Brevet FR2776027A1 — publié le 19990917

La présente invention concerne une pompe alterna- tive verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol comprenant: - un tube d'exhaure reliant le niveau de sortie de la pompe à la nappe de liquide à pomper, - une tige portant un ou plusieurs pistons, commandée en mou- vement alternatif dans le tube d'exhaure pour faire monter la colonne de liquide, ainsi qu'une source motrice action- nant la tige. Il existe de multiples réalisations de telles pompes entraînées par une source motrice telle qu'un moteur, notamment thermique ou électrique ou encore par un animal ou par l'homme. Certaines des pompes peuvent être entraînées par une force musculaire en cas de défaillance de la source mo- trice, électrique ou thermique. Toutefois, les mécanismes sont en général compliqués et les organes de transmission sont soit fragiles, soit lourds et difficiles à manier. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de développer une pompe per- mettant l'entraînement alterné par une source motrice, ther- mique ou électrique ou par un travail musculaire, qui soit polyvalente, facile à réaliser, à installer et à entretenir et surtout facile à manoeuvrer. A cet effet, l'invention concerne une pompe du type défini ci-dessus, caractérisée par - un mécanisme de transmission du mouvement avec démultipli- cation entre la source motrice et la tige des pistons, ce mécanisme comprenant: - une répartition symétrique de branches articulées formée d'une succession de leviers et de bielles de démultiplica- tion et de transmission du mouvement. La répartition symétrique des différentes bran- ches de démultiplication et d'articulation autour de l'axe constitué par la tige portant le ou les pistons mobiles dans le tube d'exhaure constitue une solution mécanique extrême- ment intéressante permettant une bonne répartition des ef- forts et un fonctionnement en souplesse, avec un excellent rendement mécanique, c'est-à-dire un bon débit par rapport à l'énergie qu'il faut fournir, surtout si elle est musculaire. Cette transmission est également importante pour les pompes motorisées, pour réduire leur consommation en énergie surtout si elles sont entraînées par un moteur élec- trique alimenté par une source telle que des cellules photo- voltaïques. Suivant une caractéristique particulièrement in- téressante, chaque branche articulée comprend: - un levier du premier genre avec un bras haut et un bras bas pris par rapport au point de pivotement fixe du levier, - le bras bas étant un bras en équerre dont la branche en équerre est tournée vers le haut, - le bras haut étant articulé à une bielle supérieure elle- même articulée à un organe de liaison central relié à la source motrice, le bras inférieur étant prolongé jusqu'au voisinage de l'axe de translation de la tige des pistons pour être relié par une articulation à une bielle elle-même reliée à l'attache de la tige des pistons. Et en particulier dans le cas de la réalisation ci-dessus une biellette relie le bras supérieur du levier à la bielle supérieure. L'ensemble des branches symétriques selon l'invention, en particulier selon les réalisations ci-dessus, constitue une réalisation très compacte, permettant d'exercer un effort régulier, démultiplié, pour commander la tige des pistons. Suivant une autre caractéristique avantageuse: - chaque branche articulée comprend un levier supérieur du premier genre avec un grand bras et un petit bras, le grand bras étant articulé à une bielle supérieure elle- même reliée à un organe de liaison central relié à la source motrice, - le petit bras du levier supérieur étant articulé à une biellette, - le levier inférieur ayant un grand bras et un petit bras, le grand bras étant articulé à la biellette et le petit bras articulé à une bielle inférieure elle-même reliée à l'attache de la tige des pistons. La symétrie de la pompe, c'est-à-dire de son mé- canisme de transmission par rapport à l'axe de translation de la tige portant le ou les pistons, peut être une symétrie à deux branches ou, plus généralement, un nombre pair de bran- ches réparties de façon équiangulaire autour de l'axe de translation. Une réalisation avec un nombre impair de bran- ches est intéressante, en particulier une symétrie à trois10 branches, l'intervalle laissé libre entre deux branches pouvant être mis à profit pour recevoir la source motrice, c'est-à-dire le moteur ou/et permettre l'accès au levier de commande manuelle, de façon à réduire l'encombrement global de l'installation. 15 La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est une vue schématique d'une pompe selon l'invention, - la figure 2 montre un exemple de différentes dispositions symétriques des branches correspondant à diffé- rentes variantes, - la figure 3 montre une répartition symétrique à trois branches d'une pompe selon l'invention, - la figure 4 montre une variante de mécanisme de la figure 1, - la figure 5 montre un second exemple de réali- sation du mécanisme de la pompe selon l'invention, suivant une représentation schématique, - la figure 6 est un schéma d'une variante de la figure 5. Selon la figure 1, la présente invention concerne une pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol. Cette pompe travaille suivant un axe ZZ vertical ou sensiblement vertical. La pompe comprend un tube d'exhaure 1 qui relie le niveau de sortie 11, constitué par un tuyau ou un bec de sortie de liquide, à la nappe de li- quide à pomper, dans le sol. Ce tube d'exhaure 1 loge une tige 2 portant un ou plusieurs pistons en cascade non représentés. Cette tige 2 est commandée suivant un mouvement alternatif (double flèche A) suivant l'axe ZZ. Cette commande est faite soit par une source motrice M, soit par une source musculaire L. L'action de la source motrice M et de la source musculaire L est sim- plement schématisée dans les deux cas par une flèche de liai- son et le mouvement appliqué au mécanisme décrit ci-après par une double flèche B. La tige des pistons 2 est reliée à la source mo- trice M/L par un mécanisme formé de branches Bi réparties sy- métriquement autour de l'axe ZZ de translation de la tige 2. Chaque branche Bi telle que celle représentée à gauche de l'axe ZZ se compose d'une succession de leviers et de bielles de démultiplication et de transmission du mouve- ment alternatif (A). Les branches Bi étant symétriques, c'est-à-dire identiques, la description se limitera à l'une des branches Bi. Selon l'exemple de réalisation de la figure 1, la branche Bi se compose d'un levier Li du premier genre monté pivotant autour d'un pivot Pl, correspondant à un point fixe solidaire du bâti de la pompe. Le levier Ll se compose d'un bras haut Lll et d'un bras bas L12 formé de deux parties, l'une L121 est située dans le prolongement du bras haut Lll et l'autre L122 relié à l'équerre à la première L121. Le bras haut Lll est relié par une articulation A1 à une bielle supé- rieure BS elle-même reliée par une articulation A2 à un or- gane de liaison central OL; ce dernier est relié à une tige centrale T sur laquelle agit la source motrice M/L pour en commander le mouvement de translation (double flèche B) La partie à l'équerre L122 du bras inférieur L12 est reliée par une articulation A3 à une bielle inférieure BI dont l'autre extrémité est reliée par une articulation A4 à l'attache AT reliée à la tige 2 portant les pistons. Le mouvement de translation (B), alternatif, ap- pliqué par la source motrice M/L à l'organe de liaison de central OL, suivant l'axe ZZ, devient un mouvement de trans- lation alternatif (A) de la tige 2. Les mouvements de pivotement et de translation des articulations Ai, A2, A3 sont représentés par des flèches curvilignes et droites. La figure 2 montre schématiquement une vue de dessus illustrant la répartition symétrique des branches du mécanisme autour de l'axe de translation ZZ (perpendiculaire au plan de la figure). Ce schéma de la figure 2 montre différentes va- riantes de répartition symétrique. Une première variante se compose de deux branches Bl, B2 symétriques par rapport à l'axe ZZ et situées dans un plan passant par cet axe. Une se- conde variante comprend les branches symétriques Bi, B2 B3, B4 réparties de façon symétrique, c'est-à-dire de façon équi- angulaire autour de l'axe ZZ. Enfin, une autre variante prévoit des branches B5, B6, B7, B8 en complément des branches B1-B4. Les différentes symétries représentées à la fi- gure 2 sont des symétries d'ordre pair par rapport à l'axe ZZ. La figure 3 montre un mécanisme symétrique à trois branches BO10, Bll, B12. L'espace laissé libre devant les branches Bil, B12 est occupé par la source motrice M, par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique, agissant sur la tige T. La figure montre également l'emplacement de la personne L qui peut actionner manuellement la tige T. Cet em- placement est situé à la place laissée libre devant la source motrice M. La figure 4 montre une variante de mécanisme par rapport à celui de la figure 1. Ce mécanisme porte les mêmes références pour les éléments identiques à ceux de la figure 1. Cette variante de la figure 4 se distingue par la biel- lette BB reliant l'articulation Ai du bras supérieur Lil du levier coudé Li à l'articulation All de la bielle supérieure BS. Cette bielle supérieure BS est par ailleurs reliée, comme précédemment, par l'articulation A2, à l'organe de liaison central OL lui-même relié à la tige T. Par ailleurs, le bras inférieur L12 du levier Li est relié, comme précédemment, à la bielle inférieure BI elle-même reliée à l'attache centrale AT de la tige 2. La figure 5 montre un autre mode de réalisation du mécanisme à symétrie centrale par rapport à l'axe ZZ de la tige 2. Ce mécanisme se compose de branches Bj réparties de façon symétrique autour de l'axe de translation ZZ et seule la branche Bj sera décrite. La branche Bj se compose d'un levier supérieur LS, du premier genre, pivotant autour du pivot P2 ayant un grand bras LSll et un petit bras LS12. Le grand LSll est re- lié par une articulation AA1 à une bielle supérieure BS ana- logue à celle du mode de réalisation précédent. Cette bielle supérieure BS est elle-même reliée par son autre extrémité par une articulation AA2 à l'organe de liaison central OL re- présenté schématiquement. Le petit bras LSl2 du levier supérieur LS est ar- ticulé par une articulation AA3 à une biellette intermédiaire BII elle-même reliée à un levier inférieur LI. Ce levier in- férieur se compose d'un grand bras LIll et d'un petit bras LI12. Le grand bras LIll est relié par une articulation AA4 à la biellette intermédiaire BII et le petit bras LI12 est re- lié par une articulation AA5 à la bielle inférieure BI analo- gue à celle du premier mode de réalisation; cette bielle inférieure BI est reliée à l'attache AT par une articulation AA6. Le levier inférieur LI est monté pivotant autour du pivot P3. La figure 6 montre un mode de réalisation corres- pondant au schéma de principe de la figure 5. Ce mécanisme comprend un support S, centré sur l'axe de translation ZZ de la tige 2 portant les pistons. Comme précédemment, la des- cription se limitera à la seule branche Bj pour ne pas com- pliquer la description et ne pas encombrer la figure. Le support S porte les pivots P2, P3 sur lesquels sont montés le levier supérieur LS et le levier inférieur LI. Les leviers LS, LI sont reliés par la biellette intermédiaire BII. Le levier supérieur LS est relié à la bielle supérieure BS et le levier inférieur LI à la bielle inférieure BI articulée à l'attache AT d'une manière repré- sentée schématiquement. La bielle supérieure BS est reliée à l'organe de liaison central constitué par une articulation portée par la tige T. L'extrémité de la tige T est articulée à l'extrémité d'un levier de manoeuvre LM porté par un pivot 4 du support S et dont l'autre extrémité est reliée à une tringle TR action- née suivant un mouvement alternatif C par la source motrice ou la source musculaire. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol comprenant: - un tube d'exhaure (1) reliant le niveau de sortie de la pompe à la nappe de liquide à pomper, - une tige (2) portant un ou plusieurs pistons, commandée en mouvement alternatif dans le tube d'exhaure (2) pour faire monter la colonne de liquide, ainsi qu'une source motrice actionnant la tige (2), caractérisée par - un mécanisme de transmission du mouvement avec démultipli- cation entre la source motrice et la tige des pistons, ce mécanisme comprenant: - une répartition symétrique de branches (Bi, Bj) articulées formée d'une succession de leviers et de bielles de démul- tiplication et de transmission du mouvement. 2 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque branche articulée (Bi) comprend: - un levier (L1) du premier genre avec un bras haut (Lii) et un bras bas (L12) pris par rapport au point de pivotement fixe (P2) du levier (LI), - le bras bas (B12) étant un bras en équerre (B121, B122) dont la branche en équerre (B122) est tournée vers le haut, - le bras haut (L11) étant articulé (A1) à une bielle supé- rieure (BS) elle-même articulée (A2) à un organe de liaison central (d) relié à la source motrice (M/L), - le bras inférieur (L12) étant prolongé (L122) jusqu'au voi- sinage de l'axe (ZZ) de translation de la tige (2) des pis- tons pour être relié par une articulation (A3) à une bielle (BI) ellemême reliée (A4) à l'attache (AT) de la tige (2) des pistons. 3 ) Pompe selon la revendication 2, caractérisée par une biellette (BB) reliant le bras supérieur (L11) du levier (Li) à la bielle supérieure (BS). 4 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que - chaque branche articulée (Bj) comprend un levier supérieur (LS) du premier genre avec un grand bras et un petit bras (LSll, LSl2), le grand bras (LSll) étant articulé (AA1) à une bielle su- périeure (BS) elle-même reliée (AA2) à un organe de liaison central (d) relié à la source motrice, - le petit bras (L12) du levier supérieur (LS) étant articulé (AA3) à une biellette (BII), - le levier inférieur (LI) ayant un grand bras (LIll) et un petit bras (LIl2), le grand bras (LIll) étant articulé (AA4) à la biellette (BII) et le petit bras (LI12) articulé (AA5) à une bielle inférieure (BI) elle-même reliée (AA6) à l'attache (AT) de la tige (2) des pistons. ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte deux branches (Bl, B2). 6 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte un ensemble de branches en nombre pair, égal à quatre, six ou huit. 7 ) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comprend trois branches (B0l, Bll, B12) et la partie avant laissée libre devant deux branches (Bll, B12) est occu- pée par l'emplacement de la source motrice (M).