Brevet FR2549158A1 — publié le 19850118

La présente invention concerne une installation de pompage d'eau qui est entraînée par le courant d'écoulement de l'eau elle-même. On connaît des installations de ce type qui fonctionnent sans apport d'énergie extérieure, en utilisant l'énergie d'écoulement pour amener l'eau à un niveau plus élevé. Elles sont constituées par des roues à godets de puisage, roues à eau ou turbines à eau et béliers hydrauliques. Des roues à godets élèvent liteau simplement à un faible niveau. Des roues à eau ou turbines peuvent effectivement entraîner une pompe et élever l'eau sur de grands parcours, mais elles sont mécaniquement très compliquées-. Les béliers hydrauliques sont bien de construction simple, mais ils exigent une arrivée d'eau régulière permanente et sont bruyants. La présente invention a pour but de réaliser une installation de pompage d'eau qui soit entralnée par un courant d'eau et qui soit de construction simple, fonctionnant même avec une arrivée d'eau irrégulière et qui, après arrêt de l'arrivée d'eau reprenne automatiquement son fonctionnement. Pour résoudre ce problème, l'invention a pour objet une installation qui est caractérisée en ce qu'elle comprend un récipient à flotteur pour l'eau en écoulement dans lequel est disposé un flotteur principal, qui actionne une pompe à piston, et dans lequel sont prévus des moyens qui provoquent une vidange au moins partielle du récipient à flotteur lorsqu'un niveau déterminé est atteint. La description ci-après se rapporte à des exemples de réalisation de l'objet de l'invention, représentés de manière simplifiée et schématique dans les dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une installation de pompage avec une pompe à piston à simple effet - la figure 2 représente une variante pour une soupape automatique d'écoulement de sortie, dans deux positions de service - la figure 3 représente une installation avec une pompe à piston à double effet, et - la figure 4 est une vue à plus grande échelle de la soupape d'écoulement de sortie de l'installation de la figure 3. L'installation de pompage d'eau de la figure 1 comprend un récipient à flotteur 1 de grande capacité dans lequel l'eau qui s'écoule débouche avec une faible pente, comme l'indique la flèche W.-Dans ce récipient 1, se trouve un flotteur principal 2 qui se déplace sur des guidages 3, et qui est relié au piston 7 par l'intermédiaire des tiges 4, 5 et du fléau de balance 6. Le piston 7 est monté dans le.cy- lindre de pompe 8 auquel sont raccordées une soupape d'aspiration 81 et une soupape de refoulement 82 qui conduit à la conduite de refoulement sous pression 83. Dans le fond du récipient 1, est montée une soupape d'écoulement de sortie 9, laquelle s'ouvre automatiquement lorsqu'un niveau déterminé est atteint dans le récipient. Cette soupape de sortie 15, qui est représentée ici sous la forme d'une soupape à clapet, doit pouvoir rester ouverte pendant une durée déterminée, afin qu'une quantité d'eau suffisante puisse s'écouler hors du récipient à flotteur 1, que le flotteur principal se soit abaissé, et que le piston 7 de la pompe ait effectué une course suffisante. Dans l'exemple représenté, ces conditions sont réalisées à l'aide d'un écoulement de trop-plein 10, à travers lequel l'eau s'écoule hors du récipient à flotteur et un niveau déterminé est maintenu. L'eau s'écoule, à travers ce tuyau de trop-plein 10 dans un récipient 11, qui est ainsi rendu plus lourd et est alors en mesure d'ouvrir la soupape de sortie 15 par llin- termédiaire des tiges 12, 13 et du fléau de balance 14.Afin que la soupape ne reste pas ouverte en permanence et se ferme à nouveau après une durée déterminée, le récipient auxiliaire 11 est pourvu d'une ouverture de sortie calibrée 11' de telle sorte qu'il se vide en un temps prédéterminé. Au-dessus du récipient à flotteur 1 est disposé un bac collecteur 16 pourvu d'un trop-plein d'écoulement et dans lequel est recueillie l'eau qui s'écoule périodiquement du récipient à flotteur. La pompe à piston 7, 8 aspire l'eau à partir de ce bac 16 et la déplace par pompage à travers la conduite tubulaire 83 jusqu'à un niveau plus élevé. En fonctionnement de l'installation, l'eau W s'é coule en permanence dans le récipient à flotteur 1, de sorte que le flotteur principal 2 est soulevé. Celui-ci refoule, à l'aide des tiges 4, 5 et du fléau de balance 6, le piston 7 vers le bas, de sorte que ce dernier refoule l'eau qui se trouve au-dessous de lui dans la conduite de refoulement sous pression 83. Lorsque l'eau arrivant dans le récipient à flotteur a atteint le niveau du tuyau de trop-plein 10, de l'eau s'écoule dans le récipient auxiliaire 11 et la soupape d'écoulement de sortie 15 est ouverte. Etant donné que la soupape de sortie doit être ouverte en réaction contre la pression statique de l'eau dans le récipient à flotteur 1, mais que, ensuite, en raison de son poids, une force réduite est seulement nécessaire pour l'amener en position fermée, elle reste dans sa position ouverte après qu'une grande partie de l'eau se soit écoulée hors du récipient auxiliaire 11. C'est seulement lorsque ce récipient auxiliaire 11 s'est presque totalement vidé que la soupape à clapet 14 se ferme à nouveau. Par un choix approprié de la force nécessaire pour la fermeture de la soupape de sortie 15 et par un calibrage approprié de l'orifice de sortie 11' du récipient collecteur 11, la durée d'ouverture de la soupape de sortie 15 peut être réglée à la valeur précise désirée. La conduite d'aspiration de la pompe à piston 7, 8 n'a naturellement pas besoin obligatoirement d'être raccordée au bac collecteur. Au lieu de devoir pomper vers le haut une partie de l'eau en écoulement, la pompe à piston pourrait également aspirer à partir d'une autre source l'eau à pomper à un niveau supérieur. Le problème important dans une installation de ce genre, avec une soupape à piston actionnée par un flotteur, réside en ce que la soupape d'écoulement de sortie doit être ouverte à l'instant correct et doit rester ouverte jusqu'à ce que le récipient à flotteur se soit vidé suffisamment pour que le flotteur vienne reposer sur le fond du récipient, ce qui implique naturellement que le récipient ne soit pas totalement vidé. La figure 2 montre une soupape d'écoulement de sortie qui peut être ouverte à l'aide d'un flotteur souleveur de soupape. Un tel dispositif pourrait être monté dans une installation de pompage conforme à la figure 1, en remplacement des éléments 10 à 15. La figure 2 montre, dans sa moitié de droite un flotteur souleveur de soupape 20 dans sa position la plus basse, et dans la moitié de gauche, dans une position pour laquelle le niveau de l'eau s'est élevé à une hauteur suffisante pour que le flotteur 20 ouvre la soupape. Le corps du flotteur 20 se déplace en glissant le long de la tige de soupape 21. Cette tige de soupape 21 est reliée rigidement au corps obturateur de soupape 22, et elle est pourvue de deux rondelles de butée 23 et 24. La tige est guidée à glissement en haut et en bas, dans des organes de guidage respectifs 25 et 26. Entre le flotteur et la butée supérieure 23 est monté un ressort de compression 27. Dans la moitié de droite de la figure, l'eau s'est élevée jusqu'au niveau N1, le flotteur 20 flotte et la pression de l'eau suffit à compenser son propre poids. Lorsque l'eau s'est élevée jusqu'au niveau N2 (moitié de gauche de la figure 2), le ressort 27 est détendu. Si l'eau monte davantage jusqu'au niveau N3, le flotteur a atteint son élévation maximale et cette force suffit pour ouvrir la soupape 22, en opposition à la pression statique de l'eau plus son poids propre. Si maintenant l'eau descend jusqu'au niveau N2, le ressort 27 applique à pression le flotteur contre la butée inférieure 24. La force élévatrice de flottement suffit alors toujours encore pour maintenir la soupape ouverte jusqu'à ce que l'eau se soit abaissée jusqu'au niveau N1 et la soupape 22 ferme alors l'ouverture d'écoulement de sortie. La différence entre l'élévation et l'abaissement du niveau de l'eau s'explique par le fait que, pour l'ouverture de la soupape, il est nécessaire de surmonter, en plus-de son propre poids, la pression statique de l'eau qui s'exerce sur la soupape tandis que, une fois ouverte, la pression statique disparaît. En conséquence, à l'état ouvert, le ressort 27 peut se détendre et amener le corps obturateur de soupape 22 plus près du flotteur. Ainsi, l'ouverture de sortie reste ouverte lors de la vidange jusqu'à ce que le niveau N2 soit atteint. Les figures 3 et 4 montrent une variante de l'installation de pompage de la figure 1, dans laquelle la soupape de vidange est commandée par le flotteur principal 30 luimême. La figure montre un terrain G légèrement en pente avec une couche phréatique à partir de laquelle l'eau W peut s'écouler dans le récipient à flotteur 31 et remplir lentement ce dernier, auquel cas le flotteur principal est élevé et soulève le piston 40 de la pompe à piston à double effet 41. L'eau située au-dessous du piston est aspirée à travers une soupape d'aspiration inférieure et est refoulée dans la conduite 42 à travers une soupape supérieure de refoulement. Afin que la pompe puisse produire une pression également lors de la descente, il est nécessaire que le flotteur principal possède un certain poids propre. Une condition favorable à cet effet est que la surface efficace inférieure du piston 40 se trouve diminuée de la grandeur de la surface de section transversale de la tige de piston 43. La figure 4 montre le montage de la soupape de vidange 50 dans le fond 32 du flotteur principal 30 La soupape 50 est reliée à une tige de guidage 51, qui est guidée à glissement dans le fond du flotteur. Cette tige de guidage est entourée par un ressort de compression 52. En vue d'une double assurance de sécurité ces deux pièces sont recouvertes à l'intérieur du flotteur par une enveloppe. Le ressort 52 peut être fixé de telle manière qu'il soit chargé à la traction dans la position inférieure maximale du flotteur. Le ressort 52 agit, comme précédemment indiqué à propos de la figure 2, de telle sorte que l'ouverture de sortie d'écoulement, une fois ouverte, reste ouverte pendant un certain temps. La force qui est nécessaire pour l'ouverture de la soupape est supérieure à celle qui est nécessaire pour le maintien de son ouverture. Dans la figure 3, un tuyau d'évacuation 33 est prévu pour l'eau qui s'écoule du récipient. L'installation de pompage représentée dans la figure 1 est de constitution simple et facile à surveiller. Toutes les soupapes peuvent être de simples soupapes à clapet. Seules sont nécessaires quelques pièces simples en métal, et beaucoup de pièces peuvent être réalisées en bois. Une telle installation de pompage convient à la mise en service dans des pays en voie de développement ou des contrées isolées. -REVENDICATIONS 1. Installation de pompage d'eau qui est actionnée par l'écoulement d'un courant d'eau, installation caractérisée en ce qu'elle comprend un récipient à flotteur (1, 31) pour recevoir l'eau s'écoulant (W), dans lequel se trouve un flotteur principal (1, 30) qui actionne un piston de pompe (1, 8, 41), des moyens étant prévus qui vident, au moins partiellement, le récipient chaque fois qu'est atteint un niveau déterminé de l'eau dans ce récipient. 2. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour la vidange du récipient à flotteur comprennent un écoulement de tropplein (10) à travers lequel l'eau s'écoule dans un récipient secondaire (11) dont le poids provoque, par un système de leviers (12, 13, 14), l'ouverture d'une soupape d'écoulement de sortie (15) du récipient (1). 3. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le récipient secondaire (11) possède une ouverture de sortie calibrée (11') qui a pour effet que la soupape de sortie (15) reste ouverte pendant une durée déterminée. 4. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens pour la vidange du récipient à flotteur consistent en une soupape d'écoulement de sortie (22) actionnée par un flotteur souleveur de soupape (20). 5. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le flotteur souleveur de soupape (20) présente une course libre chargée par un ressort (27, 52), qui a pour effet que la soupape, lors de l'abaissement du niveau de l'eau, reste ouverte pendant un temps déterminé. 6. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens pour la vidange du récipient à flotteur (31) sont constitués par une soupape d'écoulement de sortie (50) actionnée par le flotteur principal (30). 7. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 2, caractérisée en ce que la pompe à piston (7, 8) est disposée à côté du récipient à flotteur (1) et est actionnée au moyen d'un système de leviers (4, 5, 6) par le flotteur principal (2). 8. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 6, caractérisée en ce que la pompe à piston est reliée directement au flotteur. 9. Installation de pompage d'eau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la pompe à piston (41) est une pompe à piston à double effet, et que le flotteur principal (30) est suffisamment lourd pour que son poids propre puisse actionner la pompe lors de l'abaissement du niveau de l'eau dans le récipient à flotteur.