Brevet FR2593244A1 — publié le 19870724

ra présente invention concerne un manège à traction animale et un dispositif de commande par balancier assurant le déylacement vertical alternatif du piston de pompe logé dans le cylindre,à une profondeur de quelques dizaines de mètres;à ces profondeurs, de 20,30 mètres, et au delà,les nappes d'eau disponibles sont importantes,et un seul forage peut permettre un prélèvement quotidien dc plus de 50 mètres cubes..Si les besoins d'eau en un même licu sont importants on est parfois amené à juxtaposer en ce même lieu plusieurs pompes à main,sur deux ou plusieurs fores;; toutes ces pompes à main pourront être remplacées par une seule pompe à manège,sur un seul forage,pour élever les 50 mètres cubes quotidiens.Les frais de forage ,d'équipement et d'entretien seront diminués.Composée d'éléments simples,trés robustes et facilement démontable la pompe à manège et balancier selon l'invention procurera une économie au point de vue des investissements,et assurera un fonctionnement sans pannes avec des frais d'entretien trés inférieurs à ceux des nombreuses pompes à main,ou à pied, qui seraient nécessaires pour assurer le même service. Il existe déjà des pompes à manège,mais elles sont généralement composées d'une pompe è main robuste,à manoeuvre rotative, entrainée par un manège avec interposition d'un réducteur de vitesse à engrenages.L'ensemble est compact et de démontage difficile ;il comporte de nombreux éléments sujets à l'usure. titre pompe à manège comporte un manège actionnant par came une pompe a balancier analogue aux pompes profondes utilisées pour l'extraction du pétrole.t'ensemble comporte seulement deux axes d'un même gros diamètre,montés sur roulements étanches.Tous les éléments sont accessibles,facilements démontables,mais disposés pour permettre et faciliter 11 extraction de la tringlerie et de la pompe sans démontage des autres éléments de l'ensemble0 L'oscillation du balancier de la pompe est produite par la poussée de roues ou roulettes d'axe vertical portées par le plateau supérieur du manège;;ces roues ou roulettes agissent sur une carre unique portée par le balancier.te plateau supérieur du manège est solidaire d'un arbre vertical tournant de gros diamètre(par exemple 80mm);le balancier est solidaire d'un arbre horizontal oscillant de mme diamètre que l'arbre vertical. FIG.1 de la planche 1/2 est une vie dc face de l'ensemble "man@ge et balancier;le plateau portant les roulettes est repréenté er coupe verticale.La partie horizontale supérieure de la barre d'entrainement (1) surmonte l'ensemble du mécanisme;;elle est continuée par un coude et une partie horizontale surbaissée liée â l'attelage,non représentés.Cette barre (1) est seulement centrée sur l'arbre vertical (2) par une plaque (3) soudée sous la barre (1).Le centrage et la liaison de l'ensemble (1,3)se faisant avec un ju de quelques millimètres entre l'arbre et un i-.rou de la plsque(pr exemple::arbre de 80 et trou de e2 dans la plaque);les liaisons et les efforts appliqués entre l'arbre(2) et la plaque (3) solidaire de la barre (1)doivent concerner seulement le mouvement de rotation.La barre (1) est supportée par un patin d'extrémité (') et un patin intermédiaire (5) qui la souti- ennent au dessus du disque(6) portant le butoir (7)représenté FIG2 Par appui contre (7) et contre (2) la barre (1) peut entrainer (6) en rotation dans le sens de la flèche(8).Si l'animal s'arrète, (6), qui continue sa rotation par inertie,ne peut entrainer immédiatement par (7) les patins n'étant plus immobilisés et pouvant seulement glisser sur (6).En cas d'efforts anormaux (i) est ent rainée en rotation par le couple exerçé par la part@e@@@@dén qui la prolonge;la plaque(3) peut se soulever sous l'effet de torsi on qui écarte de(6) une extrémité des patins et se dégager de(2). (4)peut ètre lesté pour peser et équilibrer au bout de la barre(1) et éventuellement augmenter le frottement sur (6).Le disque sup érieur (6) est complété par un disque inférieur identique(9); entre ces deux disques sont montées des roues ou roulettes (10) équidistantes maintenues par des axes verticaux et des roulements étanches non représentés.(8 roues ou roulettes dans le dessin). Ces roues ou roulettes sont des roues de manutention,avec ou sans bandages,de diamètre 150 à 300 mm,et de charge 400 à 2400Kg. Les disques (6,9) sont solidaires de l'axe vertical(2),maintenus entre eux et liés à l'arbre (2) par un plateau intermédiaire(11); l'ensemble (2,6,9,11) est soutenu par deux paliers à billes étane ches non représentés;ces deux paliers sont fixés latéralement sur le pilier (12);le palier inférieur joue le rôle de butée supportant le poids des parties tournantes et les réactions éventuelles. L'ensemble(13) du balancier oscillant comporte deux parties solidaires:le bras (14) et le secteur (15) qui oscillent autour d'une position sensiblement horizontale,et le montant (16) qui oscille autour d'une position sensiblement verticale.Ce montant (16) supportel la came (17) sur laquelle viennent porter les roues ou roulettes (10).Cette came est tracée de façon que,au cours de son @éplacement angulaire avec arbre horizontal (18) qui support:: l'ensemble (13) le contact de la roue ou roulette avec (17) se produise suivant une étroite surface verticale,donc parallèle l'axc verticel de la roulette.l'arbre horizontal (18) est soutenu à chacune de ses extrémités par un palier à billes étanche ;les deux paliers,non représentés,sont positionnés et fixés sur un pl a@eau (19) supporté par deux piliers (20) et (21),ou par un bâti monobloc;le palier plaçé du côté de (21) sera le palierde butée d extrémité de l'arbre (18) et positionnera cet arbre dans le sens axial;le palier plaçé du c8té de (20) jouera seulement le r81e de support. la FIG.2 présente schématiquement,en (22)la partie supérieure du tube de forage,cette représentation,en vue de dessusscorrespond à la représentation (22),en vue de face,FIG.1,de ce tubo,en alignement avec l'axe vertical tangent au -secteur (15);;ce plan vertical passe par l'axe de(22),et passe également par les milieux des sections horizontales des bras et montant (14) et (16).En (23) est présentée une autre position de l'axe de forage,et en (24) l'extr émit correspondante du plan axial des bras et montant.Dans cette variante l'ensemble du balancier et du support de came ne serait ent plus en avant,mais en arrière du pilier (12).En (25) est représenté schématiquement l'ensemble d'un dispositif d'amortissement et de rappel constitué par un ressort agissant de bas en haut sur une pièce d'appui fixée approximativement à mi-longueur du bras (14). La FIG.3,planche 2/2 est une vue de face,aprés enlèvement de l'ensemble(6,9,10,11) ,ensemble des parties tournantes liées à l'axe (2),qui demeure représenté.Cette figure correspond à la variante dans laquelle les pièces ou éléments (23) et (24)sont écartés de l'axe de rotation du manège;elle est inversée par rapport la FIG.1 de la planche 1/2.En (26)est représenté le dispositif d'amortissement qui figurait en (25),FIG.1,planche 1/2.Ce (26)est maintenant du côté opposé au c6té du pilier (12) contre lequel est fixé l'arbre ou axe (2);toute la hauteur au pilier est libre, ceci permet la fixation d'un dispositif d'amortissement (27) au @essus du bras (14) dans la d@sposition selon planche 2/2. Ia FIG.4,planche 2/2 présente les éléments du dispositif d'amor tissement et de rappel:un ressort (28) peut ètre plus ou moins comprimé entre deux coupelles (29-30) maintenues et guidées par une tige-poussoir(31),filetée à l'extrémité (31) opposée au pou@soir (3@).@ pou@@oir aura une forme tronconique ou sphérique @fin de pouveir s@ centrer,en fin de course de compression du ressort,dans le logement conique (33) de la plaque d'appui fixée au dessus du brs (14);;une plaque d'appui analogue,non représentée sera utilisée pour le ressort plaçé au dessous de (14).Les dispositifs (@6) et (27)seront fixés sur le pilier (12) par une éque- ro dont la partie perpendiculaire au pilier (12)est représentée en (34)FIG.4,planche 2/2.Tous les élémcnts des dispositifs(26) et (27) peuvent ètre démontés ou déplaces pour vérificatïon,réglage on remplacement.Ceci concernc en particulier les ressorts qui pourraient faire l'objet d'un remplacement annuel systématique. La FIG.5 est une vue extérieure de la partie centrale et de la liaison de l'ensemble (14) (16).La FIG.6 est une coupe de cette partie centrale qui peut ètre composée,par exemple,d'un IPE.16082,soudé entre deux tôles:cet IPE(35)serait d'abord positionné par rapport à l'arbre horizontal(18),puis les tôles seraient soudées sur l'arbre et sur l'IPE(35),l'ensemble étant provisoirement maintenu en position par un montage,avec les teles (36). En variante,pour réduire l'encombrement et faciliter le transport on peut souder en usine les tôles sur l'IPE(35) et @léser avec précision l'ensemble pour le passage de l'arbre (18) qui serait ensuite,au montage,immobilisé en position par 4 points de soudure avec chacune des deux tôles(36).Cette liaison;ne produisant aucune déformation appréciable de l'arbre de gros diamètre,serait parf- aitement correcte car il n'existera,entre (18) et(36)que de faibles efforts tangentiels,l'arbre n'ayant qu'un rale -d'appui et de maintien et subissant principalement des contraintes radiales. La FIG.7 est une vue de dessus présentant (14),partie centrale et les renforts latéraux(37) et (38).Ces renforts peuvent être réalisés,comme (14),en IPE.Dans le cas d'un montage et d'une fabrication partielle effectués localement les trois éléments (14,37,38) pourraient ètre réalisés localement en bois ou en lamellé-collé, le tôles et autres éléments métalliques étant fournis par le constructeur.Les tôles (36),alésées et percées avec précision,servir @ient de gabarit pour le perçage des éléments locaux,l'ensemble étant conçu pour assurer les liaisons,et la transmission correcte des efforto.Une autre tle,(39),relie le pilier (20) au poteau (12);;cette tôle maintient le positionnement et la rigidité des piliers (12) et (20).Le pilier (12) est lui même maintenu,dans sens perpendiculaire à (39),par une tale verticale perpendi ire à (39).La FIG.8 est une section horizontale @,@@ntrant montrant les liaisons à proximité des poteaux et pilier(12) et (20) es tales (39)et (4C)peuvent ètre soudées en usine sur(20)et boulonnées sur (12) lors du montage,par des trous dans (12),(39)et (40) positionnés et perçés en usine(le travail de montage étant réduit c la simple mise en place des boulons.Si les tôles(39) et (40) so::t de faible hduteur elles peuvent être pliées à leur extrémité, au dela de (12) et liées à une t81e perpendiculaire (41) assurant la rigidité de la base du pilier (12). Dans l'exemple présenté planches 1/2 et 9/2 le secteur (15) qui developpe,au maximum de sa course 0,6m entre le point HAUT:(H) et le point BAS:(B).Sous réserve de faibles déformations élastiques dii mécanisme,du cable,de la tringlerie liée au piston,la course de ce piston sera voisine de O,6m.Dans son oscillation le secteur (15) soulevé par la poussée de la roue(10) sur la came (17)parvient nécessairement au voisinage de (H)::la course de montée comporte une commande positive.Mais la descente est seulement assurée par la chute libre de l'ensemble du piston et de la tringlerie,ralen- tie par les frottements des garnitures.(Cette chute pourrait autre accélérée par des dispositifs dont il n'est pas tenu compte dans le présent brevet).Si le secteur n'a pas eu le temps de descendre en (B) au moment ot une roue (10) commence à repousser la came(17) la-course sera moindre que o,6m;celà réduira le débit.il n'est pas possible de "pousser" sur le cable pour accélérer la descente. Cette situation est peu probableselle pourrait se produire si la rotation du manège était trop rapide,mais dans ce cas l'accéléra- tion du mouvement compenserait la diminution de la course mais cette accélération ne pourrait se faire que si la descente du piston et de la tringlerie est assez rapide et si le cable demeure tendu.Ceci doit normalement se produire car l'accélération du mouvement périphérique du secteur lié à l'ensemble (13)-(14;15;16;17) est moindre que celle du mouvement vertical de descente du piston et de la tringlerie.Le dispositif(27)est destiné à amortir et récupérer le choc de fin de course de montée,et AXaccélérer la desc @nte; ;il doit ètre réglable pour controler et limiter cette accél ération.Au début de la course de montée le balancier (14)est soumis à deux effets moteurs:d'une part la poussée résultant du con tact de (10) avec la came (17),d'autre part la poûssée du ressort (25)le traçé de la came tiendra compte de cette poussée(25).1,e mon art (16)devra osciller autour d'une position verticale,afin que la bissectrice de l'angle formé par les inclinaisons extrèmes de(17) soit approximativement verticale;ceci limitera le ripage et l'usure. REVENDICATIONS 1.Ensemble composé d'un manège et d'un balancier oscillant entrainant en mouvement vertical alternatif la tringlerie et le piston d'une pompe,caractérisé par le fait que le manège, porté par un arbre vertical(2)de gros diamètre,actionne,par care,le balancier porté par un arbre horizontal(18)de même gros diamètre que(2). 2.Ensemble selon 1,dont le balancier comporte un bras(14) oscillant autour d'une position moyenne horizontale,caractérisé par le fait qu'un montant(16)solidaire de(14)oscille autour d'une position moyenne verticale et porte une came unique(17). 3.Ensemble selon 1 et 2,caractérisé par le fait que le mouvement d'oscillation du balancier est produit par des roues (10) d'axe vertical montées entre les disques(6)et(9)du manège;ces roues agissent sur la came unique portée par le montant(16). 4.Ensemble selon ltensemble des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le bras(14)du balancier,qui est placé,dans la "FIG.1",du mdme coté du pilier(12)que l'arbre vertical(2) est placé maintenant du coté opposé;le plan vert ical anal de ce bras(14)est représenté,dans la "FIG.2t',par (24)-(23). 5.Ensemble selon les revendications 1,2 et 3,caractérisé par le fait qu'un ressort réglable,d'amortissement et de rappel, monté selon la "FIG.4",venant agir au dessous du bras(14) du balancier atténue le choc en fin de course de descente et facilite la remontée du balancier. 6.Ensemble selon les revendications 4 et 2,caractérisé par le fait qu'un second ressort(27)vient agir au dessus du bras (14);cette disposition est rendue possible par la disposition de la revendication F. 7.Ensemble selon l'ensemble des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le positionnement.des éléments du balancier est préparé en uiine afin de permettre le montage précis sur le chantier en remplaçant des poutrelles et élem- ent nétallicues par des éléments en bois ou lamellé collé.