Brevet FR2633672A1 — publié le 19900105

L'invention a pour objet un dispositif pour le pompage de L'eau utilisant une pompe à clapets immergée vers le fond d'un forage. Il existe une demande très importante en particulier pour les pays en voie de développement, de dispositifs pour le pompage de L'eau à partir d'un forage de petit diamètre. Pour ces pays, Le développement de l'hydraulique villageoise est orienté vers La recherche d'équipements de points d'eau potable peu onéreux, à motricité humaine ou animale, fiables et d'entretien aisé avec le minimum de pièces de rechange dans l'environnement clima-ique et social de ces pays. Les dispositifs existants qui donnent actueLLement Le plus de satisfaction sont ceux qui font appel à une pompe mécanique immergée vers Le fond de La colonne de soutènement du forage, laquelle colonne est réalisée par des spéciaLIstes. Les tubes de La pompe comprenant vers sa base Le corps de pompe sont ensuite descendus dans La colonne jusqu'à mise en place et il ne reste plus qu'a raccorder Le tout sur la fontaine pourvue de son bras d'actionnnement. L'invention a pour objet d'abaisser le prix de revient de ce type de dispositif et d'en améliorer La fiabilité et la facilité d'entretien A cet effet, Le dispositif pour Le pompage de L'eau à partir d'un forage de petit diamètre du type utilisant une pompe à clapets immergée vers Le fond de la colonne de soutènement du forage et dont Le piston est actionné depuis La surface par un train de tiges ou par un câble, se caractérise en ce qu'en vu-e d'obtenir à paroir d'un même diamètre de forage un plus grand débit d'extraction, le corps de pompe est intégré à la base de la colonne de soutènement qui forme conduite de remontée pour L'eau pompée. Avantageusement, le corps de pompe est réalise par un chemisage en métal, tel que Laiton, intégré à L'intérieur de La colonne de soutènement à proximité de son extrémité inférieure. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, Le piston de La pompe est solidaire par L'intermédiaire d'un moyen d'attache à longueur variable, tel que tige coulissante ou câble du clapet de pied de la pompe. De cette façon, en cas de nécessité, et pour L'entretien, l'ensemble du mécanisme peut être remonté à la surface sans difficulté. Et L'on comprend également que l'on profite au maximum du diamètre de forage, en faisant simultanément L'économie du train de tubes de la pompe, ce qui a le double avantage d'augmenter, pour un diamètre de forage déterminé, Le débit d'eau susceptible d'être extrait et de réduire le prix de revient de t'ensemble tout en en améliorant La fiabilité et facilitant L'entretien. L'invention et sa mise en oeuvre apparaFtront plus clairement à L'aide de La description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant à titre d'exemple un mode de réalisation. Dans ces dessins la figure 1 montre en coupe verticale schématique un dispositif conçu selon L'invention prêt à fonctionner ; la figure 2 montre à plus grande échelle la partie supérieure entourée II de la figure 1 ; La figure 3 montre à plus grande échelle encore La partie supérieure entourée III de La figure 2 ; la figure 4 est une vue de dessus faite selon la flèche IV de La figure 3 ; La figure 5 montre à plus grande échelle l'essentiel du dispositif formant corps de pompe et piston visibles de façon schématique à la figure i au niveau du repère V ; les figures 6 et 7 reprenant les élements de La figure 5 montrent Les positions respectives des diverses pièces constituant le corps de la pompe et son piston dans deux phases successives d'actionnement. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on a illustré à cette figure un dispositif conforme à L'invention s'adaptant sur un forage constitue de façon tout à fait classique. Dans l'exemple illustré, on aperçoit le trou de forage 10 fqrmé dans les terrains 11, et, placée à L'intérieur de ce forage, une colonne de soutènement 12 elle aussi classique par exemple en tube PVC (Poly-Vinyle Chlorure) de diamétre 77 x 90 (diamètre intérieur 77 mm ; diamètre extérieur 90 mm). A La base du forage on aperçoit le massif 13 de graviers filtres assurant le filtrage de L'eau de la nappe phréatique ; on a schématisé en 14 les fentes de la crépine permettant à L'eau de pénétrer à La base de la colonne 12, le niveau statique de la nappe d'eau ayant été schématisé en 50. Au niveau de la surface, on aperçoit Le. massif en béton 15 supportant la fontaine 16 et protégeant L'avant trou 17 dans lequel se trouve Le tube de tête 18. Tout ce qui a été décrit jusqu'à présent est classique, sauf que Le diametre du forage effectué est généralement plus important. Selon L'art antérieur, à L'intérieur de La colonne de soutènement 12, on descend normalement une pompe en bout d'un tube pour la remontée de l'eau. La pompe comprend un corps de pompe et un piston actionné depuis La surface dans Le corps de pompe par un train de tiges ou par un câble. Il est évident que dans ces conditions, des difficultés se présentent pour la mise en place dans la colonne de soutènement du train de tubes se terminant en partie basse par La pompe qui doit être reliée à la surface par ses moyens d'actionnement (train de tiges ou cable), tandis que d'un autre côté, Le diamètre de la colonne d'extraction qui est placée à L'intérieur de la colonne de soutènement est forcément de diamétre nettement réduit par rapport au diamètre de la colonne de soutènement 12). Selon une caractéristique essentielle de L'invention, le dispositif de pompage conforme à L'invention n'utilise plus un train de tubes placé à L'intérieur de la colonne de soutènement pour la remontée de l'eau, mais directement cette colonne de soutènement. Et ceci est rendu possible par Le fait que Le corps de pompe est intégré à la base de la colonne de soutènement comme it va être décrit plus précisément en faisant référence à La figure 5. SeLon l'exemple de réalisation illustré à cette figure, on aperçoit en 19 un élément de La colonne de soutènement, constitué, comme il a été brièvement indiqué ci-dessus, par un tube en PVC de diamètre 77/90. Cet élement de tube vient prolonger unélément de tube précédent (non représenté) sur lequel il se visse, par exemple en prévoyant comme à L'acoutumée que la partie supérieure du tube présente un filetage femelle 20 dans lequel est reçu le filetage maLe correspondant de L'extrémité inférieure du tube venant juste au-dessus. Mais L'élément 19 se distingue des éléments courants de La colonne de soutènement 12, en ce que il est réa lésé intérieurement, par exemple au diamètre de 79 mm, de façon à recevoir sur La Longueur ainsi réalésée, un chemisage métallique tel qu'un chemisage en Laiton 21 pouvant avoir une épaisseur par exemple de 3 mm. Autrement dit, le chemisage 21 présente des dimensions diamétrales de 72/78 (diamètre intérieur 72 mm ; diamètre extérieur 78 mm) et s'ajuste donc à l'intérieur de la portée correspondante réa lésée de l'element de tube 1 9 sur la longueur nécessaire, par exemple de L'ordre de 400 mm. Le chemisage 21 forme alors un cylindre ou corps de pompe pour Le piston 22 de travail de La pompe. Pour permettre le fonctionnement du système, le chemisage 21 est solidarisé de L'élément de tube 19, par tout moyen approprié, tel que collage ou sertissage à chaud, par exemple. Le piston peut être réalisé par exemple en bronze au diamètre de 70 mm et présentant une Longueur suffisamment importante pour assurer une bonne efficacité du pompage par mouvement de va et vient du piston 22 dans Le corps 21. L'actionnement du piston à partir de La surface se fait avantageusement au moyen d'un câble en acier gaine ou analogue 23 qui vient s'accrocher sur une cloche 24 de levage solidarisée, par exemple par vissage de la partie suDérieure du piston 22.A La partie inférieure du piston 22 est formé un palier 25 pour le coulissement d'une tige 26 de laquelle est soLidaire Le clapet de pied 27 du corps de la pompe venant coopérer avec un siège de clapet de pied 28 lui-même supporté sur une partie à section rétrécie de L'alésage métallique 21 par exemple formée par une bague rapportée formant sabot de pied 29 avec un alésage qui peut être de L'ordre de 62 mm. La tige 26 est guidée à sa partie inférieure dans un second palier 30 solidaire du siège de clapet 28. A chaque extrémité la tige 26 comporte un écrou 31, 32 et une rondelle 33, 34 formant butées de blocage empêchant la tige de sortir des paliers 25 et 30 respectivement. A la partie supérieure du corps de pompe est prévu Le clapet de tête 35 présentant une tige 36 de guidage coulissant dans un palier 37 solidaire de La cloche de levage 24. L'actionnement en mouvements de va et vient du piston 22 dans le corps de la pompe se fait en actionnant le Levier 38 figure 2 monté sur La fontaine 16 s'articulant autour de l'axe 39 et solidaire d'une came 40 sur laquelle est fixée L'extrémité supérieure du câble 23 d'actionnement de la pompe. Aux figures 3 et 4 on aperçoit plus clairement La constitution de ces pièces d'actionnement avec Le guidage dans La fontaine 16 en 41 du câble 23 dans sa partie supérieure et La bague d'arrêt 42 limitant le mouvement de déplacement vers le bas du piston 22 dans Le corps de la pompe. Ces parties ne seront pas davantage décrites car elles sont relativement classiques dans cette technique. Le fonctionnement de la pompe sera brièvement décrit en relation aux figures 6 et 7, étant Lui aussi dans son principe classique. A La figure 6 est illustrée la phase d'ascension du piston 22 dans laquelle le clapet supérieur 35 est fermé, tandis que Le clapet inférieur 27 est ouvert pour la remontée de L'eau provenant du fond du puits. A la figure 7 est illustrée la phase descendante du piston (entrainé par son propre poids) dans laquelle phase le clapet de pied 27 est fermé, la colonne d'eau s'appuyant sur ce clapet, tandis que le clapet supérieur 35 s' ouvre simultanément. Le jeu donné à la tige 26 dans ses paliers dè guidage 25, 30 permet ces mouvements d'ouverture et de fermeture du clapet 27. D'autre part, si L'on doit remonter L'ensembLe du mécanisme de la pompe, c'est-à-dire comprenant Le piston et Les clapets ainsi que Le siège de clapet de pied pour entretien ou remplacement, il suffit de remonter le tout en tirant sur le câble 23, La tige 26 solidarisant dans cette remontée l'ensemble des pièces situées sous le piston 22 de ce piston. Avantageusement, pour assurer une bonne étanchéité de La colonne de soutènement 12 qui forme selon L'invention tube de remontée d'eau, on prévoira entre les différents éléments de tube des joints d'étanchéité convenables, tels par exemple que des bagues en joint élastomère qui seront comprimées entre les extrémités coopérantes mâle et femelLe des éléments de tube se vissant les uns au bout des autres. Diverses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation qui a été illustré et décrit. C'est ainsi par exemple qu'au lieu d'utiliser une tige 26 guidée en coulissement dans Les paLiers 25, 30 pour à la fois guider te clapet 27 de pied et assurer une solidarisation mécanique en remontée du piston 22 et du siège 28 pour des opérations d'entretien, on peut prévoir que Le clapet 27 est simDlement solidaire de son siège 28 et réunir par un moyen d'attache à longueur variable tel qu'un câble ou une tige coulissante Le piston 22 et le siège 28 du clapet de pied ou ce clapet lui-meme. De même, il a été décrit que le corps de pompe était avantageusement réalisé en rapportant dans un élément de tube réalésé un chemisage métallique 21. Mais L'on pourrait tout aussi bien prévoir qu'à la place d'un tel élément, on pourrait utiliser pour L'élément de colonne de soutènement 19 correspondant un élément métallique massif, par exemple en Laiton qui viendrait s'intégrer au reste de la colonne en remplacement d'un tronçon de tube en PVC. On notera que dans la réalisation illustrée, la mise en place du piston et du siège de clapet de pied se fera très facilement par simple descente dans la colonne 12 de soutènement étant donné que cette colonne présente un diamètre nettement supérieur (dans l'exemple donné de 7 mm) à ce lui du piston de la pompe qui coopère avec un corps de pompe rapporté dans la colonne de soutènement et de diamètre Légèrement inférieur. Mais L'on notera également qu'au niveau du débit de pompage, le diamètre de la colonne de remontée d'eau est égal à celui de La colonne de soutènement, c' est-à-dl re que pour un même diamètre de forage, Le débit obtenu peut être de trois à quatre fois plus important par rapport à L art antérieur classique. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour le pompage de L'eau à partir d'un forage de petit diamètre du type utilisant une pompe å clapets immergée vers le fond de la colonne de soutènement du forage et dont le piston est actionné depuis la surface par un train de tiges ou par un câble, caractérisé en ce qu'en vue d'obtenir à partir d'un meme diamètre de forage (10) un plus grand débit d'extraction, Le corps de pompe (21) est intégré à la base de La colonne de soutènement (12) qui forme conduite de remontée pour L'eau pompée. 2. Dispositif selon La revendication 1 caractérisé en ce que le corps de pompe est réalisé par un chemisage en métal (21) tel que laiton, intégré à L'intérieur de la colonne de soutènement (12) à proximité de son extrémité inférieure. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps de pompe e t réalisé par une section métallique, telle que formée en Laiton, formant l'un des tronçons de base de la colonne de soutènement (12). 4. Dispositif selon L'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de pompe (21) a un diamètre interne Légèrement inférieur à celui de La colonne de soutènement (12, 19) de façon à laisser passer avec un certain jeu Le piston (22) de la pompe à L'intérieur de Ladite colonne. 5. Dispositif selon L'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le piston (22) est solidaire par L'intermédiaire d'un moyen d'attache à longueur variable tel que tige coulissante (26) ou câble du siège de pied (28) ou du clapet de pied (27) de la pompe. 6. Dispositif selon L'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le siège du clapet de pied (28) est supporté à L'extrémité basse du corps de pompe (21) sur une partie rétrécie (29) du corps de pompe. 7. Dispositif selon la revendication 5 ou la revendication 6 caractérisé en ce que Le clapet (27)de pied est fixé en position intermédiaire sur une tige (26) coulissant vers ses extrémités avec jeu respectivement dans un premier paLier (25) solidaire du piston (22) et dans un second palier (30) solidaire du siège de clapet (28), des butées (31-34) étant prévues à chaque extrémité de la tige l'empêchant de sortir desdits paliers et solidarisant mécaniquement entre-eux le piston (22) et le siège (28) de clapet de pied par L'interméidiaire de ladite tige (26). 8. Dispositif selon L'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le piston (22) comporte à son extrémité supérieure une partie en forme de cloche (24) qui Le soutient et à laquelle s'accroche L'extrémité du train de tiges ou du câble (23) de manoeuvre de la pompe. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que ladite cloche (24) comporte un palier (37) pour le guidage du mouvement de la tige (36) du clapet supérieur (35) de la pompe. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que Les différents éléments de la colonne (12) sont assemblés entre-eux avec interposition de moyens d'étanchéité.