Brevet FR2774435A1 — publié le 19990806

La présente invention concerne une pompe alternative pour l'exhaure de liquides du sol, comprenant - un tube d'exhaure reliant le niveau de sortie de la pompe à la nappe de liquide à pomper en plongeant dans cette nappe et ayant un clapet de fond à son extrémité inférieure, laissant entrer le liquide dans le tube et y retenant la colonne de liquide, - une tige portant un ou plusieurs pistons, effectuant un mouvement alternatif pour faire monter la colonne de li quide, - des moyens de commande reliés à la tige et commandant son mouvement à l'intérieur du tube, - chaque piston étant formé d'un support traversé par la tige, monté solidaire en translation de la tige, et d'un clapet venant sur le dessus du support pour obturer le pis ton sous le poids de la colonne de liquide ou libérer le passage du liquide lorsque le piston descend dans la co lonne d'eau dans le tube. On connaît déjà une telle pompe d'exhaure décrite dans le document FR 88 09 557. Cette pompe comporte un certain nombre de pistons portés par une tige. Ces pistons successifs sont formés chacun d'un manchon cylindrique de section circulaire dont le fond est occupé par des branches radiales reliant le manchon au moyeu par lequel le manchon est fixé au cylindre. Le manchon glisse dans le tube. L'obturation du fond se fait par un clapet, relevable, porté par un coulisseau constitué d'un tube engagé sur la tige. Ce coulisseau peut se soulever et s'abaisser pour dégager le fond ou le fermer sous le poids de la colonne de liquide, en phase de remontée. Ce système est très fragile et sensible aux particules en suspension dans le liquide. Ces particules passent entre la surface extérieure du manchon et le tube d'exhaure ou se déposent au-dessus du fond du manchon cylindrique. Elles peuvent également pénétrer à l'intérieur du manchon portant le clapet et freiner le mouvement de celui-ci sur la tige. Ces différents frottements créent une perte de puissance non négligeable. De plus, les particules solides peuvent gêner la fermeture du clapet ou se trouver sur le fond ou retenir ou freiner le mouvement de descente du clapet, créant des fuites préjudiciables au rendement. En outre, ce type de piston est extrêmement fragile, d'un entretien délicat et d'un remplacement compliqué. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une pompe robuste, ne risquant pas d'être endommagée ou de voir son fonctionnement détérioré ou réduit par les particules en suspension dans un liquide chargé, par exemple de l'eau plus ou moins chargée et boueuse. A cet effet, l'invention concerne une pompe du type défini ci-dessus, caractérisée en ce que le piston comprend - un support formé d'un moyeu recevant la tige et de branches rayonnantes, à extrémité libre, partant du moyeu, et à bord extérieur droit pour s'appuyer et se guider contre la sur face intérieure du tube d'exhaure, - un clapet venant sur le dessus du support pour l'obturer sous le poids de la colonne de liquide. Le support permet de bien soutenir le clapet, tout en réduisant au minimum la surface de contact avec la paroi du tube d'exhaure. Même si des particules arrivent dans l'intervalle entre les bords extérieurs libres des branches du support et le tube d'exhaure, elles ne peuvent pratiquement pas gêner le mouvement étant donné la faible dimension des surfaces de contact éventuelles. Cette forme de support offre une très grande section de passage à l'eau. La surface des branches constituées en fait par des plaquettes planes ou courbes, stabilise l'écoulement axial relatif entre le liquide et le support et ne crée pratiquement pas de turbulences aux vitesses de fonctionnement de la pompe ce qui se traduit par une augmentation non négligeable du rendement ou inversement, nécessite une puissance d'entraînement beaucoup moindre, qu'elle soit manuelle ou mécanique, pour la pompe. De manière particulièrement avantageuse, le piston est complété par un stabilisateur d'écoulement formé d'un moyeu recevant la tige et portant des voiles rayonnants partant du moyeu. Ce stabilisateur d'écoulement placé soit audessus du support, soit en dessous de celui-ci, dirige efficacement l'écoulement et participe aux excellents fonctionnement et rendement du piston et de la pompe. Bien que les branches et les voiles rayonnants puissent avoir une forme variable, allant d'une forme de profil droit ou courbe, à partir du moyeu, il est intéressant que les branches et les voiles rayonnants soient dirigés radialement par rapport au moyeu. De façon avantageuse, pour éviter ou réduire le couple exercé par le piston sur la tige, il est intéressant que les voiles du stabilisateur d'écoulement soient des surfaces planes et, notamment, radiales à partir du moyeu. Le support et le stabilisateur du piston peuvent être réalisés en une seule pièce, par exemple en une matière moulée. Ces deux parties peuvent également être réalisées séparément, ce qui permet une très grande combinaison de formes, par exemple d'associer des stabilisateurs d'écoulement, de longueur variable, à une même forme de support. D'une manière intéressante, les branches sont réparties de manière équiangulaire à 450 ou à 22,50 et les voiles sont répartis de manière équiangulaire à 90" par rapport à l'axe constitué par la tige. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue simplifiée d'une pompe d'exhaure selon l'invention, - la figure 2 est une vue en plan d'un premier piston selon l'invention, composé d'un support et d'un stabilisateur d'écoulement, - la figure 3 est une vue de face de l'ensemble selon la figure 2, - la figure 4 montre, en vue de dessus, une variante de support-stabilisateur de piston selon l'invention, - la figure 5 est une vue de face de l'ensemble de la figure 4, - la figure 6 est une vue en plan d'un stabilisateur d'écoulement, - la figure 7 est une vue de face correspondant à la figure 6, - la figure 8 est une vue en plan d'un autre mode de réalisation d'un support avec son stabilisateur, - la figure 9 est une vue de côté, partiellement coupée, du seul support du piston représenté à la figure 8, - la figure 10 est une vue en perspective correspondant à la figure 8. Selon la figure 1, l'invention concerne une pompe d'exhaure. Cette pompe comprend un tube d'exhaure 1, placé dans un forage ou plus généralement introduit dans le sol pour relier le niveau de sortie 2 de la pompe 3 à la nappe de liquide à pomper. Le tube plonge dans la nappe de liquide (eau) et son extrémité inférieure est munie d'un clapet de fond permettant l'entrée du liquide dans le tube sous l'effet de l'aspiration créée dans le tube et se fermant pour le passage en sens inverse de manière à retenir l'eau dans le tube. Le tube reçoit une tige 4 portant des pistons 5. La tige 4 commande les pistons 5 pour effectuer un mouvement alternatif de descente C et de montée D, pour remonter une certaine quantité de liquide en la faisant passer successivement par-dessus les différents pistons portés par la tige 4. Chaque piston 5 est formé d'un support traversé par la tige 4. Le piston est solidaire en translation de la tige. Un clapet vient s'appliquer sur le dessus du support pour fermer le piston de manière étanche et retenir la colonne d'eau qui se trouve au-dessus. Par contre, lorsque la tige et les pistons 5 descendent dans la colonne d'eau, le clapet de chaque piston s'ouvre et laisse le piston descendre dans la colonne d'eau. Selon l'invention, le piston (figures 2 et 3) se compose d'un support 10 portant un clapet 11. Le support 10 est formé d'un moyeu 101 recevant la tige non représentée placée suivant la direction de l'axe XX (figure 3). Des branches 102 partent du moyeu. Dans l'exemple représenté, ces branches rayonnantes 102 sont radiales et équidistantes à 450. Au-dessus du support 10, et en partie du clapet 11, le piston comprend un stabilisateur d'écoulement 12 formé d'un moyeu 121 et de voiles rayonnants 122. Ces voiles sont au nombre de quatre, équidistants de 90". Les bords 1021 des branches 102 sont droits pour s'appuyer contre la surface intérieure du tube d'exhaure 1. Cet appui se fait avec un jeu suffisant pour que le glissement soit léger. Les voiles 122 sont constitués de préférence par des surfaces planes, rayonnant dans la direction radiale. Leur bord extérieur 1221 est également droit, pour s'appuyer le cas échéant contre la surface intérieure du tube d'exhaure 1. Comme les branches et les voiles ont une certaine épaisseur, les bords 1021, 1221 sont arrondis en section. Les figures 4 et 5 montrent une autre variante de piston selon l'invention. Ce piston se compose d'un support 10A analogue au support 10 mais ayant un nombre de branches 1021A plus important. Ces branches rayonnantes sont radiales, planes et réparties équiangulairement suivant un angle de 22,50. Le support 10A reçoit également un clapet llA représenté schématiquement par un trait. La fixation de ce clapet sur le support peut être quelconque, par exemple par sertissage ou par blocage au niveau du moyeu 101A. Le support 10A est surmonté d'un stabilisateur d'écoulement 12A identique à celui du mode de réalisation des figures 2 et 3, c'est-à-dire comprenant quatre voiles 1221A rayonnant à partir d'un moyeu 121A. L'ensemble est enfilé sur la tige non représentée. Les bords extérieurs 1021A, 1221A des branches 102A du support 10A et des voiles 122A du stabilisateur 12A sont également droits pour s'appuyer avec du jeu contre la surface intérieure du tube d'exhaure non représenté à cette figure. Aux figures 2 et 4, le cercle en pointillés représente le contour extérieur du clapet 11, llA. Les figures 6 et 7 montrent séparément un stabilisateur d'écoulement 12B comme celui représenté aux figures 2 à 5. Dans le cas des figures 6 et 7, le stabilisateur d'écoulement 12B est une pièce indépendante du support. Sa forme est identique aux précédentes. Le stabilisateur 12B se compose d'un moyeu 121B portant des voiles 122B rayonnant à partir du moyeu. Les bords extérieurs (verticaux) des voiles sont droits comme précédemment. Ces bords sont légèrement arrondis ou présentent un congé pour faciliter leur glissement contre la paroi intérieure du tube d'exhaure non représenté. Les figures 8 à 10 montrent une autre variante de réalisation de piston composé d'un support 10C, combiné directement à un stabilisateur d'écoulement 12C (fig. 8, 10) ou réalisé séparément de celui-ci (fig. 9). Le support 10C porte quatre branches 102C de section triangulaire, avec la pointe tournée vers le bas de manière à présenter une surface supé- rieure 1021C servant de surface d'appui aux clapets llC constitués par quatre volets placés dans chaque cadran défini par les voiles 122C du stabilisateur d'écoulement. Les surfaces d'appui constituées par les branches 102C du support 10C apparaissent à la figure 8. Dans cette figure, on a représenté dans le cadran droit du bas, le clapet llC articulé par l'un de ses côtés, l'autre côté étant libre. Le mouvement de fermeture et d'ouverture du clapet llC est représenté schématiquement à la figure 9. Les autres parties du clapet ne sont pas représentées à la figure 7, seul est représenté le contour circulaire du clapet global. La figure 10 montre, en vue en perspective, la forme du piston selon les figures 8 et 9. I1 convient de remarquer également ici que le piston peut se composer uniquement du support 10C et du clapet llC (en une ou plusieurs parties) ou de cet ensemble complété par le stabilisateur 12C. Les pistons selon l'invention peuvent être réalisés en différentes matières comme, par exemple, en aluminium ou des alliages d'aluminium, faciles à usiner ou mouler. Ces parties peuvent également être réalisées en matière plastique selon les différents procédés tels que moulage, extrusion pour certains éléments. REVENDICATIONS 10) Pompe alternative pour l'exhaure de liquides du sol, comprenant - un tube d'exhaure (1) reliant le niveau de sortie (2) de la pompe (3) à la nappe de liquide à pomper en plongeant dans cette nappe et ayant un clapet de fond à son extrémité in férieure, laissant entrer le liquide dans le tube et y re tenant la colonne de liquide, - une tige (4) portant un ou plusieurs pistons (5), effec tuant un mouvement alternatif (C, D) pour faire monter la colonne de liquide, - des moyens de commande (6, 7) reliés à la tige (4) et com mandant son mouvement à l'intérieur du tube (1), - chaque piston (5) étant formé d'un support traversé par la tige (4), monté solidaire en translation de la tige, et d'un clapet venant sur le dessus du support pour obturer le piston (5) sous le poids de la colonne de liquide ou libé rer le passage du liquide lorsque le piston (5) descend dans la colonne d'eau dans le tube (1), caractérisée en ce que le piston comprend - un support (10) formé d'un moyeu (101) recevant la tige (4) et de branches rayonnantes (102), à extrémité libre, par tant du moyeu (101), et à bord extérieur (1021) droit pour s'appuyer et se guider contre la surface intérieure du tube d'exhaure (1), - un clapet (11) venant sur le dessus du support (10) pour l'obturer sous le poids de la colonne de liquide. 20) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston (5) comporte un stabilisateur d'écoulement (12) formé d'un moyeu (121) recevant la tige (4) et portant des voiles (122) rayonnants à partir du moyeu. 30) Pompe selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les branches (102) et les voiles rayonnants (122) sont dirigés radialement. 40) Pompe selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les voiles (122) du stabilisateur d'écoulement (12) sont constitués par des surfaces planes. 50) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le stabilisateur (12) est solidaire du support (10). 60) Pompe selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que les branches (102) sont réparties de manière équiangulaire à 450 et les voiles (122) de manière équiangulaire à 900 par rapport à l'axe constitué par la tige (4). 70) Pompe selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que les branches (102B) sont réparties de manière équiangulaire à 22,50 et les voiles (122B) à 900 par rapport à l'axe constitué par la tige (4).