Brevet FR2528498A1 — publié le 19831216

L'invention concerne une installation de pompage et plus particulièrement une pompe à membranes à double effet comportant une enceinte destinée à être immergée dans le liquide à pomper, la dite enceinte comportant des clapets d'admission et de refoulement, une membrane déformable logée dns l'enceinte et reliée à des moyens de commande susceptibles de mettrebde manière intermittente, la membrane sous pression. On connaît du brevet français 2.236.381 une pompe à simple effet, destinée au pompage de l'eau de puits ou de nappes relativement profonds. La pompe comporte une capacité munie de clapets d'admission et de refoulement et d'une colonne de refoulement. Une chambre déformable dlastiquement, logée dans la capacité, est reliée par une canalisation à un cylindre dans lequel se meut un piston. Le cylindre et la chambre sont remplis par un fluide hydraulique. Par action sur le piston, le fluide hydraulique produit l'expansion de la chambre, qui exerce une pression sur l'eau contenue dans la capacité et chasse ainsi, au travers du clapet de refoulement, un volume d'eau équivalent à l'augmentation du volume de la chambre.Lorsque l'on relâche la pression exercée sur le piston, la force de rappel due à l'élasticité propre de la chambre refoule le fluide hydraulique et repousse le piston dans sa position initiale. La pression à l'intérieur de la capacité est alors inférieure à la pression extérieure, le clapet d'admission s'ouvre pour laisser pénétrer l'eau. Selon un autre exemple d'application décrit, la déformation de la chambre se fait longitudinalement et non plus radialement. Des moyens élastiques sont prévus dans la chambre pour qu'après déformation, elle retrouve ses dimensions initiales. Par suite du mode de fonctionnement de la pompe dans lequel seul le cycle d'expansion de la chambre est actif, le cycle de retour à l'état initial étant pàssif et dt à la seule élasticité du matériau constituant la chambre, la profondeur à laquelle peut opérer la pompe est très limitée. En outre, la pompe étant à simple effet, l'eau s'écoule'de manière discontinue et le temps de pompage d'un volume d'eau déterminé s'en trouve d'autant plus long. La pompe selon l'invention, vise à la réalisation d'une pompe à double effet dans laquelle le mouvement du dispositif de commande est actif dans toutes les positions permettant de délivrer un débit régulier relativement important dans un forage de dimersion réduite inférieure à 0,15 m (6") par exemple. Les explications et figures données ci-après, à titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'invention peut entre réalisée. La figure 1 représente schématiquement et en coupe partielle une installation de pompage comportant une pompe à membranes selon une foi me de réalisation de l'inventioji. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'élément de pompage immergé, selon une première forme de réalisation. La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2. La figure 4 est une coupe transversale selon IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une vue à plus grande échelle du détail V de la figure 4. La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une deuxième forme de rgalisation de l'élément immergé. La figure 7 est une coupe selon VII-VII de la figure La figure 8 est une vue à plus grande échelle du détail VIII VIII de la figure 7. La figure 1 représente une installation de ppmpage conforme à un exemple de réalisation de l'invention. Cette installation comporte en surface des moyens de commande 1 et dans un puits ou une nappe d'eau 2 l'élément de pompage 3, Un circuit de refoulement 4 permet d'envoyer l'eau dans un réservoir 5. Le système de commande comporte deux corps délimitant les chambres 6,7 à volume variable qui peuvent titre matérialisées par le volume intérieur de soufflets en caoutchouc. Un organe d'actionnement 8 permet de modifier alternativement le volume des chambres d'une manière indépendante pour pallier les dissymétries de transvasement de volume qui entratneraient des surpressions parasitaires. Les chambres à volume variable sont reliées par des canalisations 9,10 à l'élément de pompage immergé 3, comportent le dispositif d'aspiration et de refoulement. Selon une première forme de réalisation, représentée figures 2,3,4 le dispositif d'aspiration et de refoulement comporte une enceinte cylindrique, fermée, 11, partagée par une cloison longitudinale 12 en deux c,lambreg étanches 13,14. Chaque chambre est en communication d'une part avec l'extérieur et l'eau à pomper, par l'intermédiaire de clapets d'aspiration 15,16, et d'autre part avec la canalisation de refoulement 4, par l'intermédiaire des clapets de refoulement 17,18. Dans chaque chambre et longitudinalement est prévue une membrane 19,20 formant un volume étanche communiquant à une de ses extrémités avec les canalisations 9 et 10 du système de commande 1. Selon une forme de réalisation préférée, les membranes sont constituées de tubes souples fermés à une extrémité et dont l'autre extrémité est fixée à des embouts de sortie communiquant avec les canalisations 9,10. Les membranes t,20 sont maintenues contre la cloison 12 par des gouttières 21,22 disposées de part et d'autre de la cloison et rendues solidaires par des tirants 23, susceptibles de coulisserdans des passages étahches de la cloison. La longueur des tirants et les dimensions des gouttières sont prévues de manière à permettre à l'une des membranes d'atteindre approximativement des dimensions correspondant à son volume maximum, tandis que l'autre se trouve réduite à des dimensions correspondant à un volume notablement plus faible. Les gouttières se présentent sous forme d'un profilé continu ou ajouré, ou d'une cage comportent des supports espacés. Les tirants, selon l'exemple représenté fig 52 sont constitués de corps de boulon 23 dont la partie non filetée 24 boulisse dans un point torique 25 logé dans la cloison 12. Le système de commande 6,7;les membranes ainsi que les canalisations les reliant sont remplis d'un fluide liquide ou gazeux,la nature du fluide variant avec la profondeur du puits donc avec la pression à excercer po faire monter liteau dans le réservoir. Selon un deuxième exemple de réalisation montré figures 6,7,8 on dispose entre le fond des gouttières 21,22 et la paroi de chacune des chambres 13,14 une seconde membrane 26,27 en un matériau sourie. Les extrémités de chacune de ces secondes membranes sont fixées sur les clapets d'aspiration 15,t6 et de refoulement 17,18 correspondants. Cette disposition permet dtéviter toute pollution de l'eau par le fluide hydraulique pénétrant dans les membranes 19,20 en cas de fuite ou de rupture, et simplifie la construction, l'étancheité entre les deux chambres 13,14 n'étant plus nécessaire. Le passage des tirants au travers de la cloison ne nécessite pas de précautions spéciales (fig 8), celle-ci pouvant titre réduite à un support ajouré. Il en est de meme pour l'enceinte 11 qui peut etre réalisée sous forme d'une cage contre laquelle s'appuient les secondes membranes 26,27. Le mode de fonctionnement de l'installation de pompage est décrit ci-après. Au repos (fig i), on admet que les volumes des deux chambres 6,7 sont égaux. Les deux membranes 19,20 ont le méme volume et les clapets d'admission et de refoulement sont fermés. Les circuits indépendants formés respectivement par la chambre 6, la canalisation 10, la membrane 19 et la chambre 7, la canalisation 9, la membrane 20 sont remplis d'un fluide assurant la transmission de la commande. La commande des chambres 6 ét 7 est représentée schématiquement par un levier 8 agissant par l'intermédiaire d'un fléau 29 simultanément sur les deux chambres. Lorsque le levier est basculé vers la gaucle, la chambre 6 envoie une partie du fluide qui l'occupe dnns la membrane 19 par la canalisation 10. Cette membrane, sous l'action du fluide tend à prendre son volume maximum et éloigne la gouttière 21 de la paroi 12 en entratn-nt la gouttière 22, qui lui est solidaire, contre la paroi 12. Cette gouttière diminue le volume de le menbrane dont le fluide retourne par la canalisation 9 dans la chambre 7. Pendent cette variation de volume des membranes, l'eau contenue dans la chambre 13 subit une pression qui a pour résultat de fermer le clapet 15 d'admission/et d'ouvrir le clapet de refoulement 17 et le volume d'eau déplacé s'échappe par la canalisation 4 dans le réservoir de stop'cage 5. Simultanément la membrane 20 se rétracte en créant une dépression dans la chambre 14, le clapet d'adhission 16 s'ouvre tandis que le clapet de refoulement 18 se ferme. Lorsque le levier est basculé vers la droite, le processus inverse s'établit. La liaison mécanique des membranes 19 et 20 permet leur vidange indépendamment de la profondeur du puits, puisque c'est la pression exercée par l'une des membranes qui détermine la force de pression exercée contre l'autre membrane et la remontée de l'eau et le retour du fluide de commande dans la chambre correspondante. Le mode de fonctionnement du deuxième exemple de réalisation est en tout point semblable à celui précédemment décrit, les chambres 13,14 étant remplacées par les membranes 26,27. Dans la phase refoulement les membranes telles que 26 ou 27 sont écrasées tandis que dans la phase aspiration les membranes 27 ou 26 sont dilatées soit par leur élasticité propre soit par accrochage par un mode de liaison quelconque tel que rivetage sur les faces d'appui 21 et 11 et 22 et 11. Il est aisément concevéble que l'élément de pompage 3 peut être réalisé pour des applications autres que le pompage d'eau dans un puits ou une nappe. Les moyens de commande 1 peuvent être manuels, comme dans l'exemple représenté, ou mécaniques et comporter par exemple, des corps alignés dans lesquels des pistons travaillent en opposition, les bielles étant entratnées par un dispositif moteur. Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1 les corps forment eux-memes les chambres volume variable et sont contituts par des soufflets en ctoutcholz tels que les l'Pneurides" de la société Dunlop. Les membranes sont constituées de tuyaux toilés du type tuyau d'incendie. PEVENDICATIONS 1. Installation de pompage et plus particulièrsment pompe à membranes à double effet comportant une enceinte destinée à entre immergée dans le liquide à pomper, la dite enceinte comportant des clapets d1admission et de refoulement, une canalisation de refoulement, une membrane déformable logée dans l'enceinte et reliée à des moyens de commande sous pression caractérisée en ce que l'enceinte (11) est partagée en deux chambres (13,14) par une cloison (12) longitudinale, chaque chambre comporte un clapet d'aspiration (15,16) et un clapet de refoulement (17,18), les clapets d'aspiration faisant communiquer les chambres avec le liquide à pomper, les clapets de refoulement communiquant avec la canalisation de refoulement, dans chaque chambre et longitudinalement est prévue au mazions une membrane (19,20) communiquant à une de ses extrémités avec les moyens de commande (1) par des canalisations (9,10), les membranes (19,20) étant couplées par des gouttières (21,22) les coiffant, disposées de par et d'autre de la cloison (12) et rendues solidaires par des tirants (23) traversant la cloison et susceptibles de coulisser dans la cloison. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que les moyens de commande (1) comportent deux volumes (6,7) variant indépendamment l'un de l'autre, chacun des volumes étant en liaison par les canalisations (9,10) avec une membrane (19,20). 3. Installation selon la refendication 1 ou 2 caractérisée en ce que les chambres (13;i3) formées dans l'enceinte (11) sont étanches entre elles. 4. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que des passages étanches (25) sont prévus dans la cloison (12) pour les passages des tirants (23). 5. Installation selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que chaque chambre (13,14) comporte une deuxième membrane (26,27), chacune de ces deuxièmes membranes étant reliée au clapet d'aspiration (15,16) et au clapet de refoulement (17,18). 6*Installation selon la refendication 5 caractérisée en ce que enceinte (11) est constituée par une gcage maintenant les deuxièmes membranes (26,27), la cloison (12) 7. Installation selon l'une des revendieutions précédentes caractérisée en ce que les membranes sont co@stituées par des tubes souples. 8. Installation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que les moyens de commande du comportent deux corps (6,7) à volume variable typedu/soufflets en caoutchouc.