Brevet FR2586458A1 — publié le 19870227

Installation de pompage La présente invention concerne une installation de pompage. Elle s'applique notamment comme hydropompe d'exhaure, afin d'assurer l'épuisement des eaux d'infiltration (mines, carrières, etc...). Les pompes d'exhaure travaillent souvent dans des conditions difficiles, notamment dans les pays chauds. En effet, l'eau à pomper étant généralement très acide et l'ambiance générale étant chaude et humide, certaines pièces travaillant à la fatigue résistent difficilement à la corrosion et leurs performances mecaniques sont fortement diminuées. Une hydro-pompe d'exhaure d'un type connu comporte un corps cylindrique pourvu à son extrémité inférieure d'un orifice d'entrée du fluide à pomper, à son extrémité supérieure, d'un orifice de sortie dudit fluide et d'un orifice d'actionnement débouchant dans un cylindre d'actionnement disposé à l'intérieur dudit corps. Un piston d'actionnement est logé de façon coulissante et étanche dans le cylindre d'çactionnement et se trouve relié à un piston de travail logé de façon coulissante dans le corps de pompe. Les orifices d'entrée et de sortie et le piston sont pourvus chacun d'un clapet anti-retour laissant passer librement le fluide de bas en haut. Lesdits pistons forment un ensemble mobile relié au corps par un ressort métallique de rappel. Lorsque cette pompe fonctionne dans les conditions susmentionnées, le ressort métallique travaillant à la fatigue casse au bout d'un laps de temps relativement court. Il faut donc périodiquement remonter le corps de pompe du puits pour effectuer le remplacement du ressort. Ce manque de fiabilité entraine des arrêts de fonctionnement et un coût de réparation- préjudiciables aux utilisateurs. Une hydro-pompe d'exhaure d'un autre type connu comporte une baudruche élastique qui, lorsqu'elle est actionnée, se contracte et se dilate de maniere à pomper l'eau. Une telle pompe est fragile, surtout aux endroits où la baudruche est amarrée. De la même façon que précédemment, Le remplacement de la baudruche est compliqué et coûte cher aux utilisateurs. La présente invention a pour objet une installation de pompage fiable permettant de paLlier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle comporte un corps de pompe cylindrique pourvu à son extrémité inférieure d'un orifice d'entrée du fluide à pomper, à son extrémité supérieure d'un orifice de sortie du fluide et d'un orifice d'actionnement debouchant dans un cylindre d'actionnement disposé à L'intérieur dudit corps, un piston d'actionnement étant logé de façon coulissante et étanche dans le cylindre d'actionnement, le piston d'actionnement étant relié par une tige à un piston de travail logé de façon coulissante et étanche dans le corps de pompe et traversé longitudinalement par un passage, lesdits pistons et la tige formant un ensemble mobile relié au corps par un dispositif élastique de rappel, l'orifice d'entriée, L'orifice de sortie et Le passage du piston de travail étant pourvus chacun d'un clapet anti-retour laissant passer librement le fluide de bas en haut. L'installation se caractérise en ce que ledit dispositif élastique est constitué par au moins un ressort en élastomère. De façon avantageuse, la fréquence de résonance de l'ensemble mobile, dépendante de la masse de L'ensemble mobile et de la raideur du ressort, coincide avec la frequence de déplacement de l'ensemble mobile lorsque l'installation fonctionne à un débit nominal souhaité. Commodément, ledit ressort est constitué par un joint torique en élastomère fixé au corps de pompe et au piston de travail par deux axes respectifs passant à l'intérieur dudit joint. Avantageusement, une canaLisation de sortie est reliée à l'orifice de sortie et une canalisation d'actionnement est reliée à L'orifice d'actionnement, ces deux canalisations étant connectées entre eLles par un tube muni d'un clapet anti-retour, le fluide s'écoulant librement de la canalisation de sortie vers La canalisation d'actionnement. De toute façon, l'invention sera mieux com- prise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre donné à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures annexées, sur lesquelles : - ta figure 1 représente, en coupe longitudinale, une vue schématique d'une installation de pompage selon l'invention, - la figure 2 représente, en coupe Longitudi- nale, de façon agrandie, Le corps de pompe de l'instal- lation selon l'invention, et - la figure 3 représente une vue de côté de l'un des joints toriques assurant Le rappel de l'ensemble mobile de L'installation de pompage. Un exemple de mise en oeuvre d'une installation de pompage selon L'invention est représenté sur la figure 1. Cette installation est destinée par exemple à pomper l'eau d'une nappe 2 située à une certaine profondeur de la surface d'un sol 4. L'installation comporte un corps de pompe 6 représenté de façon plus précise sur La figure 2. Le corps de pompe 6 comporte tout d'abord un corps extérieur 8 cylindrique disposé verticalement, dont La partie inférieure conique se termine par un orifice d'entrée 10. En fonctionnement, cet orifice d'entrée 10 est plongé dans La nappe 2 et il est équipé d'un filtre 12 permettant de filtrer L'eau pénétrant par ledit orifice 10 dans le corps 8. L'orifice d'entrée 10 comporte un clapet de pied 14 du type clapet anti-retour Laissant passer Librement L'eau de bas en haut. Le corps 8 est pourvu à son extrémité supérieure d'un orifice d'actionnement 16. Cet orifice 16 debouche dans un cylindre d'actionnement 18 placé à L'intérieur du corps 8, à La partie inférieure de ce lui-ci. Un piston d'actionnement 20 est logé à coulissement et de façon étanche dans ledit cylindre d'actionnement 18. Une tige 22 est fixée à l'extrémité inférieure du piston 20 et traverse de façon coulissante l'ex trémité inférieure du cylindre d'actionnement 18. L'extrémité inférieure de la tige 22est percée par un trou 24 radial dans LequeL est disposé un axe 26 perpendiculaire à ladite tige 22. Un piston de travail 28, pourvu d'un lest 29, est loge de façon coulissante et étanche dans un alésage 30 formé dans le corps 8. Deux pattes 32 font saillie de l'extrémité supérieure du piston et possèdent chacune un trou 34 de telle sorte que ledit axe 36 traverse les deux trous 34 des pattes 32. Une liai son rigide longitudinalement est ainsi réalisée entre le piston d'actionnement 20 et le piston de travail 28 par l'intermédiaire de la tige 22, de L'axe 26 et des pattes 32, toutes ces pièces formant un ensemble mobile verticalement. L'axe 26 se prolonge au-delà des pattes 32 et comporte à ses deux extrémités Libres deux poulies 36a, 36b pourvues chacune d'une gorge 38 circonférentielle. Dans la partie supérieure intérieure du corps 8, deux demi-axes 40 sont fixés de façon radiale sur l'alésage 30. Ces deux demi-axes 40 portent chacun à leur extrémité libre une poulie 42a, 42b pourvue d'une gorge 44 circonférentielle. La poulie 35a est située dans un même plan transversal vertical que la poulie 42a. De la même ma ni ère, les autres poulies 36b, 42b sont situées dans un autre plan transversal vertical symétrique dudit plan par rapport à l'axe de l'alésage 30 du corps 8. Les gorges 38 et 44 du couple de poulies 36a, 42a sont aptes à recevoir un ressort 46a en élastomère, par exemple un joint torique en silicone, reliant élastiquement Ledit couple de poulies (figures 2 et 3). Il en est de même pour l'autre couple de poulies 36b, 42b reliées élastiquement par un ressort 46b en élastomère. Ledit ensemble mobile formé par les pièces 20, 22, 26, 32, 28,... est donc relié élastiquement au corps 8 par les deux ressorts 46a et 46b. Le piston de travail 28 est traversé longitudinalement par un passage 48 lui-même pourvu d'un clapet de piston 50, du type clapet anti-retour, Laissant passer librement L'eau de bas en haut. Un orifice de sortie 52 est formé à L'extré- mité supérieure du corps 8 et comporte un clapet de tête 54 du type clapet anti-retour, laissant passer librement l'eau de bas en haut. Comme Le représentent les figures 1 et 2, L'orifice d'actionnement 16 est connecté à une canalisation d'actionnement 56 et l'orifice de sortie 52 est relié à une canalisation de sortie 58. Cette derniére débouche au-dessus de la surface du sol 4 alors que la canalisation d'actionnement 56 est munie à son extrémi té supérieure d'un cylindre de commande 60 dans lequel est loge à coulissement étanche un piston de commande 62 lui-même mis en oeuvre au moyen, par exemple, d'une pédale 64 actionnée par l'utilisateur. Juste au-dessus du clapet de tête 54, un tube 66 relie les canalisations de sortie 58 et d'actionnement 56. Ce tube 66 est pourvu d'un clapet anti-retour 68 laissant -passer librement L'eau de la canalisation de sortie 58 vers la canalisation d'actionnement. On appellera première chambre" 70 l'espace compris entre l'orifice d'entrée 10 et le piston 28 et "seconde chambre" 72 l'espace compris entre Le piston 28 et l'orifice de sortie 52. Le fonctionnement de l'installation de pompage selon l'invention va à présent être décrit. On suppose tout d'abord que l'installation est au repos, le piston de travail 28 en équilibre et la pédale 64 en haut. L'utilisateur pousse vers le bas la pédale 64 à laquelle est lié le piston de commande 62. Celui-ci refoule vers le bas L'eau contenue dans ta canalisation d'actionnement 56 et qui donc repousse le piston d'actionnement 20 vers le bas. Celui-ci entraîne dans son mouvement Le piston de travaiL 28 vers le bas, mettant sous tension Les ressorts 46a et 46b. Grâce aux clapets anti-retour 14 et 50, L'eau contenue dans la première chambre 70 est transférée dans La seconde chambre 72 par le passage 48. Lorsque la pédale 64 est relâchée, les ressorts 46a, 46b rappellent l'ensemble mobile vers le haut. Grâce aux clapets anti-retour 50 et 54, l'eau contenue dans la seconde chambre 72 est transférée dans la canalisation 58 par l'orifice de sortie 52. Cette eau est ainsi rejetée au-dessus du sol 4 et se trouve recueillie par l'utilisateur. Au cours du mouvement vers le haut de l'ensemble mobile, les clapets anti-retour 14 et 50 permettent à l'eau contenue dans la nappe 2 d'être aspirée au travers du filtre 12 et de l'orifice 10 et de remplir la première chambre 70. Une certaine quantité d'eau passe également de la canalisation de sortie 58 dans La canalisation d'actionnement 56 au travers du tube 66 grâce au clapet anti-retour 68. Les pertes d'eau dans cette canalisation dues par exemple à un manque dietan- chéité du piston d'actionnement 20 dans le cylindre d'actionnement 18 sont compensées par cet apport d'eau. L'action sur la pédale est ainsi toujours efficace. Cette caractéristique constitue un des avantages de l'invention. Le cycle précédemment décrit se poursuit selon la fréquence d'actionnement de la pédale. Un autre avantage de l'instaLlation selon l'invention est de pouvoir faire fonctionner l'ensemble mobile et les ressorts à la fréquence de résonance du pendule élastique ainsi constitué. En effet, ta masse de L'ensemble mobile ajusté par le lest 29 du piston 28 et la raideur des ressorts 46 a, 46b déterminent une certaine fréquence de résonance que l'on peut donc choisir. Avantageusement, celle-ci coincide avec la fréquence de déplacement de l'ensemble mobile permet- tant à L'installation de fonctionner à un débit nominal souhaité. De cette façon, à ce débit nominal, le fonc- tionnement à la fréquence de résonance permet à l'utilisateur de n'exercer sur la pédale 64 qu'un effort minimal. Un autre avantage de L'installation selon l'invention est l'utilisation de ressorts en élastomère tels qu'un joint torique en silicone. Ce matériau résiste à la lumière, à L'eau acide et à des températures allant jusqu'à 2500C. Il permet donc de garantir la fiabilité de fonctionnement de l'installation même dans des conditions d'environnement très dures. De plus, un joint torique est très facilement disponible dans le commerce et son remplacement est très aisé dans la présente installation. Bien entendu, la description ci-dessus n'a été donnée qu'å titre d'exemple, toutes modifications dans les formes de réalisation peuvent être envisagées sans modifier le principe fondamental de l'invention. On peut par exemple envisager de disposer un nombre quelconque de ressorts en élastomère. On peut envisager également de remplacer la pédale 64 par un dispositif automatique d'actionnement du piston de commande 62 fonctionnant à une fréquence correspondant à la fréquence de résonance de L'ensemble mobile. REVENDICATIONS 1. Installation de pompage comportant un corps de pompe (8) cylindrique pourvu à son extrémité inférieure d'un orifice d'entrée (10) du fluide à pomper, à son extrémité supérieure d'un orifice de sortie (52) dudit fluide et d'un orifice d'actionnement (16) débouchant dans un cylindre d'actionnement (18) dispose à l'intérieur dudit corps, un piston d'actionnement (20) étant loge de façon coulissante et étanche dans le cylindre d'actionnement (18), le piston d'actionnement (20) étant relié par une tige (22) à un piston de travail (28) logé de façon coulissante et étanche dans le corps de pompe (8) et traversé par un passage (48), lesdits pistons (20, 28) et la tige (22) formant un ensemble mobile relié au corps (8) par un dispositif élastique de rappel, l'orifice d'entrée (10) et l'ori- fice de sortie (52) et le passage (48) du piston de travail (28) étant pourvus chacun d'un clapet anti-retour (14, 54, 50) laissant passer librement le fluide de bas en haut, installation de pompage caractérisée en ce que ledit dispositif élastique est constitué par au moins un ressort (46a, 46b) en élastomère. 2. Installation de pompage selon la revendication 1, caractérisée en ce que La fréquence de résonance de L'ensemble mobile,dépendante de la masse de l'ensemble mobile et de la raideur du ressort, coincide avec la fréquence de déplacement de l'ensemble mobile lorsque L'installation fonctionne à un débit nominal souhaité. 3. Installation de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit ressort est constitué par un joint torique (46a, 46b) en élastomère fixé au corps de pompe (8) et au piston de travail (28) par deux axes (26, 40) respectifs passant à l'intérieur dudit joint. 4. Installation de pompage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une canalisation de sortie (58) est reliée à l'orifice de sortie (52) et qu'une canalisation d'actionnement (56) est reliée à l'orifice d'actionnement (16) et que ces deux canalisations sont connectées entre elles par un tube (66) muni d'un clapet anti-retour (68), le fluide s'écoulant librement de la canalisation de sortie (58) vers la canalisation d'actionnement (56).