Brevet FR2686378A1 — publié le 19930723

GROUPE AUTONOME PNEUMATIQUE DE POMPAGE A SURVERSE AIR / EAU La présente invention concerne un dispositif de pompe alternative à surverse, à débit permanent, à fonctionnement par ballasts immergés, sans pièces tournantes pour puits ou forages, relié d'une part par des tuyauteries au centre de commande, et d'autre part par une canalisation d'eau au bassin de surverse ou autre installation. Ce groupe se divise en 3 parties 10) L'ensemble moteur / compresseur d'air, version électrique ou thermique. 20) Le bloc de commande électro-pneumatique, comprenant un vase de compensation (6), une vanne d'arrêt (4), un manomêtre (3), un filtre (2), des distributeurs pneumatiques (8), des temporisateurs électroniques (5) et des relais de commande. 30) La pompe - 2 cylindres immergés bout à bout pour les forages, - 2 cylindres immergés côte à côte pour les puits. Les avantages de ce système sont multiples Transportable par éléments séparés a) Poids - poids de la pompe : 15 Kg - poids du bloc de commande : 15 Kg - poids des tuyauteries souples (50 m) : 25 Kg - poids du compresseur : de 25 Kg à 65 Kg suivant le type. b) Encombrement 10) Pompe pour forage 4 pouces D 90 H In G " " 6 pouces D 130 H lm puits D 300 H 0,5m 20) Bloc de commande 300 x 400 m/m 30) Compresseur 600 x 450 x 600 (suivant modèle) - autonomie, robustesse, simplicité de conception, mise en oeuvre rapide sans outillage spécial, ni main-d'oeuvre qualifiée, - sécurisant, - aucun dispositif électrique dans le forage ou le puits, pas de tringleries, - aucun entretien de la pompe en emploi normal, ni du bloc de commande, - aucun élément rotatif en mouvement, ce qui prolonge la durée de vie, - accepte l'eau chargée (sable) sans risque de grippage; en cas d'assèchement, la pompe s' arrête d'exhaure l'eau, - possibilité d'adaptation en poste fixe ou mobile, suivant la difficulté du lieu et du terrain : l'ensemble moteur compresseur pouvant se situer dans un rayon de 100 mètres autour du puits (éloignement du bruit provoqué par le groupe; escarpement ne permettant pas un accès aisé), - possibilité de pompage jusqu'à lOOm de profondeur, au delà prévoir un compresseur spécial, - sert de nettoyeur de puits. Puissance électrique a) Bloc de commande 60 W - 220 V en alternatif ou 24 V en continu fournis par générateur intégré au groupe thermique moteur compresseur ou panneau solaire / batterie. b) Compresseur électrique 3 CV en 220 V. (2,4 KW) thermique, essence ou diesel 5 CV. (4KW) DescriPtion Le bloc de commande comporte un accu de compensation (6) et son filtre (2), une vanne d'arrêt (4), un manomètre (3) indiquant la pression de service de chaque cylindre et permettant de déceler une éventuelle défaillance, un moyen de commande électropneumatique notamment constitué d'un distributeur principal (8), de deux distributeurs secondaires (8) et de trois électro-aimants commandés par un temporisateur électronique à temps égaux alternés et par deux temporisateurs électroniques à commande retard permettant le réglage des temps d'admission d'air par rapport au volume d'eau débité par chaque cylindre. La pompe pneumatique alternative comporte deux cylindres immergés, bout à bout pour les forages ou couplés en parallèle pour les puits. Un cylindre est représenté par un tube de 1m de long, de diamètre 90, 130 ou 300 mm et fermé par deux fonds maintenus par une tige centrale - le fond inférieur percé d'une série de trous de de 5 mm à 15 mm de diamètre (15), formant crépine et obturé par une membrane (14), - le fond supérieur supportant le clapet d'air (12) et son raccordement au bloc de commande. Ces fonds comportent en leur centre un trou permettant le passage d'un tube fileté assurant le maintien des deux fonds et le passage de l'eau au travers de son clapet de retenue (13). Chaque fond comporte des rainurages circulaires permettant d'inclure les joints toriques nécessaires à l'étanchéité. Les deux cylindres sont raccordés par un raccord "union, le supérieur recevant un raccord "Isiflo" (10) le reliant à la tuyauterie de remontée d'eau. Dans le cas d'emploi de fonds en plastique, il est nécessaire de lester l'ensemble par une gueuse de 6 Kgs (les fonds en fonte évitent cet inconvénient). Fonctionnement L'énergie pneumatique fournie par le compresseur d'air est dirigée sur le bloc de commande. Celui-ci la répartit en maintenant de façon intermittente, fermés ou ouverts les distributeurs d'air commandés par les temporisateurs électroniques. Les temps d'ouverture et de fermeture varient suivant - la capacité réelle de chaque cylindre, - le diamètre des tuyaux, - la hauteur manométrique, - le délai de réponse de l'ensemble constitué. L'air, purifié, sous pression, admis dans la chambre de compensation (6), traverse le distributeur principal alimentant alternativement pendant quelque secondes le cylindre n0l, puis le cylindre n02 au travers de leurs clapets d'admission d'air respectifs (12). Lors de l'immersion, l'eau repousse la membrane (14) et remplit les cylindres, l'air contenu s'échappe par le clapet de mise à l'air libre (12), facilitant le remplissage total du cylindre. Lors de l'admission de la pression, celle-ci obture le clapet de mise à l'air (12), plaque la membrane interne (14) contre la crépine (15) et met l'eau sous pression, l'obligeant à s'évacuer par son clapet (13) et la canalisation centrale (10). Une fois vide, le distributeur principal bascule sur le cylindre n02, mettant à l'air libre la commande du cylindre n01. Sous l'action de la pression résiduelle du cylindre concerné, le clapet (12) s'ouvre et libère celle-ci; le clapet d'eau (13) se ferme sous le poids de la colonne d'eau : le dépression causée aspire rapidement l'eau présente. Le cycle se reproduit plusieurs fois par minute. Diagramme de mise en pression des ballasts Ballast NO 1 Ballast NO 2 60 secondes Pour un cycle de 6 impulsions par minute, la coupure s'exerce 5 fois, le temps de réponse augmentant avec la profondeur d'eau pouvant atteindre 5 secondes, soit 5 x 5 donc 25 secondes de coupure d'eau par minute, ce qui représente une perte de 30 à 40 % de débit immédiat. Un distributeur d'air secondaire inséré dans le circuit de commande de chaque cylindre pallie à ce défaut; il a pour but de neutraliser la mise à l'air libre du distributeur principal et d'anticiper l'injection d'air sous pression quelques secondes avant le basculement du distributeur principal. Ce système permet un écoulement permanent. TABLEAU Temps de mise en pression par ballast Ière Phase T1 Tl Tl Réglage des temponsateurs Ballast 1 I Tl et T2 à 10 secondes 111111111111 E E I E E E I E :::::::: :::: r ème Phase E E E E E E E E E 2 ème Phase I I I , . . | E T3 , t T3 , : E T3 E E T3 E E E E E E E E E E E T3 E E E E E E E E E E E E E E - E E des temponsateurs Ballas E E - E E Rédage des temporisateurs : 1 ~ ' T4 | ' T4 : T4 T3etT4à5secondes Ballast 2 - 3ème Phase Ballast i Résultante Ballast 2 ~ ~~~ ~ ~2 Le réglage primaire consistera à afficher sur le temporisateur principal un temps égal correspondant au volume d'eau de chaque cylindre, puis à diminuer ce temps de 1/10 ème et de reporter cette valeur sur chaque temporisateur secondaire. NOMENCLATURE REP DESIGNATION Qté I Raccord rapide air compnmé ........................................ 1 2 Filtre air comprimé avec purge ........................................ 1 3 Manomètre de pression air compnmé ........................................ 1 4 Vanne d'arret air compnmé 1 S Boitier temporisateur ........................................ 1 6 Cuve Tampon - capacité 4 litres ........................................ 1 7 Filtre atténuateur air comprimé ........................................ 1 8 Répartiteur air comprimé vers pompes ........................................ 1 9 Flexible air comprimé vers pompes ........................................ 2 10 Tuyau polyéthylène vers cuve de stockage en surface ............................... 1 11 Raccord fer-plastique ........................................ 1 12 Clapet à dépression air comprimé ...,.................................... 2 13 Clapet de non retour eau froide et passage de reau vers la surface ............ 2 14 Membrane souple de passage et d'étanchéité d'eau .................................... 2 15 Entrée de reau dans les pompes ........................................ 1 16 Trous de passage de l'eau vers la surface ........................................ 1 REVENDICATIONS 1) Dispositif de pompe alternative à surverse pour puits ou forage sans pièce tournante comprenant un ensemble moteur / compresseur d'air caractérisé en ce qu'il est constitué - d'un moyen de commande électropneumatique (5 & 8), - d'une pompe à débit permanent comprenant deux cylindres immergés, reliée par des moyens de liaison (9 & 10) au centre de commande électropneumatique (5, 7 & 8). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe à débit permanent est constituée de deux cylindres fermés par deux fonds et maintenus par une tige centrale. Le fond inférieur percé d'une série de trous d'un diamètre compris entre 5 et 15 mm, formant crépine obturé par une membrane (14). Le fond supérieur supportant le clapet d'air (12) et son raccordement au bloc de commande. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caratérisé en ce que les trous du cylindre inférieur (15) ont de préférence un diamètre de 5 mm à 15mm et la tige centrale est constituée d'un tube fileté (16) percé de quatre trous à sa base, assurant le passage de l'eau au travers de son clapet de retenue (13). 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les fonds des cylindres comportent en leur centre un trou permettant le passage d'un tube fileté servant à leur maintien et des rainures circulaires permettant d'inclure des joints toriques nécessaires à l'étanchéité des cylindres. 5) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen permettant un écoulement d'eau permanent. 6) Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le moyen permettant l'écoulement d'eau permanent est un distributeur d'air secondaire situé sur chaque sortie de mise à l'air libre du distributeur principal permettant d'obturer la mise à l'air libre du circuit de commande et d'injecter de l'air supplémentaire avant l'injection principale. 7) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de commande électropneumatique est notamment constitué d'un distributeur principal, de deux distributeurs secondaires et de trois électro-aimants commandés par un temporisateur électronique à temps égaux alternés et par deux temporisateurs électroniques à commande retard permettant le réglage des temps d'admission d'air par rapport au volume d'eau débité par chaque cylindre. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il existe un réglage primaire du temporisateur principal égal au volume d'eau débité de chaque cylindre, puis diminué d'un dixième de leur capacité, cette valeur étant reportée sur les temporisateurs secondaires.