Brevet FR2767894A1 — publié le 19990305

La présente invention concerne un dispositif hydraulique pour réguler le débit refoulé lors du démarrage d'une pompe (mise en régime selon un temps prédéterminé). A l'heure actuelle l'extraction de l'eau de nappes se fait en général par des puits verticaux équipés de pompes immergées. Celles-ci sont munies de moteurs à démarrage direct. En quelques secondes le débit d'exhaure passe de zéro à la "valeur nominale". Certains forages placés dans des nappes constituées de couches à sables fins, ne supportent pas des conditions de démarrage rapides. L'eau refoulée risque de contenir du sable; ce qui porte préjudice au matériel et au consommateur en aval. Pour pallier ces inconvénients et obtenir une mise en régime beaucoup plus étalée dans le temps (quelques minutes au lieu de quelques secondes) les exploitants de forages ont recours à différents dispositifs: - action sur les conditions de démarrage du moteur électrique (par exemple moteurs en liaison avec un variateur de fréquence ou d'intensité), - ouverture progressive d'une vanne placée sur la conduite de refoulement (par exemple vanne-papillon motorisée avec automate). Contrairement aux appareils existants, I'invention porte sur un nouvel appareil de conception et de fonctionnement exclusivement hydraulique. Il complète la gamme des systèmes existants et de plus présente le grand avantage de pouvoir être utilisé à des endroits non alimentés par du courant électrique.20 Le dispositif selon l'invention comporte à l'intérieur d'un corps cylindrique formant enveloppe et selon l'axe vertical, un ensemble "piston-cylindre" coiffé d'une chambre de tranquillisation avec laquelle il est en liaison par deux petites tuyauteries: I'une comporte un robinet à pointeau (flux ascendant) l'autre un clapet de non-retour (flux descendant). Lors du démarrage de la pompe, la force de l'eau refoulée tend à pousser le piston vers le haut. La durée d'ascension du piston (permettant le passage du débit pompé selon une progression) est réglée par le robinet à pointeau. Lors de l'arrêt de la pompe, le piston redescend et reprend sa place sur son siège grâce au retour de l'eau par l'intermédiaire de la tuyauterie munie du clapet anti-retour. L'invention pourra de toute façon être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit ainsi que du dessin ci-annexé, lesquels complément et dessin sont relatifs à un mode de réalisation préféré de l'invention et ne comportent, bien entendu, aucun caractère limitatif. La figure 1 représente en coupe le dispositif de l'invention. Un corps cylindrique (1) forme l'enveloppe extérieure du système. Il comporte à la base une partie conique (2) suivie d'un étranglement (3) et s'évase dans la partie centrale (4). Le flux de l'eau passe dans l'appareil de bas en haut (le diamètre de l'orifice d'entrée (13) est le même que celui de l'orifice de sortie en haut de l'appareil). -2- A l'intérieur du corps (1) est disposé coaxiolement un ensemble cylindrique (5) constitué de trois éléments: un cylindre (6) dans lequel peut se déplacer un piston (7) qui repose en (8) sur l'étranglement (3) du corps (1). Ces deux éléments sont complétés par une chambre de tranquillisation (9) surmontée d'un partie conique (10). A la base cette chambre est percée de 4 orifices circulaires (11) qui alimentent le retour d'eau en (19). Le cylindre (6) est séparé de la chambre (9) par la paroi (12). Lors du démarrage de la pompe (mise en route de l'appareil) le flux ascendant qui entre par l'ouverture (13) tend à dégager le piston (7) du siège (8) pour le pousser vers le haut. L'étanchéité entre le piston (7) et le cylindre (6) est10 assurée par 3 joints à segments (14). Lors de son ascension le piston (7) comprime l'eau à l'intérieur du cylindre (6). Elle s'échappe en (15) dans une tuyauterie (16) équipée d'un robinet à pointeau (17) et aboutit en (18) dans la chambre de tranquillisation (9). Elle s'évacue par le 4 orifices circulaires (11). C'est le robinet à pointeau (17) qui règle la valeur du débit d'évacuation et en conséquence la vitesse et le temps de remontée du piston (7). Lors de l'arrêt de la pompe, il faut que le piston (7) revienne dans sa position initiale (repos sur le siège (8)). Cette fonction est assurée par son poids propre et un retour d'eau qui part de la chambre de tranquillisation en (19) pour circuler dans la tuyauterie (20) et aboutir dans la chambre (6) en (22) (au-dessus de la position supérieure du piston). La conduite (20) est d'ailleurs complétée d'un clapet anti-retour (21) qui oblige l'eau lors de l'ascension du piston (7) à passer obligatoirement par le robinet à pointeau de réglage (17). En résumé, la maîtrise du temps mis par le piston à passer de la position inférieure à l'emplacement supérieur (grâce au réglage adéquat du débit d'évacuation passant par le robinet à pointeau) permet de faire passer progressivement le débit de refoulement traversant l'appareil de la valeur zéro au débit nominal selon un laps de temps présélectionné. - 3 - REVENDICATIONS 1) Dispositif destiné à équiper une conduite de refoulement verticale et disposé en aval d'une pompe en vue de réguler le débit refoulé par celle-ci en phase de démarrage caractérisé en ce qu'il comporte un corps cylindrique (1) muni d'un étranglement (3) suivi d'une partie médiane évasée (4), sur ledit étranglement prend appui un piston (7) glissant dans un cylindre (6) disposé axialement dans ledit corps cylindrique (1), le cylindre (6) étant coiffé par une chambre de tranquillisation (9) dont il est séparé par une paroi (12), une liaison hydraulique reliant le sommet du cylindre (6) à la partie supérieure de la chambre de tranquillisation. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la liaison hydraulique est constituée d'une part par une tuyauterie "aller" (16) partant d'un orifice (15) disposé au sommet du cylindre (6) et débouchant à un orifice (18) disposé à la partie supérieure de la chambre de tranquillisation (9) et d'autre part par une tuyauterie (20) dont le départ (19) est situé à la partie supérieure de la chambre de tranquillisation (9) et l'arrivée (22) au sommet du cylindre. (6). 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'un robinet à pointeau (17) est disposé sur la tuyauterie (16) du trajet "aller" permettant le réglage du débit d'évacuation dans ledit conduit et par conséquent le temps de remontée du piston (7) jusqu'à l'établissement du débit nominal refoulé par la pompe à travers l'appareil lorsque le piston (7) a atteint sa position haute. 4) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la tuyauterie du trajet "retour" est pourvue d'un clapet anti-retour (21) s'opposant à la montée de l'eau par cette voie forçant ainsi le passage de l'eau à travers le robinet à pointeau (17) tout en permettant la descente de l'eau à partir de la chambre de tranquillisation (en 19) vers l'arrivée (22) au sommet du cylindre assurant le retour assez rapide du piston (7) vers sa position basse en appui sur l'étranglement. ) Dispositif selon les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble caractérisé en ce que la chambre de tranquillisation (9) est pourvue à sa base de 4 orifices circulaires (11) permettant la communication hydraulique de cette chambre avec l'espace annulaire compris entre le corps (1) et l'ensemble cylindrique coaxial (5).