Brevet FR2627234A3 — publié le 19890818

FR 2627234 A3 19890818 FR 8801328 A 19880203 La présente invention concerne un manège à traction animale et un dispositif de commande par balancier assurant le déplacement vertical alternatif du piston de pompe logé dans le cylindre,à une profondeur de quelques dizaines de mètres. Il existe déjà des pompes à manêge,mais elles sont généralement composées d'une pompe à main robuste,à manoeuvre rota tive,dont la course de pompage est moindre que 0,3 m, et dont le mécanisme,comportant des engrenagestest onéreux,d'achat et drentretien.Ce mécanisme assure la transmission entre 11 arbre vertical du manège et l'arbre horizontal de la pompe. La présente invention ne comporte aucun mécanisme:un poussoir lié à l'arbre vertical du manège déplace un élément récepteur lié à l'arbre horizontal du balancier;les liaisons peuvent ètre élastiques afin d'atténuer le choc du poussoir en déplacement sur le récepteur immobile;le poussoir et le récepteur peuvent,eux mêmes ètre montés élastiquement.Doutes ces liaisons élastiques peavent provoquer des variations cinématiques de la traJectoire du balancier,mais ces variations peuvent ètre controlées et ne présenter aucun inconvénient. Notre manège est simple,robuste,économique ...mais il doit@@- salement actionner divers types de pompes et fournir dans chaque cas le plus grand débit possiblec'est à dire produire la montée du piston le plus rapidement possible;cela peut se ré-. aliser en exerçant,dés le début de la course,la plus grande accélération compatible avec la résistance des éléments concernés...notre disposition ne controle pas les caractéristiques cinématiques;elle controle et limite les efforts exercés. D'autre part notre "poussoir-"récepteur" permet de régler,ou de transformer notre manège pour l'adapter à des pompes de courses diverses,ou,avec une même course,pour modifier la durée du cycle de pompage. Les dispositions du brevet ont été choisies pour permettre une assez grande course de pompage(0,7 à 1,5m environ..), cette disposition,avec une grande course , permet de plus grands débits dans un même diamètre de forage,mais il est également possible de réaliser des courses de 0,3 à 0,7m Notre manège produit,par l'intermédiaire du balancier,la montée du piston,mais il n'a aucune action sur la descente de ce piston;cette descente se produit sous effet de la pesanteur, et, éventuellement,sous l'effet de dispositifs complémentaires faisant partie de l'ensemble"piston-cylindre tuyaux de refoulement" .Un cycle complet "vertical-alternatif" du piston de pompage sera provoqué par deux actions différentes:montée commandée par manège et balancier... descente commandée par pesanteur et "complément éventuel". Si l'ensemble "manège-balancierAest disposé pour produire six aller-retour de balancier par tour de manège la durée d'un. "aller-retour" sera sensiblement constante;dans ce total"constant on peut éventuellement réduire le temps de "montée";cette réduction laissera une durée disponible plus longue pour la descente qui pourra s'effectuer complètement;;on obtiendra ainsi le débit maximum prévu.Dans notre dispositionde wmanège-balancier nous prévoyons une durée égale pour "montée" et pour "descente"en réservant la possibilité de réduire la durée de "montée" par un simple réglage lors des essais.Dans notre dispositif cette réduit ction sera toujours possible....il en résultera une légère augmentation de l'effort maximum entre "poussoir"et "récepteur", mais l'énergie totale absorbée demeurera théoriquement constante et le travail à fournir pour-un tour de manège-demeurera constant sous réserve que son inertie soit suffisante. La combinaison de"grande course de pompage" et de possibilité de durée plus longue pour la "descente",liée à la "montée accélérée permettra d'obtenir le plus grand débit possible avec une même pompe.(D'une façon générale,en descente "libre"il faudra moins de temps pour 12 descentes libres de I mètre que pour 24 descentes libres de 50 centimètres. Indépendemment des possibilités signalées ci dessus l'ensemble du mécanisme est disposé pour éviter tout risque de rupture ou d'accident si la descente libre n'est pas achevée au moment ofl la montée doit commencer:il en résulte simplement une réduction de la longueur utile de la course. Comme signalé précédemment"...les liaisons peuvent ètre élastiques afin d'atténuer le choc du poussoir. .",mais ce choc peut également ètre atténué par "temporisation" de l'effet d'une partie de la masse totale en mouvement...:cet effet peut n'intervenir que dans un certain délai aprés le choc initial. La FIV.1 de la planche i/3 est une vue de face montrant le balancier et une partie du plateau tournant,d'axe vertical qui le surmonte.Le plateau porte,par des bras radiaux,les poussoirs(1) (six poussoirs dans le dessin);chaque poussoir repoussera le "récepteur" (2)oscillant,porté par le balancier Dans l'exemple de la FIG.1 le "récepteurnest unenroue à bandage pneumatique n pouvant supporter une charge supérieure à 1000kg.La FIG.2,de la planche 1/T,représente,eu vue de dessus,la disposition de l'ensemble "manège-balancier",Dans cette FIG.2 les poussoirs (1)sont maintenus par les bras radiaux (3);;il y a 6 bras-ra diaux,maintlenus eux mêmes par les disques superposés (4).Les six bras(3)sont équidistants,par 6 angles de 60 .Le manège peut comporter 3,4,5,6,7,8 poussoirs, ou davantage...toujours équidistants.Les bras (3)peuvent ètre supprimés,les bras seront alors maintenus par les disques (4).Les poussoirs (i)peuve- nt agir par leur partie inférieure,en "porte-à-faux,mais cette partie inférieure peut éventuellement ètre supprimée,les poussoirs(1)agissant alors par leur partie centrale,entre les bras(3)ou entre les disques(4).Il faut alors que l'écartement entre les bras superposés,ou disques superposés soit suffisant pour que le récepteur(2)n'aie aucun contact avec les bras ou disques durant son oscillation.Dans l'exemple de la planche'1/ les poussoirs(1)sont cylindriques,-de diamètre 70 à 100mmenvir- .on/leètîe extérieure est fize.Lors de la poussée de (1)sur le récepteur(2)il se produit un mouvement de -ripage résultant de la différence entre les trajectoires au contact de (1) et de(2 Cet inconvénient du ripage est trés atténué quant l'un des él éments en contact possède un degré de liberté dans sa surface de contact.Dans l'exemple 1/3 le récepteur est une roue et il n'est pas nécessaire de prévoir une possibilité de rotation pour le poussoir.Cette possibilité pourra ètre utilisée pour les dispositions de la planche 2/3. La FIGI de la planche 1/5présente,en (1')et(2')respective- ment la position du poussoir (1)et la position du récepteur (2)à la fin de la course de montée du balancier;les positions correspondantes de l'extrémité de la partie médiane du balancier sont représentées,FIG. 1,en (5)pour la position basse en début de course,en (5')pour la position haute en fin de cour se.tes positions correspondantes de la 'roue réceptrice sont présentées,FIG.1, en (?),correspondant à la position basse du balancier,en(?') correspondant à la ppsition haute du balanc ier.Ces positions sont reDrésentées également en FIG.2, planche 1/3,dans la vue de dessus.Pour venir de (1) à (1') le poussoir décrit la circonférence de centre(6),(6)étant sur l'axe vertical de rotation du manège.te poussoir(1)appuie sur la roue pneumatique(2)dont l'axe peut se déplacer suivant une circonférence d'axe horizontal(7).Ce poussoir déforme le pneumatique de la roue(2)et provoque le déplacement et la rotation de la roue(2)åusqu'à la position(2')de la roue,le poussoir étant parvenu à(2');à partir de ces positions les tra- ectoires de(1) et de(2)se séparent;;(1)abandonne(2)qui revient en position initiale,entrainé par la descente du balancier (5) Le ripage signalé page 3,ligne 21 ne s'exerce que par un faible déplacement vertical sur le poussoir et son effet est atténué par le mouvement louvoyant de(2)dont la surface des dont tact sur(l)se déplace lors de la rotation de la rouelle moyeu de la roue(2)est supporté par un arbre fixe(8)solidaire de 1' embase(9)boulonnée sur une plaque(10)solidaire du balancier. ha fixation par boulons de(8)sur(9)rréalisée par 3 ou 4 boul 'ons,permet,avant blocage,un léger déplacement dans le plan de contact pour réglage éventuel de la position de(2).Indépendemment de cette possibilité de réglage on peut réserver une faible possibilité de déplacement élastique de(9)par rapport à (10)en interposant des rondelles élastiques entre les tètes de boulons ou écrous et les surfaces d'appui sur (9)et(10). Cette possibilité de faible déplacement élastique peut ètre utile dans la position(2'),le poussoir étant en(l'),en position d'échappement de son appui sur la roue(2'):un faible déplacement du rayon(S')-(6)peut provoquer,par effet d'ar- boutement,entre Cl')-(6)et le rayon de(2')passant par(1')un effort trés grand qui sera supprimé par un recul de quelques millimètres.Une roue pneumatique présente cette possibilité: le "déplacement élastiquenpermettra de remplacer la roue pneumatique par un "bandage élastique",ou éventuellement par une roue métallique "non élastique". e La planche~2/D présente,FIG.T,une vue de face partielle du balancier et du manège,FIG.4 une vue de droite de l'ensemble ré cepteur(2)FIG.5 une vue de dessus partielle du manège et du balancier.Les éléments pousseurs(1)sont montés en porte à faux sous le disque(4).L'élément récepteur(2)comprend un ressort(15) en gros fil rond formé à chaud et traité.Ce ressort comporte. deux branches et une boucle(12)qui relie élastiquement ces deux branches.Les deux extrémités du ressort sont pliées(voir FIG.4) et fixées sur la-plaque(8)par quatre attaches(IO)boulonnées0 cette plaque(8),planche 2/3, joue le même r81e de support que l' arbre fixe(8)planche 1/3.Le gros fil rond du ressort(11)peut ètre remplacé par plusieurs fils moins gros torsadés ensemble. La boucle(12)assure une liaison élastique entre les deux branches de(11) et répartit efforts et déformations entre ces deux branches qui peuvent s'appliquer ensemble sur(1)pendant une partie de la course d'oscillation de(8)et supportent ensemble la déformation Jusqu'à la fin de course.En fin de course dtoscill- ation,quand le poussoir(1)vient vers la position(1l),il laisse échapper,par dessous,le ressort et la plaque venus en position (2'),permettant ainsi le retour du balancier(5)en position ini tiale.Durant la course de"poussée"de(1)sur(11)il y a "frottement" du ressort ## ##### (11) sur la périphérie,puis sur la base du poussoir(1)qui peut comporter,à sa partie inférieure,un arrondi ou une partie tronconique,pour faciliter ltéchappement.Le frot- tement de(11)sur(1)peut ètre réduit par remplacement de la partie fixe des poussoirs par une partie tournante:par exemple un galet,fixé sur moyeu "roulements" à billes présente en FIG.6 de la planche 2/3;il y aurait ainsi,dans cet exemple,six galetspoussoirs,d'axe vertical,remplaçant les poussoirs cylindriques fixes d'axe vertical.Par ce remplacement le frottement sera considérablement réduit:la course de frottement sera réduite,le galet pouvant tourner pour accompagner le déplacement.Dans les dispositions de la planche /3 l'échappementne se se fait pas la- téralement,comme planche 1/3 mais par dessous::l'échappement resulte de la variation du niveau du récepteur,il ne dépend pas du nombre des poussoirs.L'exemple de la planche 2/3 présente six poussoirs;le même mécanisme pourrait convenir pour 7,8,9,10 poussoirs,ou plus. La planche 3/3 présente,FIG.7 coupe verticale ,les disques tournants(4)du manège,maintenus par une entretoise(14)fixée sur l'arbre vertical(6).Cet arbre tourne et est soutenu dans les paliers et une butée non représentés.La face supérieure horizontale de(14)supporte un collier(15)qui peut tourner librement sur l'appui(14)et autour de llarbre(6).Sur ce collier(15)est fixé par étriers ou boulons une longue barre(ou un tube) (16) portant à une extrémité l'attache de l'attelage dont le rayon de circulation de circulation peut ètre compris entre 3 et 5m; l'autre extrémité de cette barre motrice(16)sera de longueur suffisante,ou lestée pour équilibrer approximativement le poids de l'extrémité d'attelage.Sur la partie supérieure de(15)repose un second collier(17)identique à(15).Le collier(17)supporte,par étrier ou boulons,une longue barre ou un tube analogue à(16),ce tube(18)porte,symétriquement,à chaque extrémité,unenmasse d'in ertie"en métal,en béton,ou un récipient contenant sable ou eau. L'ensemble(17),(18),e-t masses,éventuellement raidi et haubanné par appui central sur(17)constituera l'ttensemble d'inertie",re- présenté,dans sa partie centrale,en vue de dessus,FIG.8.Dans cette FIG.8 lenbutoir moteur"(19),fixé sur le plateau(4)reçoit la poussée de lanbarre motrice"(16)et entraine la rotation du manège dans le sens de rotation de la flèche(16)correspondant au déplacement de l'attelage.(Eventuellement le mécanisme pourrait tourner dans le sens inverse par une modification symétrique)Si,pour une raison quelconque,l'animal de traction. ralentit ou tombe le manège continue sur sa lancée,mais ne risque pas d' entrainer immédiatement l'animal ou de le blesser.Si le manège ralentit aprés contact et choc du poussoir(1)sur le "récepteur" la barre d'inertie"(18)qui est normalement poussée par lebut- oir moteur"(19)continue seule sa course et vient"poussernle nbutoir d'inertie"(20),entrainant la rotation du disque(4)et du manège.Cette barre d'inertie"(18)exerce un effet d'inertie temporisé accélérant la poussée exercée par le roussoir(1)surle réceDteur(2).Tous les éléments de ces mouvements peuvent ètre réglés,par variation des effets d'inertie des parties tournantes(réglage des masses et rayons d'action)et par déplacement des butoirs.Le butoir(20)peut ètre réglé par déplacement du centre de fixation sur(4) et par montage excentré de son axe de fixation.Pour réduire les efforts instantanés du contact métal sur métal les surfaces de contact des barres et butoirs peuvent recevoir un revètement élastique. Les moments d'inertie de la"barre motrice"et de la"barre d'inertie peuvent ètre réglés entre certaines limites;il est également possible de régler lantemporisationnpar déplacement du butoir d' inertie.Tous ces réglages ne peuvent donner que. des résultats approximatifs car la puissance de traction des animaux est variable,ainsi que leur propre inertie...néanmoins notre dispositif présente des possibilités de réglage exceptionnelles qui n'exisnt pas dans les dispositifs concurrents..Mais ces réglages,appr oximatifsldoivent ètre faits exclusivement par les installateurs ou par les services d'entretien lors de contrôles ou de modific- ations d'attelage. REVENDICATIONS. 1.Manège de pompage composé d'une partie tournante portant plusieurs poussoirs(1)équidistants,caractérisé par le fait que,successivement,chacun des poussoirs(1)agit,par choc initial et poussée complémentaire,sur un récepteur unique(2)lié au balancier de pompage(5)qui entraine la pompe en mouvement vertical alternatif 2. Ensemble selon 1,caractérisé par le fait que le récepteur unique(2)est une roue pneumatique dont l'élasticité atténue le chocninstantanénau contact de(1)et prolonge l'effet de poussée de(1). 3.Ensemble selon 1 et 2 caractérisé par le fait que la roue pneumatique(2) ,montée sur embase(G)et plaque(10)avec interposition de rondelles élastiques peut,en position(21),FIG.2,s' écarter légèrement de l'axe(6),facilitant l'échappement et le retour en position(2)initiale.Cette interposition de rondelles élastiques peut permettre le remplacement de la roue pneumatique par une roue caoutchoutée ou par une roue métallique. 4.Ensemble selon 1,caractérisé par le fait que le récepteur (2)est un ressort(11)comportant une boucle(12)et caractérisé par le fait que l'échappement't permettant le retour de(2)-(11) -(12)en position initiale se faitnar dessousnet ne dépend pas du nombre de poussoirs(1). 5.Ensemble selon et 4, caractérisé par le fait que les pou ssoirs(1),fixes sont remplacés par des poussoirs tournants:des galets présentés FIG.6 planche 2/3.Cette solution réduit les frottements,et la course de frottement du ressort(15) sur(1). 6.Ensemble selon 1~,2;3,4,ou 5,caractérisé par le fait que l'arbre tournant(6)guide,au dessus de l1entretoise(14)deux colliers(15)et(17)supportantune barre motrice(16)et une barre dtinertie(n8)ateC butoir réglable(20);ces dispositions permettent d'atténuer le choc initial de (1) sur(2)et de prolonger la poussée sur le récepteur(2)aprés le choc initial du pouss oir(f).