Brevet FR2786822A1 — publié le 20000609

La présente invention a pour objet un nouveau dispositif à air comprimé, fonctionnant en discontinu, pour pomper des lixiviats de décharge ou des liquides pollués et chargés, et d'asservissement de la pompe au niveau de liquides ou jus dans le puits de pompage. Elle a plus particulièrement pour objet un dispositif permettant de relever les lixiviats et les liquides pollués et chargés depuis de profondeur de l'ordre de 50 à mètres maximum; ces jus et liquides pouvant avoir une température élevée de l'ordre de 80 C; être chargés en sel et véhiculer des particules abrasives telles que du sable, des fines argileuses ou des boues sableuses. La plupart des pompes existantes sur le marché présentent de nombreux inconvénients dès lors que l'on a à relever des lixiviats ou de liquides pollués et chargés. Les pompes traditionnelles à moteur ne sont pas antidéflagrantes car fonctionnant directement par l'apport d'électricité. Les pompes pneumatiques traditionnelles sont certes antidéflagrantes par nature car fonctionnant par l'énergie produite par l'air comprimé, mais elles comportent toutes, soit des crépines, des clapets ou des flotteurs qui se bouchent ou se bloquent régulièrement du fait de la présence de boue ou de vase au fond des puits de relevage des jus et liquides pollués, et des dépôts de chlorure. Ces problèmes nombreux conduisent à des frais de maintenance et d'entretien des pompes fort coûteux; à une manipulation réitérée des matériels malgré les risques de toxicité liés à certains produits pompés. En outre, pour certaines pompes pneumatiques, il est proposé des dispositifs associés à un flotteur qui déclenche directement l'arrivée d'air dans la pompe. L'intérêt de ces pompes est de pouvoir directement commander le fonctionnement de la pompe, en fonction de l'arrivée et du niveau d'eau. Leur inconvénient est que lorsque le flotteur est bloqué, la pompe ne fonctionne plus, sans permettre à ce que l'exploitant de la pompe sache si celle- ci ne marche pas ou si elle est au repos. Leur second inconvénient est le très grand nombre de pièces de maintenance. Egalement, dans la plupart des décharges, la présence de films plastiques surnageants dans les lixiviats, se pose en permanence, et provoque régulièrement le bouchage et l'arrêt de fonctionnement des pompes. Enfin, il peut être intéressant pour l'exploitant de la décharge, de réguler le fonctionnement de la pompe en fonction du niveau des lixiviats ou des liquides pollués dans le puits, tout en étant garanti d'être sans risque d'étincelle, les puits ayant désormais souvent une double vocation: celle de permettre, à la fois, le relevage des lixiviats mais aussi le pompage des biogaz. Ces buts ont été atteint au moyen d'un dispositif à air comprimé, fonctionnant en discontinu, pour pomper les lixiviats et les liquides pollués, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un tube principal cylindrique, une virole qui se visse sur le tube cylindrique, son trépied avec socle, un petit tube pour l'alimentation en air, un autre petit tube pour le refoulement vers la surface des jus, un raccord fileté et percé soudé à la virole servant à l'insertion d'une vanne à manchon déformable, une goulotte de protection pour protéger le tuyau d'alimentation en air comprimé de la vanne à manchon déformable et les câbles de contact, des contacts d'asservissement de niveau au liquide ou jus, un oeilleton central pour la fixation d'un cable ou filin permettant de descendre ou relever la pompe du puits, une grille à maille métallique de protection de la vanne à manchon contre les plastiques, insérée autour du trépied. Les matériaux de la pompe sont faits dans un groupe de matériau choisi dans un groupe de matériau résistant aux liquides chargés, pollués et salins, et pour des températures pouvant dépasser 80 OC. Les matériaux de la pompe sont aussi faits dans un groupe de matériau choisi, revêtu d'un revêtement anticorrosion, évitant les oxydations et les dépôts de chlorure. Ladite pompe fonctionne de la manière suivante: elle fonctionne de manière immergée. Le dispositif de la vanne à manchon est mis en position basse pression. Le manchon de la vanne à manchon se détend. Les liquides et les jus de lixiviat entrent dans le corps de la pompe immergée. Les niveaux des liquides à l'intérieur de la pompe et l'extérieur s'équilibrent du fait des vases communiquants. Une fois le corps de pompe plein, une minuterie permet d'actionner le dispositif de commande de la vanne et met cette dernière en position haute pression. De l'air comprimé est mis en communication avec le corps de la vanne à manchon déformable. La pression de l'air repousse la manchon déformable au point d'obturer le trou d'accès des liquides et jus dans le corps de pompe, ce qui isole les liquides et jus du milieu extérieur. A une temporisation donnée, garantissant la fermeture du manchon de la vanne à manchon, de l'air comprimé est alors envoyé dans le corps de la pompe. Cette arrivée d'air comprimé provoque l'expulsion vers la surface des lixiviats et des liquides pollués contenus dans le corps de la pompe, à travers la canalisation de refoulement. Le corps de la pompe et la canalisation de refoulement sont vidés de tout liquide ou jus. le dispositif de commande des vannes permet ensuite de se retrouver en début de cycle. Pour obtenir un bon fonctionnement, un certain nombre de conditions doivent être avantageusement réunies. Le corps de pompe doit être cylindrique. La vanne à manchon déformable doit être installée en position basse. L'ouverture de la vanne à membrane doit se trouver au niveau au dessus duquel on veut impérativement vider la décharge ou le puits de relevage des liquides pollués. Le remplissage de la pompe avec l'air comprimé se fait dans la partie haute du corps de la pompe afin d'éviter le bullage de l'air dans les lixiviats ou les liquides pollués. Les manchons déformables sont en matériau antiabrasion et résistants au températures maximum de 80 C, sinon résistants aux différents types de liquides pollués. Le corps de la pompe est cylindrique correspondant aux différents diamètre des puits. La longueur du corps de la pompe correspondant aux principaux diamètres est au minimum de un mètre, permettant la contenance des lixiviats ou des liquides pollués de l'ordre de 4 à 5 litres au minimum. A titre d'exemple, un corps de pompe de longueur d'un mètre et de 80 mm de diamètre utile a une contenance proche de 4 à 5 litres de liquides ou jus. La pression d'utilisation de la vanne à manchon est déterminée par la pression limite garantissant son étanchéité parfaite, soit 8 Bars maximum. La pression maximum d'utilisation de l'air comprimé dans le corps de pompe est inférieure de 1,5 à 2 Bars à celle utilisée dans la vanne à manchon, soit 6 à 6,5 Bars. Avec une pression de l'ordre de 6 à 6,5 Bars, le dispositif permet le pompage à faible débit des lixiviats ou des liquides pollués de l'ordre de 0 à 10 m3 par jour, ce qui correspond à l'essentiel des applications. Cette pression dans le corps de la pompe autorise le relevage des lixiviats ou des liquides pollués sur des hauteurs totales de relèvement de l'ordre de 60 mètres, pour des liquides de la densité voisine de 1. La pompe nécessite qu'elle soit descendue et remonter du puits sans que l'opérateur ne la retienne ou soulève avec les tuyaux d'alimentation en air et le tuyau de refoulement des liquides. Il a donc été prévu d'équiper le corps de pompe d'un oeilleton permettant de fixer la pompe et les tuyaux d'alimentation et de refoulement, à un câble ou un filin en acier. De la même façon afin de faciliter la préemption de la pompe lorsque l'opérateur va pour l'insérer dans le puits, il a été prévu de laisser dépasser les deux tubes métalliques servant pour le raccord au tuyau d'alimentation en air du corps de pompe sinon de la vanne à manchon, et le tuyau de refoulement des jus. Ces deux tubes métalliques rigides qui dépassent du corps de la pompe facilitent la préemption de la pompe à la main et son insertion dans le puits. L'intérêt de ces tubes est de pouvoir insérer les raccords de fixation des tuyaux d'alimentation en air et de refoulement des jus. Ladite pompe est équipée d'une goulotte de protection du tuyau d'alimentation en air comprimé de la vanne à manchon. Cette goulotte permet de protéger le tuyau d'alimentation de la vanne à manchon des possibles détériorations dues aux frottements contre la paroi du puits. Cette goulotte permet d'insérer également les fils pour l'implantation le long de la goulotte des contacts d'asservissement de niveau. Ces contacts déterminent un signal qui autorise l'arrêt de fonctionnement ou le redémarrage de la pompe, en fonction du niveau de liquides ou jus dans le puits. L'étagement de plusieurs contacts le long du corps de pompe permet d'obtenir un signal étagé permettant de fournir à l'opérateur, un bilan hydrique du puits, au moment considéré. En utilisant le principe de la résistivité du liquide, deux électrodes représentant ces contacts permettent dès lors qu'elles sont immergées dans le liquide, de déclencher un signal; le liquide créant une résistance entre chaque électrode immergée. Si l'électrode de la partie supérieure de la pompe n'est plus immergée, le signal est interrompu, et le signal peut alors commander l'arrêt de la pompe, le temps que le niveau du liquide dans le puits remonte et soit en contact à nouveau avec cette électrode, recréant la résistance avec l'autre électrode immergée dans le liquide ou les jus. L'intérêt majeur de ce dispositif pour lixiviat ou liquides pollués, tient au fait qu'il est totalement antidéflagrant et que combiné avec plusieurs électrodes correctement implantées à des distances régulières et définies de cinq, dix ou centimètres d'espacement, il permet aussi d'obtenir, à tout moment, la connaissance de la variation des niveaux des liquides ou des jus dans le puits. Une lecture en continu de ces signaux en surface, fournit alors au dispositif de commande grâce aux capteurs étagés, un bilan hydrique et des niveaux de liquides et jus dans la décharge, o le puits o s'effectuent le pompage. La description qui suit se reporte aux figures I et 2 qui représentent deux vues du dispositif selon l'invention. Selon ces mises en oeuvre, le dispositif est constitué essentiellement sur les figures 1 et 2 d'un cylindre principal, d'un tube d'alimentation en air (figure 1 et 2), d'un tube de refoulement des lixiviats ou des jus, d'une virole sur laquelle est soudée le raccord fileté d'une vanne à manchon, d'un trépied soudé à la virole comprenant un socle de forme circulaire, d'une goulotte soudée sur la partie extérieure du cylindre, d'un oeilleton soudé sur la partie supérieure de la tête du corps de pompe, d'une vanne à manchon déformable venant se fixer par vissage sur le raccord soudé de la virole du corps de pompe dans l'espace formé par les pieds du trépied, d'une grille à mailles fixée autour du trépied et protégeant la vanne à manchon de l'entrée de plastiques éventuels. Le diamètre des tubes d'alimentation en air et de refoulement des liquides et des jus sera fonction du débit désiré et la longueur de ces tuyaux sera fonction de la hauteur de relevage des lixiviats ou des liquides pollués dans le puits. Le présent dispositif a les avantages suivants: - La pompe est volumétrique: à chaque cycle, l'air comprimé chasse un volume de liquide ou de jus égal au volume ayant été contenu dans le corps de pompe et la tuyauterie de refoulement jusqu'au niveau atteint par le liquide du fait des vases communicants. - Le débit horaire est fonction du nombre de cycles par heure commandés par la minuterie électrique asservissant le coffret électrique et pneumatique; ce débit est égal au nombre de cycle multiplié par ce volume. - Cette pompe n'a qu'une seule pièce mobile et d'usure: le manchon déformable. " - Cette pompe n'a qu'une seule pièce mobile et d'usure: le manchon déformable. - Cette pompe n'utilise que l'air comprimé comme énergie et est donc par nature antidéflagrante. - Selon les conditions d'utilisation de la pompe, la pression de l'air peut varier de 2 à 8 Bars. - Les pannes sur cette pompe sont très peu nombreuses: les causes peuvent être soit une panne d'air; soit une usure de la membrane de la vanne à manchon. - La pompe ne nécessite pas de graissage, ni de presse étoupe, ni de moteur, ni de clapet, de flotteur ou de crépine. - La pompe est parfaitement étanche ce qui empêche toute pollution. - Le remplacement de la membrane déformable est facile. - Le prix de cette pompe est faible par rapport aux autres pompes à lixiviat ou liquides pollués. - Cette pompe peut véhiculer des lixiviats mais aussi des liquides pollués, boueux ou chargés de chlorure. - Les dépôts de chlorure dans la pompe n'empêchent pas son fonctionnement. -L'entretien de la pompe est simple et peu onéreux. - La consommation d'air comprimé est fonction des conditions d'utilisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif à air comprimé fonctionnant de façon immergée et en discontinu pour pomper les lixiviat ou liquides pollués, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un cylindre (1), un tuyau d'alimentation à air comprimé (2), un raccord de fixation (3) du tuyau d'alimentation d'air à un tube soudé au cylindre, un tube (4) soudé verticalement au cylindre d'arrivée de l'air dans la pompe, un tuyau de refoulement des jus (5), un raccord de fixation du tuyau de refoulement de jus ou liquides (6) au tube de refoulement des jus ou liquides, un tube de refoulement des jus ou liquides (7), un oeilleton central (8) de fixation de la pompe par des câbles ou filins, un trépied (9) et son socle circulaire d'assise (10), une virole dévissable (11) sur laquelle sont insérés et soudés le trépied (9)et le raccord fileté de fixation de la vanne à manchon (12), une vanne à manchon (13) et son manchon déformable (14), une goulotte de protection (15), des contacts (16 et 17) de régulation de niveau insérés de part et d'autre de la goulotte de protection (15), ces contacts (16 et 17) pouvant être installés de façon optionnelle; un raccord en forme de T (18) inséré sur la vanne à manchon et permettant la fixation au tuyau d'arrivée de l'air comprimé (19) à la vanne à manchon, une grille à maille large (20) fixée autour du trépied (9) et protégeant le manchon (13), cette grille pouvant être séparée et isolée du corps de la pompe et emboîtée directement sur le trépied (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pompe est cylindrique, avec un oeilleton central (8), dans l'axe et la partie supérieure de la pompe. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé par le fait que deux tubes métalliques servant pour l'un, à l'arrivée de l'alimentation en air 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le raccord fileté (12) de la vanne à manchon (13) est soudée et partie intégrante de la virole (11) et du trépied de la pompe (9). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la vanne à manchon (13) est insérée sur la pompe dans sa partie basse, dans l'espace formé par le trépied (9) et vissée sur le raccord fileté, soudé au trépied (12). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le trépied (9) est d'une hauteur L permettant l'insertion de la vanne à manchon de longueur m inférieure à la longueur L, dont l'ouverture de la vanne à manchon (13) est située au dessus de la zone de marnage du puits, de hauteur n au fond du puits à lixiviat ou liquides pollués, tel que L = m + n., et tel que l'on ne pompe pas les jus ou liquides pollués dans cette zone de marnage. 7. Dispositif selon l'une des revendications là 6, caractérisé par le fait que la pompe permet de pomper les lixiviats et les liquides pollués avec une hauteur de marnage très faible, de moins de 10 centimètres du sol, puisque ladite pompe permet de pomper non seulement les liquides peu chargés de particules mais aussi des liquides boueux, abrasifs et chargés de fines argileuses. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'une goulotte de protection (15) est installée le long du cylindre principal (1) de la pompe. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que des contacts (16 et 17) sont insérés de par et d'autre de la goulotte (15) afin de permettre leur protection et servir à l'asservissement du fonctionnement de la pompe au niveau des jus ou liquides pollués dans le puits de pompage. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ces contacts (16 et 17) d'asservissement de niveau peuvent être, à convenance, connectés et déconnectés et non pas seulement fixés définitivement sur le corps de la pompe. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que la grille de protection autour du trépied (20) n'est pas une crépine, mais une grille à maille large pouvant s'insérer directement sur le trépied (9) ou être directement soudé au trépied (9). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que la grille à maille de protection (20) autour du trépied (9) peut être constituée d'une double rangée de mailles de dimensions identiques ou différentes permettant une meilleure protection de la vanne à manchon (13), selon le risque de colmatage lié aux films plastiques dans les puits de décharge ou de pollution. 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le trépied (20)et sa virole (I 1) se vissent directement sur le corps de la pompe. 14. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 13, caractérisé par le fait que les matériaux constituant le corps de la pompe sont fait dans un matériau choisi dans le groupe constitué par le fer, l'acier inoxydable, l'inox, le fer revêtu, les élastomères, les matériaux en fibre de verre et de carbone, les matériaux résistants aux très hautes températures et à la pression, les matériaux revêtus et les alliages. 15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le dispositif ne possède qu'une seule vanne à manchon (13) et un seul manchon déformable (14) au niveau du remplissage de la pompe. 16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que ledit manchon (14) est déformable et se ferme lors de l'admission de l'air comprimé dans le corps de la vanne à manchon (13), dans laquelle il est inséré le manchon emprisonnant les lixiviats ou les liquides pollués dans le corps de la pompe et permettant l'évacuation totale des liquides et jus par le tuyau de refoulement (5), lors de l'envoi d'air comprimé dans le corps principal de la pompe. 17. Dispositif selon des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait que le dispositif ne possède que quatre orifices: l'orifice d'arrivée de l'air dans le corps principal de la pompe, l'orifice de refoulement des jus, l'orifice de la vanne à manchon (13) o les jus et liquides pénètrent dans la pompe, l'orifice fileté d'insertion du raccord en T (18) sur lequel se fixe le tuyau d'alimentation en air (19) de la vanne à manchon (13) permettant la fermeture du manchon déformable(14). 18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait que la goulotte de protection (15) permet à la fois le passage du tuyau d'alimentation en air (19) de la vanne à manchon (13) mais aussi les câbles d'insertion des contacts d'asservissement au niveau de liquide dans le puits (16 et 17). 19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par la fait que la pompe fonctionne en discontinu et peut grâce au dispositif d'asservissement de niveau, s'arrêter de fonctionner à un niveau de lixiviat ou de liquides pollués dans le puits. 20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé par le fait que les contacts d'asservissement de niveau (16 et 17) génèrent un signal non déflagrant. 21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que l'organe de commande (21) des vannes d'alimentation en air comprimé comprend un minuterie déclenchant les cycles d'ouverture et de fermeture de la vanne à manchon (13), et les cycle d'envoi d'air comprimé et de vidange de la pompe. 22. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 21, caractérisé par le fait que les contacts d'asservissement de niveau commandent l'organe de commande des vannes d'alimentation en air comprimé et le fonctionnement de la pompe. 23. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 22, caractérisé par le fait que l'on peut placer non pas seulement les deux contacts (16 et 17) insérés sur la pompe et sa goulotte mais plusieurs contacts, de l'ordre d'une vingtaine de contacts, étagés le long du corps de pompe, et séparés les uns des autres par des distances d'écartement de dimensions régulières et connues ( cinq, dix ou vingt centimètres). 24. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 23, caractérisé par le fait que les différents contact étagés vont fournir des signaux permettant d'obtenir une lecture en continue à l'organe de commande des variations de niveau du liquide ou des jus dans- epuits o les liquides et jus sont pompés. 25. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 24, caractérisé par le fait que ces informations permettent d'obtenir le bilan complet et continu des niveaux de liquides et jus dans le puits. 26. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 25, caractérisé par le fait que si tous les puits sont équipés desdites pompes équipées des capteurs étagés, on obtient le bilan complet hydrique et des niveaux de liquides et jus de l'ensemble du site concerné par les pompages.