Brevet FR2578587A1 — publié le 19860912

Groupe motopompe destiné à être immergé dans un puits profond de faible diamètre La présente invention concerne un groupe motopompe destiné à être immergé dans un puits profond de faible diamètre. Dans les groupes motopompe de puits profonds connus, l'ensemble motopompe comprend de haut en bas, au moins une pompe, suivie d'au moins un moteur et l'alimentation électrique du moteur est réalisée à sa partie supérieure par une prise; au moyen d'une fiche située au bout d'un câble qui longe extérieurement la pompe et qui remonte jusqu'à la surface en longeant la conduite de production liée au refoulement de la pompe De tels agencements sont notamment decrits dans les brevets des Etats- Unis 3.736.548, 4.128.735, 3.952.218. La présente invention a pour but de réalisez un groupe motopompe de meilleures performances ou de moindre longueur et de minimiser le plus possibles les risques d'incidents d' origine électrique L'invention a ainsi pour objet un groupe motopompe destiné à être immergé dans un puits profond de faible diamètre, comprenant de bas en haut au moins un module de moteur életriqueg éventuellement des modules fonctionnels et au moins un module de pompe, un tube de refoulement, de diamètre inférieur à celui du module de pompe sortant du dessus dudit module et remontant vers le haut du puits, l'alimentation électrique du module de moteur électrique étant réalisée par un cable électrique principal descendant dans le puits et se faisant à la partie supérieure du module moteur, caractérisé en ce que ledit cabale électrique principal pénètre dans ledit groupe à sa partie supérieure entre le tube de refoulement et le diamètre extérieur de le pompe, un câble électrique intermediaire réalisant la liaison electrique depuis la partie supérieure du groupe jusqu'au module de moteur électrique, ledit cible intermédiaire transitant à l'intéPieur des modules situés au-dessus dudit moteur et étant sectionné en n tronçons correspondant au nombre de modules à traverser. Selon une réalisation préférée, la pénétration dudit cabale prin- cipal à la partie supérieure du groupe est réalisée par 1' intermédiaire d'un module connecteur. Avantageusement, ledit râble principal comprend P conducteurs, le nombre P correspondant au nombre de phases du module du moteur électrique, en ce qu'il pénètre dans ledit module connecteur en un point unique et en ce que le module connecteur comprend un convertisseur de position de phases deSP conducteurs les dispersant de telle sorte qu'ils aboutissent à la base dudit module, à l'endroit de sa liaison avec le module de pompe, avec un intervalle angulaire entre eux égal à ledit câble intermédiaire transitant ainsi jusqu'au module moteur selon P lignes distantes angulairement d 4 et correspondant aux P P conducteurs. L'invention va maintenant être décrite selon une réalisation pratique préférée en référence au dessin annexé dans lequel : La figure 1 est une vue générale d'un groupe motopompe selon l'invention logé dans son puits de pompage. La figure 2 montre le groupe de la figure 1 hors de son puits et vu de côté. La figure 3 est une vue agrandie en coupe de la partie III de la figure 2. La figure 4 est une coupe selon IV-IV de la figure 3. La figure 5 est une coupe selon V-V de la figure 3. La figure 6 est une coupe selon VI-VI de la figure 3. La figure 7 est une coupe selon VII-VII de la figure 3 et de la figure 8. La figure 8 est une coupe selon VIII-VIII de la figure 7. La figure 9 est une coupe selon IX-IX de la figure 3. La figure 10 est une vue agrandie en coupe de la partie repérée X sur la figure 2. La figure 11 est une coupe selon XI-XI de la figure 10. La figure 12 est une coupe selon XII-XII de la figure 10. La figure 13 est une coupe selon XIII-XIII de la figure 10. La figure 14 est une coupe selon XIV-XIV de la figure 10. La figure 15 est une coupe selon XV-XV de la figure 10. La figure 16 est une coupe selon XVI-XVI de la figure 10. La figure 17 est une coupe selon XVII-XVII de la figure 10. En se reportant à la figure 1, on voit un groupe motopompe selon l'invention descendu dans un puits 1. Le groupe motopompe comprend de bas en haut un premier module de moteur électrique 2, un deuxième module de moteur électrique 3, deux modules fonctionnels 4 et 5 9" le module 4 étant par exemple un module d'étanchéité destiné à séparer les moteurs remplis d'huile, des pompes parcourues par le fluide extérieur et le module 5 est un module degazeuPO Au-dessus du module dégazeur 5 est situé un premier module de pompe 6 puis un second module de pompe 7 Enfin, au-dessus du module de pompe 7 est situé un module connecteur 8 qui est prolongé par un tube de refoulement 9 dont le diamètre est, bien entendu, inférieur au diamètre du groupe et donc des pompes 6 et 7 puisque tous les modules ont le même diamètre. l'alimentation électrique des moteurs 2, 3 est effectuée à l'extrémité supérieure du moteur supérieur 3 par un cabale électrique principal 10 qui desoend dans le puits 1 en longeant le tube de refoulement 9, pénètre dans le module connec- teur 8 où il se divise en P conducteurs, trois r 10a, 10b, 10c dans le cas décrit correspondant a lialinentation de moteurs triphasés, et de là, il rejoint le moteur 3 par un cabale électrique intermédiaire il séparé en trois lignes lia, 11b et lic prolongeant les conducteurs lova, 10b et 10e ; chaque ligne étant sectionnée en n tronçons, quatre dans le cas de l'exemple décrit, traversant successivement le module de pompe 7, le module de pompe 6, le module d'étanchéité 5 et le module dégazeur 4. En fin de course, les lignes Ila, ilb et lic du cable intermédiaire sont connectés au moteur supérieur 3 par des connecteurs étanches schématisés en 12. De même, entre chaque module, les tronçons de lignes sont raccordés par des connecteurs étanches respectivement 13, 14 et 15. Les moteurs 2 et 3 sont électriquement reliés par des connecteurs étanches 16 et les lignes lia, lîb et lic sont reliées aux conducteurs 10a, 10b et 10c à l'interface pompe 7, module connecteur 8, par des oonnec- teurs étanches 17. On a représenté, au niveau du module dégazeur 5, des ouies 19 par lesquelles pénètre le liquide du puits, pompé par les pompes 6 et 7. Ainsi, dans le groupe motopompe selon l'invention, le câble 10 d'alimentation des modules de moteurs électriques 2, 3 ne dépasse pas le diamètre du groupe mais reste compris entre le diamètre du tube de refoulement 9 et le diamètre extérieur du groupe et il transite jusqu'au moteur supérieur 3 à l'intérieur des modules situés au dessous dans des canaux aménagés dans les parties fixes. Ceci procure deux avantages, le premier c'est que le cable 10 ,ne longeant plus le groupe à l'extérieur, les risques d'avaries électriques sont amoindris et le deuxième est que cela permet d'augmenter le diamètre des pompes et éventuellement des moteurs et donc d'augmenter la puissance pour une même longueur totale ou bien, à puissance égale, de diminuer la longueur. Les figures 3 à 9 montrent en détail le module connecteur 8. Le module connecteur 8 comprend trois parties assemblées : en partie haute, une tête de module 20, au milieu le corps de module 21 portant une fiche de connexion tripolaire raccordée au câble 10. Le cable 10 est tripolaire comme on le voit bien sur la figure 5, les trois conducteurs 10a, lOb et 10c étant juxtaposés de manière à former un câble plat. La fiche de connexion comporte une partie inférieure 22 portant trois traversées 23 (voir figures 3 et 6) et une partie supérieure, faite en deux parties 24 et 25 (voir figures 3 et 5), au niveau de laquelle les trois conducteurs sont séparés avant d'arriver dans la partie inférieure 22 constituant la fiche proprement dite. L'ensemble de la fiche est fixée au corps 22 par des vis 26 et 27 visibles sur les figures 5 et 6. La pièce supérieure 24 de la fiche est fixée à la pièce supérieure arrière 25 par des vis 28 et 29 (figure 5). Le oorps du module 21 comprend à sa partie inférieure une prise tripolaire 30 recevant la fiche 22. Enfin, le module connecteur 8 comprend en partie inférieure un convertisseur de position de phase 31 permettant de positionner les trois conducteurs 10a, 10b et 10c angulairement à 3 les uns des autres. Le convertisseur de position de phase 31 reçoit également les connections 17 pour le raccordement électrique des conducteurs 10a, 10b et 10c aux lignes îîa, 11b et 11e transitant dans les modules inférieurs jusqu'au moteur 3. La tête de module 20 est assemblée au corps 21 par des vis 32. Le tube de refoulement 9 est vissé dans la tete 20 par un filet non représenté mais réalisé sur une partie conique permettant un vissage et dévissage rapides. La tête de module 20 comprend une gorge 33 permettant, par la collerette 34, la préhension de l'ensemble du groupe. La partie inférieure 31 du module connecteur 8 ainsi que la pompe 7, sont assemblees au corps 21 du module connecteur 8 par des vis 35 (voir également figures 7 et 9). Les figures 7 et 8 permettent de bien voir la façon dont les conducteurs 10a, 10b et 10c pratiquement juxtaposés au niveau de la prise tripolaire 30, prennent leur position à 3 les uns des autres au niveau des connecteurs 17. Enfin, le module connecteur 8, dans ses trois parties 20, 21 et 31, comprend un canal central respectivement 36, 37 et 38 prolongeant le canal 39 du tube de refoulement 9. Les figures 10 à 17 représentent en détail le module de pompe 6 repéré X sur la figure 2 et permettent de voir le passage, dans la pompe, des lignes lia, iib et lic. La pompe 6 est centrifuge et comporte une roue centrifuge 40, en réalité, elle en comporte plusieurs mais on n'en a représentée qu'unie seule sur la figure 10 pour la simplification du dessin munie d'aubes 41 montée sur un arbre rotatif 42 et une partie extérieure fixe en trois parties assemblées : extrémité supérieure 43, extrémité inférieure 44 et les réunissant, une partie tubulaire 45, renfermant les pièces statoriques d'entrée 46 définissant un canal d'entrée 47 et la partie diffuseur 48 munie d'aubes fixes 49. Les arbres 42 des pompes 6 et 7 ont leur extrémité en forme de triangle curviligne à sommets arrondis comme on le voit sur la figure 12 et sont assemblés par un manchon d'accouplement 50.La pompe 6 est fixée à sa partie supérieure, à la pompe 7 par des tiges filetées 51 et des écrous 52 et à sa partie inférieure, au module dégazeur 5 par des tiges filetées 53 et des écrous 54. Sur la figure 10, on voit le passage de la ligne llb qui constitue, dans la pompe 6, un tronçon de ligne9 reliable au tronçon précédent par le connecteur 13 et au tronçon suivant par le connecç teur 14. Comme on peut le voir dans les figures 13, 14 et 15, les tronçons de lignes lia, lîb et lic ont une section plate. La figure 14 montre le passage des lignes lia, îib et lic entre le tube 45 et le diffuseur 48 dans des canaux 55 réalisés dans le diffuseur 48. Sur la figure t5 on voit le passage de ces mêmes lignes entre le tube 15 et la pièce statorique d'entrée 46 dans des canaux 56. Sur la figure 13 on voit ces mêmes lignes traverser l'extrémité supérieure 43 dans des canaux 57 et entre un tube de protection 58. La figure 16 montre, au niveau du module dégazeur 5, les ouies 19 d'entrée du fluide pompé. Sur la figure 17 on voit que les lignes lia, ilb et lic redeviennent circulaires dans le module dégazeur 5 où l'on a plus de place. En 59 on voit un manchon d'accouplement entre les arbres 42 et 60. REVENDICATIONS 1/ Groupe motopompe destiné à être immerge dans un puits (1) profond de faible diamètre, comprenant, de bas en haut, au moins un module de moteur électrique (2, 3), éventuellement des modules fonctionnels (, 5) et au moins un module de pompe (6, 7) un tube de refoulement (9), de diamètre inférieur à celui du module de pompe, sortant du dessus dudit module et remontant vers le haut du puits alimentation électrique du module de moteur électrique étant réalise par un cabre électrique principal (10) descendant dans le puits et se faisant à la partie supérieure du module moteur (3), caracterisé en ce que ledit cible électrique principal (10) pénètre dans ledit groupe à sa partie supérieure entre le diamètre du tube de refoulement (9) et le diamètre extérieur de la pompe, un cabale électrique intermédiaire (11) réalisant la liaison électrique depuis la partie supérieure du groupe jusqu'au module de moteur électrique (3) ledit câble intermédiaire transitant à l'intérieur des modules (4 à 7) situés au-dessus dudit module moteur (3), et étant sectionné en n tron çons correspondant au nombre de modules à traverser. 2/ Groupe motopompe selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pénétration dudit cable principal à la partie supérieure du groupe est réalisée par l'intermédiaire d'un module connecteur (8). 3/ Groupe motopompe selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit câble principal comprend P conducteurs (10a, 10b, 10c), le nombre P correspondant au nombre de phases du module de moteur élee- trique, en ce qu'il pénètre dans ledit module connecteur (8) en un point unique et en ce que le module connecteur comprend un convertisseur (31) de positions de phase des P conducteurs les dispersant de telle sorte qu'ils aboutissent à la base dudit module connecteur (8), à l'endroit de sa liaison avec le module de pompe, avec un intervalle angulaire entre eux égal à 2#/P, ledit câble intermédiaire (11) transitant ainsi jusqu'au module moteur selon P lignes (1 la, îîb, 11c) distantes angulai- rement de 2# et correspondant aux P conducteurs. 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