant 1 et 4,caractérisée par le fait que le tube qui peut ètre vissé en (5),à la partie supérieure du corps est de longueur suffisante pour loger un prolongement de la bielle(l5) ,permettant de raccourcir ou de prolonger cette bielle pour déplacer la zone de travail et d'usure du cylindre ou du piston par rapport aux garnitures. 9.Pompe suivant 1 et 7,caractérisée par un épaulement(37)du fourreau(35):cet épaulement, qui peut ètre de grand diamètre, s'applique sur la face extérieure du corpsspeut recevoir des Joints et autres éléments d'appui ou d'étanchéité,et augmente la rigidité de la fixation du fourreau.