Brevet FR2558899A1 — publié le 19850802

La présente invention concerne une pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol tels qu'eau souterraine, pétrole, etc. On connait déjà des pompes alternatives verticales destinées à pomper l'eau constituant la nappe phréatique et qui sont mues manuellement. Ces pompes connues comportent un train de tiges vertical portant, à des intervalles réguliers, des pistons pourvus de clapets et coulissants dans un tube enfoncé verticalement dans le sol. Au-dessus du niveau du sol la pompe comprend un tube fontaine déversant l'eau pompée et à l'extrémité supérieure du tube fontaine sort une tige reliée,d'une part, au train de tiges et, d'autre part, à un câble passant sur une poulie et pouvant être ectionné manuellement au moyen d'un bras pivotant. La présente invention concerne des perfectionnements apportés à des pompes de ce genre, c'est-à-dire à commande par tiges ou par cibles dans le but de permettre additionnellement son entraînement par un moteur. A cet effet cette pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol tels qu'eau souterraine, pétrole, etc.., comprenant une embase reposant sur le sol et dont est solidaire un-tube fontaine vertical prolongé, à son extrémité inférieure, par un tube d'exhaure à l'intérieur duquel coulissent un ou des pistons pourvus de clapets et qui sont entraînés par un train de tiges vertical, est caractérisée en ce que le tube fontaine est surmonté d'un vérin hydraulique comportant un corps cylindrique vertical dans lequel est mobile un piston solidaire d'une tige de piston accouplée au train de tiges , la partie inférieure du corps du vérin hydraulique communique avec la partie supérieure du tube fontaine par l'intermédiaire d'un orifice obturé par un clapet monté à coulissement sur la tige de piston et dont l'ouverture est provoquée par une butée solidaire de la partie de la tige de piston qui s'étend à travers le tube fontaine et un moteur entraîne une pompe rotative dont l'orifice d'sdmission est relié à un orifice ménagé dans le tube fontaine , en dessous du bec de sortie de celui-ci, et l'orifice de refoulement est con necté à la chambre inférieure du vérin hydraulique , qui est délimitée entre le piston et le fond du vérin dans lequel est ménagé l'orifice obturé par le clapet On décrira ci-après,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention,en référence au dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue en coupe verticale schématique d'une pompe alternative verticale motorisée suivant l'invention, au cours de la montée du train de tiges et du piston qui en est solidaire. La figure 2 est une vue en coupe verticale schématique partielle de la pompe au moment où le clapet est soulevé et où le liquide moteur commence à redescendre. La figure 3 est une vue en élévation, avec arrachement partiel, du tube fontaine et du vérin hydraulique le surmontant. La figure 4 est une vue en coupe verticale, à plus grande échelle, de la culasse contenant le clapet et d'une partie du tube fontaine, le clapet étant représenté en position de fermeture. La pompe alternative verticale suivant l'invention comprend une embase 1 reposant sur le sol 2 et dont est solidaire un tube fontaine vertical 3 coinportantun bec de sortie du liquide 3a. Ce tube fontaine se prolonge, à son extrémité inférieure, par un tube d'exhaure 4 à l'intérieur duquel coulissent des pistons 5 pourvus de clapets et qui sont entraînés par un train de tiges vertical 6. Suivant l'invention le tube fontaine 3 est surmonté d'un vérin hydraulique 7 comportant un corps cylindrique vertical 8 dans lequel est mobile un piston 9 solidaire d'une tige de piston 11 accouplée au train de tiges o. La partie inférieure du corps 8 du vérin hydraulique 7 comiu- nique avec la partie supérieure du tubs fontaine 3 par l'intermédiaire d'un orifice 12 obturé par un clapet 13 montS à coulissement sur la tige de piston 11. L'ouverture du clapet 13 est provoquée par une butée 14 solidaire de la partie de la tige de piston 11 qui s'étend à travers le tube fontaine 3. La pompe alternative verticale suivant l'invention comporte par ailleurs un ensemble de motorisation constitué par un moteur 15, de tout type approprié et de préférence à combustion interne, qui entraîne une pompe rotative 16. L'orifice d'admission de cette pompe rotative 16 est relié, par l'intermédiaire d'une canalisation 17, à un orifice 18 ménagé dans le tube fontaine 3, en dessous du bec de sortie 3a de celui-ci. L'orifice de refoulement de la pompe rotative 16 est connect6- par ailleurs, par l'intermédiaire d'une canalisation 19, à la chambre inférieure du vérin hydraulique 7, qui est délimitée entre le piston 9 et le fond du vérin dans lequel est ménagé l'orifice 12. Le fonctionnement de la pompe alternative verticale suivant l'invention est le suivant:on amorce tout d'abord la pompe manuellement à l'aide du bras 25 et lorsque le fluide s'évacue par le bec 3a du tube fontaine 3, on débranche le cible 22 de la tringle 21. Lorsque le moteur 15 tourne, il entraîne en rotation la pompe 16 qui aspire du liquide se trouvant dans le tube fontaine 3, à travers l'orifice 18 et e la canalisation 17, et qui le refoule, par la canalisation 19, dans la chambre inférieure du vérin hydraulique 7. De ce fait, puisque le clapet 13 est maintenu appliqué sur son siège délimitant l'orifice 12, sous l'effet de la pression du liquide refoulé dans la chambre inférieure, le piston 9 s'élève dans le corps 8 du vérin hydraulique 7, en entrai- nant avec lui, vers le haut, sa tige 11 et le train de tiges 6.Les pistons 5 portés par ce train de tiges 6 alors un mouvement ascendant de l'eau contenue dans le tube d'exhaure 4. Cette eau se déverse à l'extérieur à travers le bec de sortie 3a et la pompe 16 est continuellement alimentée en haut puisque l'orifice 18 se trouve en dessous du bec de sortie 3a. En fin de ccurse ascendante du piston 9, c'est-à- dire lorsque ce dernier s'approche de la paroi frontale supérieure du corps 8 du vérin hydraulique 7, la butde 14 portée par la tige Ce piston 11 vient en contact avec le clapet 13 et provoque le soulèvement de celui-ci, en ouvrant ainsi l'orifice 12. eci correspond à la position des élé- ments mobiles qui est illustrée sur la figure 2. A ce moment la chambre inférieure du vérin hydraulique 7 se trouve mise en communication avec le tube fontaine 3 et l'eau se trouvant dans cette chambre inférieure peut s'écouler librement à travers l'orifice 12. Des moyens sont prévus pour maintenir le clapet 13 en position ouverte, comme il sera expliqué plus loin.Le piston 9, sa tige 11 et par conséquent le train de tiges 6 peuvent redescendre librement, l'eau de la chambre inférieure du vérin hydraulique 7 s'écoulant à travers 11 orifice 12 dans le tube fontaine 3 qu'elle remplit totalement et sortant par le bec 3a. En fin de course descendante du piston 9, le clapet 13 est réappliqué sur son siège, par la tige de piston 1lien fermant ainsi l'orifice 12, et le cycle peut recommencer. La pompe alternative verticale suivant l'invention peut ~être également commandée manuellement, en cas d'impossibilité d'utiliser le moteur 15. A cet effet le piston 9 est solidaire d'une tringle 21 s'étendant vers le haut et traversant la paroi frontale supérieure du corps 8. A cette tringle 21 est raccordée une extrémité d'un câble 22 qui passe sur une poulie 23 montée à rotation à l'extrémité supérieure d'un mât 24 porté par l'embase 1. Le câble 22 est par ailleurs accroché, à son autre extrémité, à un bras d'actionnement 25 articulé, à son extrémité, sur le mât 24, autour d'un axe 26. On peut ainsi faire fonctionner manuellament la pompe alternative verticale suivant l'invention, en manoeuvrant alternativement le bras 25, ee qui provoque une montée et une déscente du piston 9 et du train de tiges 6. Les figures 3 et 4 représentent, d'une manière détaillée, certains détails mécaniques de la pompe alternative verticale suivant l'invention. On voit sur ces figures que le clapet 13 est logé à l'intérieur d'une culasse 27 interposée entre l'extrémité supérieure du tube fontaine 3. et l'extrémité inférieure du corps 8 du vérin hydraulique 7. Dans cette culasse est logé, à coulissement radial, un doigt ou bonhomme horizontal28, sollicité en direction de l'axe vertical de la pompe par un ressort 29. Ce doigt 28 est engagé dans une encoche longitudinale 31 prévue dans la paroi latérale cylindrique 13a prolongeant vers le bas la partie conique constituant le clapet 13 proprement dit. Cette encoche longitudinale 31 se termine, à son extrémité inférieure, par une entaille plus profonde 32 dans laquelle peut venir s'engager le doigt 28, lorsque le clapet 13 est soulevé, pour maintenir ce clapet 13 en position ouverte. La butée 14 qui est solidaire de la tige de piston 11, est constituée par une collerette annulaire solidaire de la tige de piston 11. Un ressort de compression 33 est disposé autour de la tige de piston 11, entre la face frontale inférieure du clapet 13 et la butée annulaire 14. Par ailleurs la tige de piston 11 présente, à son extrémité supérieure, une collerette externe 34 et un autre ressort de compression 35 est logé autour de la tige de piston 11, entre la collerette supérieure 34 et la face frontale supérieure du clapet 13. Le ressort exerce donc, sur le clapet 13, pendant la descente de la tige de piston 11 et du train de tiges 6, une force allant en croissant et qui à un certain moment peut surmonter la résistance oppose par le doigt 28 sollicité élastiquement. Ceci permet d'assurer le retour du clapet 13 en position de fermeture. REVENDICATIONS 1.- Pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol tels qu'eau souterraine, pe- trole, etc.., comprenant une embase reposant sur le sol et dont est solidaire un tube fontaine vertical prolongé, à son extrémité inférieure, par un tube d'exhaure à l'intérieur duquel coulissent des pistons pourvus de clapets et qui sont entraînés par un train de tiges vertical, caractérisée en ce que le tube fontaine (3) est surmonté d'un vérin hydraulique (7) comportant un corps cylindrique vertical (8) dans lequel est mobile un piston (9) solidaire d'une tige de piston (11) accouplée au train de tiges (6), la partie inférieure du corps (8) du vérin hydraulique (7) communique avec la partie supérieure du tube fontaine (3) par l'intermédiaire d'un orifice (12) obturé par un clapet (13) monté à coulissement sur la tige de piston (11) et dont l'ouverture est provoquée par une butée (14) solidaire de la partie de la tige de piston (11) qui s'étend à travers le tube fontaine (3) et un moteur (15) entraîne une pompe rotative ( 16) dont l'orifice d'admission est relié à un orifice (18) ménagé dans le tube fontaine (3), en dessous du bec de sortie (3a) de celui-ci, et l'orifice de refoulement est connecté à la chambre inférieure du vérin hydraulique (7), qui est délimitée entre le piston (9) et le fond du vérin dans lequel est ménagé l'orifice (12) obturé par le clapet (13). 2.- Pompe suivant la revendication 1 caractérisée en ce que le piston (9) est solidaire d'une tringle (21) s'étendant vers le haut et traversant la paroi frontale supérieure du corps (8), et à cette tringle (21) est raccordée une extrémité d'un câble (22) qui passe sur une poulie (23) montée à rotation à l'extrémité supérieure d'un mât (24) porté par l'embase (1), ce câble ( 22) étant accroché, à son autre extrémité, à un bras d'actionnement (25) articulé, à son extrémité, sur le mat ( 24), autour d'un axe (26). 3.- Pompe suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l-e clapet 13 est logé à l'intérieur d'une culasse (27) interposée entre l'ex trémité supérieure du tube fontaine (3) et l'extrémité inférieure du corps (8) du vérin hydraulique (7), dans cette culasse est logé, à coulissement radial, un doigt ou bonhomme (28), sollicité en direction de l'axe vertical de la pompe,par un ressort (29), ce doigt (28) est engagé dans une encoche longitudinale (31) prévue dans la paroi latérale cylindrique (13a) prolongeant vers le bas la partie conique constituant le clapet (13) proprement dit et cette encoche longitudinale (31) se termine, à son extrémité inférieure, par une entaille plus profonde (32) dans laquelle peut venir s'engager le doigt (28), lorsque le clapet (13) est soulevé, pour maintenir ce clapet (13) en position ouverte. 4.- Pompe suivant l'une quelconque des revendica tions précédentes caractérisée en ce que la butée (14) qui est solidaire de la tige de piston (11), est constituée par une collerette annulaire solidaire de cette tige de piston (11) et un ressort de compression (33) est disposé autour de la tige de piston (11), entre la face frontale inférieure du clapet ( 13) et la butée annulaire (14). 5.- Pompe suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes caractérisée en ce que la tige de piston (11) présente, à son extrémité supérieure, une collerette externe (34) et un ressort de compression (35) est logé autour de la tige de piston (11), entre la collerette supérieure (34) et la face frontale supérieure du clapet (13).