Brevet FR2683596A1 — publié le 19930514

L'usage de pompes pour le. puisage de l'eau a toujours été limite par la hauteur d'aspiration utilisable qui est de 10,20 m théorique ( poussée atmosphérique) mais qui dana la pratique ne dépasse pas 7.50m. Diverses methodes ont été employées pour tenter de pallier cet inconvénient. Pompes manuelles : pompes descendues au fond du puits avec un tringlage important et un poids rédhibitoire à une certaine profondeur, pompes à baudruche manoeuvrée@ au pied mais dont la profondeur d'utilisation est limitée par l'élasticité de la baudruche, pompes & channes ou å godets etc.... Pompes mécaniques: Les pompes centrifuges ou volumétriques électriques se heurtent au mEme inconvenlent et seules les pompes immergées peuvent etre utilisées sans limitation théorique de profondeur-. Mais dans tous les cas la hauteur soit d'aspiration entre sal et point de puisage, soit de 'refoulement entre le point de puisage et le sol, pénalise les performances de la pompe. Le système présenté évite cet inconvénient : la même énergie est dépensée quelle que soit cette différence de niveau La piece maîtresse en est une crépine spéciale c@mpo@ée comme suit: a-- ) Deux pistons reliée par un axe cylindrique Chaque piston est muni d'un dispositif d'étancheite @ joint torique, joint a levres, tresse graphitée etc b- ) Deux viroles séparées par une cloison dans lesquelles coulissent les pistons. Les pistons et la cloison partagent le volume des deux viroles en quatre chambres à volume variable que l'on peut appeler CH1, CH2, CH3, CH4. La virole supérieure est munie dans sa partie basse d'un orifice 01. La virole inférieure est munie de deux orifices, dans sa partie haute O2 et dans sa partie basse 03 Relié à la sortie 03 se trouve un clapet CR qui est le clapet de refoulement du eystème.A la sortie de ce clapet de refoulement est fixée une tuyauterie verticale T2 reliée par un TE à l'orifice 01. Ces deux viroles sont fixees à la cloison dans laquelle coulisse, au travers d'un joint d'étanchéité, l'axe reliant les pistons. d-)La virole du haut est obturée par un tampon comportant une ouverture qui reçoit une tuyauterie verticale T1.Le tampon obturant la virole du bas comporte un clapet CÀ qui est le clapet d'aspiration du système. Les différents eléments fixes sont reliés entre eux par un moyen adéquat (filetages, tiges filetees, brides) (figure 1) Les clapets d'aspiration et de refoulement peuvent étre disposés de différentes façons. En particulier le clapet d'aspiration peut être place dans le corps du piston inférieur. (Dans ce cas le tampon du bas ne comporte pas d'ouverture. Une disposition plus élégante consiste à mettre l'ensemble du système dans un tube DANS CES DIVERSES CONCEPTIONS CET ENSEMBLE COMSTITUE UNE CRCPI@E DE PO@@E ET FAIT L'OBJET DE LA PRESENTE DE@ANDE DE BREVET. PREMIERE UTILISATION La crépine étant placée verticalement au fond du puits la tuyauterie T1 est reliée à un piston horizontal que nous appelons piston de surface. Du fond de ce piston part en position verticale un tuyau de faible section que dénommé ici petit tuyau dont la longueur est calculée en fonction des caractéristiques du sytème. Ce piston est manoeuvré par un moyen traditionnel, bras de levier, villebrequin, excentrique etc.... et en exécution mécanique par un vérin. La capacite de la chambre de ce piston est ega le à la capacité de la chambre 1 majoree de celle du petit tuyau. Il est muni d'un bouchon permettant le remplissage. (Dans un récipient fermé de même contenance le piston peut être remplacé par une vessie gonflable qui remplit le noème office. La tuyauterie T2 est reliée à la face infér@eure d' un bassin de stockage et d'écoule ent. Ce bassin, dont la contenanc- est au moins égale a celles cumulées de la chambre 2 et de la chambre 4 lorsque les pistons de la crépine sont au haut de leur course, est muni sur sa partie verticale d'un oririce de déversement situé à une distance du fond telle que le volume de la chambre 2 est contenu entre le fond du bassin et le niveau de cet orifice. Ce bassin est installe à un niveau supérieur a celui où est placée la pompe de surface. Cette différence de niveau x, fonction du modèle de l'appareil, fournit la pression motrice necessaire à relever les pistons jumelés de la crépine. FONCTIONNEMENT 1 Ouvrir le bouchon de remplissage du piston du haut. 20 Remplir en premier le bassin jusqu'à ce que l'eau s'écoule par l'orifice latéral. Le clapet de refoulement CR se ferme, l'eau pénètre dans la chambre 1,les deux pistons sont soulevés par la pression de la colonne d'eau du tuyau T2,le clapet d'aspiration s'ouvre, la chambre 4 se remplit avec de l'eau du puits. 3 Remplir doucement le piston de surface pour que la purge d'air s'effectue correctement, attendre un moment pour être sûr que cette purge est terminée. Fermer le bouchon. A ce moment les pistons de la crepine conservent leur position haute grâce à la pression X déterminée ci-dessus. 40 Exercer une poussée sur le piston de surface.L'eau monte dans la petit tuyau Son niveau dans ce petit tuyau dépasse celui de l'eau du bassin et vient un moment ou la pression exercée par cette différence de niveau (entre le niveau de l'eau du bassin et celui de l'eau contenue dans le petit tuyau) est suffisante pour faire descendre les pistons jumelés de la crépine.Les pistons jumelés descendent dans la crépine.Le clapet d'aspiration CA se ferme,le clapet de refoulement CR, s'ouvre la chambre 1 se remplit avec l'eau qui vient du piston de surface, les chambres 2 et 4 se vident, l'eau monte dans le tuyau 2 et le bassin se remplit, l'eau coule par l'orifice latéral.La chambre 3 se remplit avec l'eau du puits. (Si la pression s'exerce assez longtemps il s'écoulera par l'orifice du bassin une quantité d'eau égale à celle contenue précédemment dans la chambre 4.) 50 Si l'on relâche la poussée sur le piston de surface et qu'on le ramene à sa position premiere, l'eau contenue dans le petit tuyau redescend immédiatement | la pression X initiale fait remonter les pistons jumelés de la crépine. Le clapet de refoulement se ferme, la chambre 2 se remplit avec l'eau restée dans le bassin, la chambre 1 se vide, le clapet d'aspiration s'ouvre, la chambre 4 se remplit avec de l'eau du puits et la chambre 3 en se vidant remet dans le puits l'eau qu'elle y avait puisée précédemmat 6 En recommençant le cycle on aura par l'orifice du bassin un écoulement continu. L'originalité de ce fonctionnenant tient au fait que le bassin étant à un niveau supérieur à celui de la po > e de surface, cette différence de niveau par le canal de T2 sert dans un prenier temps d 'énergie @otrice pour faire remonter les pistons de la crépine. Mais dans un deuxième temps, grâce à l'eau envoyée par le piston de surface dans le petit tuyau cette différence de niveau est inversée et la poussee motrice par le canal de T1 sert alors à faire redescendre les pistons de la crepine. (Ces différences de niveau seront d'autant plus faibles que sera important le diamètre des viroles?0 L'énergie @epensee sera, guelle que soit la profondeur du @uits, calle nécessaire à faire mont@r une faible quantité d'eau dans le petit tugau et à vaincre les @rottements du piston de surface Toutes les autres pertes d'énergie,poids des pistons de crépine, frottement des joints d'étanchéité manoeuvre des clapets, pertes de charges des tuyauteries de liaison seront compensées par la pression atmosphérique si l'écart entre le bassin et la pompe de surface est suffisant et si le petit tuyau est assez long. Les débits eux sont fonction du volume de l'appareil. Cette pompe peut être utilise dans tous les endroits où la profondeur de puisage rend rédhibitoire l'utilisation des autres moyens de pompage quand seule est disponible l'énergie humaine . Il est remarquable que dans ce système la manoeuvre et la distribution de l'eau puissent se faire dans deux lieux séparés et éloignés du puits DEUXIEME UTILISATION Lorsque les débits demandés dupassent les capacités de l'énergie humaine, la crépine, constituée de la même façon que précédemment mais dans des dimensions supérieures est utilisée differemment et peut être placée dans un ruisseau, un marais, voire une rivière, le reste de l'installation étant à flanc de colline. Un moteur en ce cas actionne le piston de surface. Une installation de ce type peut servir à une irrigation par gravité au flan d'une colline TROISIEME UTILISATION La crépine est alors placée dans une bache remplie d'eau et d'un volume supérieur à celui de l'eau contenue dans la totalité de l'installation. Le bassin et le piston de surface, toujours muni de son petit tuyau sont installés au haut d'une colline(fig 4). Le bassin fixe est plus grand que précède minent pour constituer une réserve tampon plus importante. Une tuyauterie T4 redescend le long de la colline et va déverser l'eau pompée dans la bâche réalisant ainsi un mouvement d'eau en circuit fermé. REVENDICATIONS 1 ) Pompe pour puits profonds ou destinée à élever un liquide d'un point bas à un point haut et caractérisée en ce qu'elle comporte une partie immergée constituée de deux pistons superposés, fixés sur un axe vertical traversant une paroi de séparation, qi partagent les volumes intérieurs de deus viroles fermées (Vi et V2 ) en quatre chambres à volumes variables C CH1, CH2, CH3 et CH4 ) avec un Jeu de clapet d'aspiration 2 ) Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce que ses éléments sont intégrés dans un tube. 3 )Pompe selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisée en ce qu'elle est reliée en partie supérieure à un bassin de réception de l'eau pompée d'une capacité au moins égale a ia somme des capacités des chambres CH2 et CH4 communiquant avec le tuyau T2, le dit bassin comportant une ouverture basse raccordée audit tuyau T2 et une ouverture latérale pour vacuer un trop plein dont le volume est en fait correspondant au volume de l'eau refoulée de la chambre CH4 et que l'on a effectivement pompée, ledit orifice de déversement étant ainsi situé à une distance du fond tel que ie volume de la chambre CH2 est entièrement contenu entre le fond du bassin et le niveau de cet orifice. 40 )Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte une virole fermée horizontale dans laquelle coulisse un piston, placée à un niveau inférieur à celui du bassin , et dont la partie inférieure est reliée à 1' ouverture du tube Ti raccordé à l'ouverture de la chambre 1 (CH1) de la partie immergée de la dite pompe 50 )Pompe selon la revendication 4 caractérisée en ce que ladite virole comporte en sa partie supérieure un tube vertical de très faible diametre destiné, lorsque l'on comprime l'eau contenue dans le corps du piston, à en recevoir une partie dont le niveau dépassera alors le niveau du bassin, augmentant ainsi la pression de la colonne d'eau correspondante T1 qui devient, alors, colonne motrice.