Brevet FR2660022A1 — publié le 19910927

POMPE ASPIRANTE REFOULANTE PAR TRANSNISSION HYDRAULIOUE La présente invention concerne une pompe aspirante refoulante par transmission hydraulique. I1 est connu des pompes aspirantes refoulantes par transmission hydraulique entre une fontaine incorporant un piston moteur se déplaçant dans un premier tube relié à son autre extrémité à une capacité variable immergée dans un volume déterminé et communiquant avec la fontaine par un tube de refoulement dans lequel le tube de refoulement est parallèle au premier tube. Un tel type de montage est connu notamment par la demande de brevet français 2 236 381 déposée par Monsieur Marc Yves VERGNET et intitulée "Pompe perfectionnée". Un tel dispositif présente l'inconvénient pour une section déterminée du forage d'avoir à placer dans cette section deux tubes dont le diamètre va se trouver d'autant plus limité qu'il faudra tenir compte également des dimensions des raccordements de ces tubes à la capacité. Par ailleurs, il est nécessaire de faire communiquer les deux tubes entre eux par un clapet et de disposer d'un clapet de refoulement entre la capacité et le tube de refoulement vers la fontaine. Un tel principe de construction conduit à des réalisations telles que celles enseignée par le certificat d'addition déposé par le même inventeur sous le N" 2 275 663. Un tel dispositif conduit à avoir une boîte à clapet complexe avec des communications entre orifices parallèles qui provoquent inévitablement des pertes de charge.Ces pertes de charge viennent s'ajouter à l'inconvénient du coût de la réalisation de ces boîtes à clapet. I1 est également connu, par le brevet français 2 473 126, un système de pompage de liquide à transmission hydraulique qui utilise le liquide pompé qui occupe les tubes, lesquels dans une variante de réalisation peuvent être concentriques. Toutefois, dans la variante de réalisation du dispositif enseigné par le brevet français 2 473 126, le tube externe de refoulement doit être traversé par une canalisation mettant en communication, par un clapet (12) la chambre (10) du tube interne avec le liquide à pomper situé à l'extérieur du tube concentrique externe (C). Enfin la constitution d'une telle pompe soulève des difficultés sur le plan de la réalisation du dispositif de pompage commandé à distance par le mouvement des pistons (A) et (B), ce dispositif de pompage comportant plusieurs chambres variables délimitées par un ensemble de clapets.Enfin, pour son fonctionnement une telle pompe utilise obligatoirement le liquide qui occupe les deux tubes pour permettre le déplacement du piston de pompage dans un mouvement alternatif. Ceci implique donc la présence au niveau du tube de refoulement d'un clapet supplémentaire indispensable au fonctionnement de la pompe. Les dispositifs de l'art antérieur ont donc les inconvénients d'être complexes, d'avoir des encombrements nécessitant des diamètres de puits importants et, du fait de leur complexité, d'avoir des risques de pannes importants. Un premier but de l'invention est donc de proposer une pompe aspirante refoulante ayant un système à clapet le plus simple possible et permettant une constitution de la pompe qui limite au maximum les pertes de charge tout en utilisant uniquement le liquide d'un des tubes pour la transmission hydraulique. Ce but est atteint par le fait que la pompe aspirante refoulante par transmission hydraulique entre une fontaine incorporant un système actionneur se déplaçant dans un premier tube relié à son extrémité à une capacité variable immergée dans une enceinte à volume déterminé communiquant avec la fontaine par un tube de refoulement, à travers un clapet de refoulement et avec le liquide à pomper par un clapet d'admission, est caractérisé en ce que le premier tube et le tube de refoulement alimentant la fontaine sont coaxiaux, la transmission hydraulique utilise le liquide qui occupe le premier tube, le clapet de refoulement est unidirectionnel et le tube de refoulement communique avec le premier tube par au moins une lumière située au dessous du niveau de la fontaine. Un autre but est d'utiliser le moins possible de pièces différentes pour constituer une pompe simple et rustique. Ce but est atteint par le fait que le tube de refoulement et le premier tube sont reliés par le clapet de refoulement, d'une part à l'enceinte et d'autre part à la capacité variable et, par un raccord, d'une part au tube extérieur d'alimentation de la fontaine et d'autre part au premier tube de la fontaine. Selon une autre caractéristique, le raccord comporte une partie tronconique pourvue d'orifices de communication, une seconde partie reliée de façon étanche à la périphérie externe du premier tube et une troisième partie servant de surface de fixation étanche à l'intérieur pour le tube de refoulement et à l'extérieur pour le tube d'un bec verseur de la fontaine. Un autre but est de constituer une pompe la plus simple possible à assembler et à fabriquer. Ce but est atteint par le fait que le clapet de refoulement est constitué d'un manchon comportant une partie tronconique reliée de façon étanche d'une part par une seconde partie à la périphérie externe du premier tube et d'autre part par une troisième partie à la périphérie interne du tube délimitant l'enceinte à volume déterminé et en ce qu'une membrane en caoutchouc située du côté de la fontaine et solidaire du bord interne du manchon obture des trous de communication réalisés dans la partie tronconique du manchon. Selon une autre caractéristique le tube de refoulement est fixé sur le bord interne de la troisième partie. Selon une autre caractéristique le premier tube est vissé sur un filetage interne de la seconde partie du clapet de refoulement et la capacité variable est fixée sur la périphérie externe de la deuxième partie du clapet de refoulement, la zone de liaison entre la seconde partie et la partie tronconique comportant une gorge de maintien d'un manchon tronconique en caoutchouc constituant le clapet. Selon une autre caractéristique, la périphérie externe de la troisième partie comporte un filetage et un épaulement à son extrémité opposée à la partie tronconique et la périphérie interne de cette troisième partie comporte un troisième filetage se terminant vers la partie tronconique par un deuxième épaulement. Selon une autre caractéristique, un écrou manchon, pourvu d'un filetage à sa périphérie externe est vissé sur le troisième filetage pour déformer une griffe de serrage et de maintien du premier tube, respectivement du tube de refoulement. Selon une autre caractéristique, le premier tube est formé de deux tubes se raccordant au niveau de la deuxième partie du raccord de la fontaine. Selon une autre caractéristique, le clapet d'admission est constitué d'un tronc de cône creux vissé sur le tube constituant l'enceinte à volume déterminé, ledit tronc de cône étant percé d'orifices mettant en communication la périphérie externe avec la périphérie interne,une membrane tronconique étant fixée sur la périphérie interne du premier tronc de cône. Selon une autre caractéristique, le tube en caoutchouc formant la capacité est fixé sur la périphérie externe de la seconde partie du manchon du clapet de refoulement par des saillies annulaires de fixation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe de la pompe aspirante refoulante selon l'invention; - la figure 2 représente une vue en coupe de l'élément clapet de refoulement unidirectionnel et raccord inférieur de la pompe; - la figure 3 représente une vue en coupe de l'élément de raccord supérieur de la pompe; - la figure 4 représente une vue en coupe de la partie fontaine de la pompe; - la figure 5 représente une vue en coupe du clapet d'aspiration. La pompe aspirante refoulante de la figure 1 comporte une fontaine (1) formée d'un tube d'alimentation (10) relié à sa partie supérieure à un bec verseur (11) dont la direction fait un angle avec l'axe de symétrie du tube d'alimentation (10). Une plaque d'appui et de fixation (12), solidaire du tube d'alimentation (10) de la fontaine permet la fixation et l'appui de celle-ci sur le puits de forage. Le tube d'alimentation (10) comporte à l'intérieur, et coaxial à ce dernier, un tube de transmission (13). L'ensemble tube d'alimentation (10) de la fontaine/tube de transmission (13) est obturé, comme on peut le voir à la figure 4, par un bouchon (14) qui vient se visser sur le filetage interne (100) du tube d'alimentation (10). Ce bouchon (14) comporte un perçage (140) dans lequel coulisse une tige (15) d'actionnement d'un système actionneur formé par un piston (16, figure 1).Ce piston (16) comporte dans deux gorges annulaires (160,161) des joints toriques réalisant l'étanchéité avec le tube de transmission (13) ou premier tube. Ce piston (16) pourra être rendu solidaire des mouvements de la tiges (15) en appuyant d'une part vers le haut sur un épaulement (151), et d'autre part vers le bas sur une goupille (152). La tige d'actionnement (15) est montée solidaire d'un tube transversal (17) servant de poignée d'actionnement de la pompe. Les tubes d'alimentation (10) et de transmission (13) sont reliés à un ensemble (2) constituant l'élément moteur de la pompe. Cet élément moteur (2) est formé d'une enceinte (20) à volume fixe et constituée d'un tube cylindrique (200) délimité à sa partie supérieure par un clapet de refoulement (3) unidirectionnel et à sa partie inférieure par un clapet d'aspiration ou d'admission (6).Ces clapets d'aspiration (6) et de refoulement (3) sont vissés aux extrémités du tube (200) sur des filetages (2001,2000) formés à chaque extrémité sur la paroi interne du tube (200). Le clapet d'aspiration (6, figure 5) est constitué d'une pièce tronconique (60) dont l'extrémité de diamètre le plus important comporte une partie cylindrique pourvue d'un filetage destiné à être vissé sur le filetage (2000) formé à l'extrémité inférieure du tube d'enceinte (200). Cette pièce tronconique (60) comporte des trous (61) dans la partie conique de façon à former des passages de circulation du fluide de l'extérieur vers l'intérieur de l'enceinte (20). Une membrane en caoutchouc (62, figure 5) est fixée à l'aide d'une pièce (63) à tête dont la tige filetée traverse un trou (65) formé au sommet du tronc de cône de la pièce (60). Un écrou (64) est vissé sur l'extrémité filetée de la tige de la pièce (63) qui maintient la membrane tronconique (62) formant un clapet en forme de coupole tronconique. L'enceinte intérieure (20) est raccordée à un tube de refoulement (40) et à un tube de transmission (43) par l'intermédiaire du clapet de refoulement (3). Ce clapet de refoulement relie le tube prolongateur (43) du tube de transmission (3) à une baudruche (21) formée d'un tube d'enceinte cylindrique concentrique au tube (200).Le tube cylindrique (21) est en matériau élastique qui se déforme sous l'effet de la pression due au déplacement du piston (16) dans le tube de transmission (13) et constitue une capacité variable. L'extrémité inférieure du tube (21) est obturée par un bouchon (210). I1 est bien évident que dans une variante de réalisation on pourrait former en une seule pièce le cylindre ouvert à une seule extrémité et constitué par le tube (21) et le bouchon (210). Le bouchon (210) comporte à sa périphérie externe une indentation (2100) qui permet l'ancrage du tube (21) à l'aide d'un collier ou joint d'étanchéité (23). Le clapet unidirectionnel (3) qui ferme l'extrémité supérieure du tube (200) est constituée d'un manchon tronconique (30) pourvu sur sa périphérie d'orifices (300) mettant en communication l'espace annulaire compris entre le tube (21) formant la baudruche et le tube d'enceinte (200) avec l'espace annulaire formé entre le tube de transmission (43) et le tube de refoulement (40). Pour des raisons de commodité de fabrication et de transport, on a réalisé la pompe en trois parties, comme représenté à la figure 1 : une partie fontaine (1), une partie élément moteur (2) et une partie de jonction (4) entre la fontaine (1) et l'élément moteur (2). Cette partie de jonction (4) est constituée de tuyaux en matière plastique, par exemple du type PVC facilement découpable aux longueurs nécessaires à l'installation de la pompe. Ces tuyaux sont raccordés à l'élément moteur (2) d'une part par le clapet de refoulement (3) et d'autre part à l'élément fontaine par un raccord (5). I1 est bien évident que dans une variante de réalisation de l'invention on pourrait prolonger le tube d'alimentation (10) et le tube de transmission (13) de façon à ce qu'ils constituent les éléments qui se raccordent sur le clapet de refoulement (3).Cette variante présente toutefois l'inconvénient de nécessiter une adaptation de la longueur des tuyaux de l'élément fontaine à la profondeur du forage. La première variante est donc plus intéressante car elle permet d'adapter les pompes indifféremment à toutes les profondeurs de forage. Le clapet de refoulement (3) est constitué d'une partie tronconique (30) qui se prolonge à l'extrémité du cône la plus large par une troisième partie (31) pour former un manchon cylindrique (31) comportant sur sa périphérie externe un filetage (310) adapté au filetage (2001) formé sur l'extrémité supérieure du tube d'enceinte (200). Ce manchon cylindrique (31) se termine par un épaulement (311) qui, après montage, bute sur l'extrémité du tube d'enceinte (200) et permet le serrage d'un joint d'étanchéité (23).L'autre extrémité de diamètre moins important du manchon tronconique (30) se prolonge également par une deuxième partie (32) formée par un manchon cylindrique (32) de diamètre extérieur correspondant approximativement au diamètre interne du tube élastique (21) formant la baudruche et dont la surface externe (322) est pourvue d'indentations. Le tube élastique (21) formant la baudruche est maintenu serré sur l'indentation par un collier (22). La surface interne du manchon (32) est pourvue d'un filetage (321) sur lequel est vissée l'extrémité filetée d'un tube (43) prolongateur du tube de transmission (13). Ce tube (43) sert également à serrer entre une gorge (320) prévue dans la partie cylindrique (32) du manchon et la périphérie externe du tube (43), une collerette ou membrane tronconique (34) en caoutchouc formant le clapet de refoulement. Le même type de collier est utilisé pour maintenir le tube (21) sur le bouchon (210) à l'extrémité inférieure de la baudruche. Le tube (43) prolonge le tube de transmission (13) de la fontaine. Ce tube est indépendant et relié au tube (13) par un raccord (5) que l'on décrira ultérieurement. La partie interne du manchon (31) terminant le clapet de refoulement (3) comporte un épaulement (312) et se termine au niveau de l'extrémité (311) par un filetage interne (313) sur lequel est vissé un écrou (44). Le tube de refoulement (40) est monté en butée sur la périphérie interne d'une bague d'appui (42) comportant un épaulement de butée (420) à son extrémité inférieure. Dans l'espace libre entre l'extrémité de la bague de butée (42) et l'écrou de serrage (44) sont disposés un joint torique d'étanchéité (41) et une griffe élastique (45) déformable.L'extrémité de l'écrou de serrage (44), tournée vers l'intérieur du manchon (3) comporte un biseau (441) orienté vers l'axe de symétrie de l'ensemble et permet par vissage d'exercer un effort centrifuge sur la griffe (45) pour assurer par déformation l'ancrage de l'extrémité du tube (40) et la solidarisation de celui-ci avec l'extrémité (31) du manchon (3). Le tube de refoulement (40) est relié au tube d'alimentation (10) par un raccord (5) dont l'extrémité de plus grand diamètre est identique à l'extrémité correspondante du clapet de refoulement (3). Ce raccord (5) comporte une partie tronconique (50) pourvue d'orifices (500) de passage du liquide, d'une partie de plus grand diamètre (51) formant une troisième partie et d'une partie de plus petit diamètre (52) adaptée au diamètre du tube de transmission (13) formant une deuxième partie. La partie de plus grand diamètre (51) comporte, comme la partie (31) du clapet, un filetage (510), un épaulement (511) externe et un épaulement interne (512) ainsi qu'un filetage interne (513). L'ancrage du tube (40) sur la partie interne du manchon cylindrique (51) se fait de façon identique à l'ancrage de l'autre extrémité du tube (40) sur la partie cylindrique interne du manchon (31). Cet ancrage est obtenu au moyen d'un écrou (44), d'une griffe élastique de serrage (45), d'un joint (41) et d'une bague d'appui (42). Le manchon de plus petit diamètre (52) comporte un évidement interne se terminant par un épaulement (522) de dimension adaptée pour recevoir l'extrémité du tube de transmission (13) de la fontaine. Le tube (43) de prolongation de la transmission a un diamètre extérieur correspondant au diamètre interne du tube de transmission (13). Ce tube (43) est rendu solidaire du manchon (52) du raccord (5) par une griffe élastique de serrage (45) et un joint d'étanchéité (41).Lorsque l'extrémité (51) du raccord (5) est vissée sur le filetage interne (101) formé à l'extrémité du tube d'alimentation (10), l'extrémité du raccord (52) avance en direction de l'extrémité du tube (13) et cette extrémité du tube (13) fait appuyer la griffe (45) sur la partie conique de l'épaulement (522). Cette griffe se déforme et assure la solidarisation du tube (43) avec l'extrémité (52) du raccord (5). Enfin, l'extrémité (18) en biseau du tube d'alimentation assure l'étanchéité avec un joint d'étanchéité en appui sur l'épaulement externe (511). En fonctionnement le piston (16) étant manoeuvré vers le bas permet la transmission d'un effort à la colonne de liquide contenue dans le tube de transmission (13), cet effort transmis par le tube prolongateur (43) assure la déformation de la baudruche (21). L'eau du puits qui est entrée dans l'enceinte (20) par le clapet d'aspiration (6) est refoulée vers l'extérieur de cette enceinte. Comme la membrane (62) du clapet d'aspiration (6) empêche le refoulement de l'eau vers le bas et que la corolle (34) du clapet (3) permet le refoulement de l'eau dans l'espace annulaire compris entre le tube de refoulement (40) et le tube prolongateur (43), celle-ci remonte dans le tube de refoulement (40) pour aboutir, par le tube d'alimentation (10) au bec verseur (11). Lorsque le piston (16) remonte à sa position initiale représentée à la figure 1, la baudruche reprenant sa forme normale de tube (21) permet l'admission par le clapet d'aspiration (6) de l'eau du puits. Des lumières (130) pratiquées dans le tube de transmission (13), juste en dessous du niveau du bec verseur (11), comme représenté à la figure 4, permettent en remontant le piston (16) au sommet du tube de transmission (13) de rééquilibrer le niveau de liquide dans la colonne de transmission. Ce rééquilibrage s'effectue grâce au liquide présent dans le tube d'alimentation et qui n'a pas pu être évacué par le bec verseur (11). Ce liquide passant par la lumière (130) vient compléter le remplissage de la colonne de transmission et permet ainsi de compenser les fuites éventuelles de liquide de la colonne de transmission (13,43) vers le tube de refoulement (40). Lors du refoulement, le liquide à pomper circule dans l'espace annulaire compris entre la baudruche (21) et le tube enceinte (200) à travers les orifices (300) du clapet vers l'espace annulaire compris entre le tube de refoulement (40) et le tube (43) prolongateur du tube de transmission puis à travers les orifices (500) du raccord (5) vers l'espace annulaire compris entre le tube d'alimentation (10) et le tube de transmission (13). L'avantage d'une telle circulation du liquide permet de limiter au maximum les pertes de charge tout en ayant, pour un diamètre de forage déterminé, le maximum de section de passage. De plus, la constitution d'une telle pompe et son montage sont rendus encore plus faciles que pour les modèles antérieurs. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Pompe aspirante refoulante par transmission hydraulique entre une fontaine incorporant un système actionneur (16) se déplaçant dans un premier tube (13,43) relié à son extrémité à une capacité variable (21) immergée dans une enceinte (20) à volume déterminé communiquant avec la fontaine par un tube de refoulement (40), à travers un clapet de refoulement (3) et avec le liquide à pomper par un clapet d'admission (6), caractérisée en ce que le premier tube (13,43) et le tube de refoulement (40) alimentant la fontaine sont coaxiaux, la transmission hydraulique utilise le liquide qui occupe le premier tube (13), le clapet de refoulement (3) est unidirectionnel et le tube de refoulement communique avec le premier tube par des lumières situées au dessous du niveau de la fontaine. 2) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le tube de refoulement (40) et le premier tube (13,43) sont reliés par le clapet de refoulement (3) d'une part à l'enceinte (20) et d'autre part à la capacité variable (21) et par un raccord (5) d'une part au tube d'alimentation (10) de la fontaine et d'autre part au premier tube (13) de la fontaine. 3) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le raccord (5) comporte une partie tronconique (50) pourvue d'orifices (500) de communication, une seconde partie (52) reliée de façon étanche à la périphérie externe du premier tube (13) et une troisième partie (51) servant de surface de fixation étanche à l'intérieur pour le tube de refoulement (40) et à l'extérieur pour le tube d'alimentation (10) d'un bec verseur (11) de la fontaine. 4) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet de refoulement (3) est constitué d'un manchon comportant une partie tronconique (30) reliée de façon étanche d'une part par une seconde partie (32) à la périphérie externe du premier tube (43) et d'autre part par une troisième partie (31) à la périphérie interne du tube (200) délimitant l'enceinte à volume déterminé et d'une membrane en caoutchouc (34) située du côté de la fontaine et solidaire du bord interne de la seconde partie (32) pour obturer des trous de communication (300) réalisés dans le manchon (30). 5) Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tube de refoulement (40) est fixé sur le bord interne de la troisième partie (31). 6) Pompe selon une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que le premier tube (13) est vissé sur un filetage interne de la seconde partie (32) du clapet de refoulement (3) et la capacité variable (21) est fixée sur la périphérie externe (322) de la deuxième partie (32) du clapet de refoulement (3), la zone de liaison entre la seconde partie (32) et la partie tronconique (30) comportant une gorge (320) de maintien d'un manchon tronconique en caoutchouc (34) constituant le clapet. 7) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que la périphérie externe de la troisième partie (31) du clapet (3), respectivement du raccord (5) comporte un filetage (310,510) et un épaulement (311,511) à son extrémité opposée à la partie tronconique (30,50) et la périphérie interne de cette troisième partie (31,51) comporte un filetage (313,513) se terminant vers la partie tronconique par un deuxième épaulement (312,512). 8) Pompe selon la revendication 3 ou 7, caractérisée en ce qu'un écrou manchon (44), pourvu d'un filetage (440) à sa périphérie externe est vissé sur le troisième filetage (313) pour déformer une griffe de serrage (45) et de maintien du premier tube (13), respectivement du tube de refoulement (43). 9) Pompe selon une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le premier tube est formé de deux tubes (13,43) se raccordant au niveau de la deuxième partie (52) du raccord (5) de la fontaine. 10) Pompe selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le clapet d'admission (6) est constitué d'un tronc de cône (60) creux solidaire de façon démontable du tube (200) constituant l'enceinte (20) à volume déterminé, ledit tronc de cône (60) étant percé d'orifices (61) mettant en communication la périphérie externe avec la périphérie interne,une membrane tronconique (62) étant fixée sur la périphérie interne du tronc de cône. 11) Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tube en caoutchouc formant la capacité (21) est fixé sur la périphérie externe de la seconde partie (32) du clapet de refoulement par des saillies annulaires (322) de fixation et un collier (22).