Brevet FR3018512A1 — publié le 20150918

Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de relevage d'un objet, plus particulièrement de pompe, situé dans un forage profond. Technique antérieure Dans les régions rurales des pays dont les ressources en eau sont faibles, l'eau doit être cherchée en profondeur, jusqu'à près d'une centaine de mètres. Par forage profond, on entend généralement des forages de puits pour lesquels le niveau d'eau est situé à plus de 20 mètres sous la surface. Les pompes pour ce type de forages profonds, qui sont classiquement électriques, sont disposées au fond desdits forages et permettent, à l'aide de tuyauteries de refoulement raccordées auxdites pompes, de pomper de l'eau jusqu'à 80-90 mètres de profondeur et de la remonter à la surface sans trop de difficultés. En outre, pour mettre en place une pompe du type connu et la remonter à la surface, on utilise un treuil motorisé sur lequel s'enroule un câble reliant en permanence ladite pompe à la surface, ledit treuil étant de forte capacité car la masse desdites pompe et tuyauterie de refoulement pleines d'eau est importante et il est nécessaire d'exercer sur le câble un effort de traction conséquent pour remonter l'ensemble pompe - câble - tuyauterie de refoulement à la surface, par exemple pour des raisons de maintenance ou de réparation. Toutefois, ce type d'installation présente l'inconvénient majeur suivant : lors de la remontée dudit ensemble pompe - câble - tuyauterie de refoulement à la surface, le câble s'enroule autour du tambour du treuil et il est ensuite nécessaire de dérouler entièrement ledit câble du tambour afin de libérer ce dernier en vue BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 2 - d'utiliser le même treuil sur une autre installation de pompage. En outre, pour des forages de grande profondeur, il est nécessaire d'utiliser un treuil avec un tambour de grande capacité pour pouvoir enrouler toute la longueur de câble nécessaire, ce qui augmente les dimensions hors-tout et le coût de l'installation. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de pallier l'inconvénient précédemment cité et de proposer un dispositif de relevage de pompe disposée au fond d'un forage profond et reliée à la surface par au moins un câble, ledit dispositif de relevage étant compact, facile et peu onéreux à mettre en oeuvre et ne nécessitant pas le déroulage complet du câble après la remontée de ladite pompe à la surface pour une utilisation du dispositif de relevage sur un autre site par exemple. Conformément à l'invention, il est donc proposé un dispositif de relevage d'un objet, telle qu'une pompe, disposé au fond d'un forage profond et relié à la surface par un câble, remarquable en ce qu'il comporte un bâti, au moins une première poulie montée pivotante sur ledit bâti et un moteur apte à mettre en rotation la poulie et en ce que le câble est apte à s'engager par son extrémité libre dans la gorge de la poulie, la gorge de la poulie étant telle qu'elle permet de garantir l'entrainement sans glissement du câble, et donc la remontée ou la descente de l'objet, lors d'une rotation de la poulie, le câble n'étant alors, en sortie de la poulie, ni engagé dans une autre poulie ni soumis à l'effort de traction dû à la masse dudit objet. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de relevage comporte au moins une deuxième poulie accouplée et solidaire de la première poulie et une poulie de renvoi BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 3 - montée libre en rotation sur ledit bâti autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à celui desdites première et deuxième poulies et en ce que le câble est alors apte à s'engager par son extrémité libre successivement dans les gorges respectives de la première poulie, de la poulie de renvoi et de la deuxième poulie, les gorges respectives des première et deuxième poulies étant telles qu'elle permettent de garantir l'entrainement sans glissement du câble, et donc la remontée ou la descente de l'objet, lors d'une rotation des première et deuxième poulies, le câble n'étant alors, en sortie de la deuxième poulie, ni engagé dans une autre poulie ni soumis à l'effort de traction dû à la masse dudit objet. De manière avantageuse, ladite extrémité du câble est engagée dans la gorge de la première poulie de manière à faire un demi-tour pour sortir de ladite gorge de façon sensiblement diamétralement opposée, puis dans la gorge de la poulie de renvoi de manière à faire un demi-tour pour sortir de ladite gorge de façon sensiblement diamétralement opposée afin de revenir s'engager dans la gorge de la deuxième poulie dont elle ressort finalement de façon sensiblement diamétralement opposée en direction de la surface. La gorge de la (ou des) première et/ou deuxième 25 poulie(s) comporte de préférence une section transversale en forme de V apte à coincer le câble lorsqu'il est engagé dans ladite gorge afin de garantir son entrainement. Chacune des première et/ou deuxième poulie(s) est composée de deux flasques munis chacun d'un chanfrein 30 périphérique et assemblés entre eux de manière à ce que lesdits chanfreins forment la gorge en V. La gorge de la (ou des) première et/ou deuxième poulie(s) peut en outre recevoir un revêtement de surface adéquat afin d'obtenir un coefficient d'adhérence suffisant BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 4 - et garantir l'entrainement du câble. Chacune des première et/ou deuxième poulie(s) peut également être réalisée à partir d'un matériau spécifique présentant un coefficient d'adhérence suffisant pour 5 garantir l'entrainement du câble. Le dispositif de relevage comporte de préférence des moyens de décoincement permettant d'éviter à coup sûr que ledit câble reste coincé dans la gorge de la (ou des) première et/ou deuxième poulie(s) et continue de s'enrouler 10 autour de cette (ou ces) dernière(s). Selon un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de décoincement comportent au moins deux galets de décoincement montés pivotant sur le bâti selon des axes de rotation sensiblement parallèles à l'axe de rotation de la 15 (ou des) première et/ou deuxième poulie(s), lesdits galets de décoincement sont disposés à proximité desdites première et/ou deuxième poulie(s). Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens de décoincement comportent au moins deux lames solidaires du 20 bâti et orientées tangentiellement par rapport à la (ou aux) première et/ou deuxième poulie(s), chaque lame étant pourvue d'une extrémité effilée apte à venir en contact avec l'intérieur de la gorge desdites poulie(s) (13A, 13B) pour décoincer le câble. 25 De manière avantageuse, le dispositif de relevage est apte à être disposé sur une flèche d'une potence de préférence repliable et embarquée sur un véhicule situé à proximité immédiate du forage. 30 Description sommaire des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre d'une variante d'exécution d'un dispositif de relevage de pompe selon l'invention en référence aux figures suivantes : BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 5 - - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de relevage selon l'invention d'une pompe disposée au fond d'un forage profond, ledit dispositif de relevage étant solidaire de la flèche d'une potence embarquée sur un véhicule ; - la figure 2 est une vue de face du dispositif de relevage de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de coupe du dispositif de relevage selon l'axe III-III' de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de détail d'une poulie du de la figure 3. Meilleure manière de réaliser l'invention technique Sur les figures 1 à 4, il est représenté un dispositif de relevage 1, selon l'invention, d'un objet, plus particulièrement une pompe 2 et une tuyauterie de refoulement non représentée, disposé au fond d'un forage 3 profond et reliée à la surface 5 par un câble 4. Ledit dispositif de relevage 1 comporte un bâti 10, un premier axe 11 monté pivotant sur ledit bâti 10, un deuxième axe 12 sensiblement parallèle audit premier axe 11 et solidaires dudit bâti 10, au moins une première et une deuxième poulies 13A, 13B solidaires du premier axe 11 et de préférence accouplées, une poulie de renvoi 14 montée libre en rotation sur ledit deuxième axe 12 et un moteur 15 apte à mettre en rotation le premier axe 11 et donc les première et deuxième poulies 13A, 13B, ledit moteur 15 étant avantageusement accouplé à un réducteur 16 disposé entre le moteur 15 et le premier axe 11. Les première et deuxième poulies 13A, 13B et la poulie de renvoi 14 sont aptes à coopérer avec le câble 4 reliant la pompe 2 à la surface 5 du forage 3. Chacune des première et deuxième poulies 13A, 13B comporte une gorge 17A, 17B telle qu'elle permet de BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 6 - garantir l'entrainement du câble 4, et donc la remontée ou la descente de la pompe 2 et de sa tuyauterie de refoulement à l'intérieur du forage 3, lors d'une rotation de ladite première poulie 13A ou deuxième poulie 13B. Selon un mode de réalisation préféré, la gorge 17A, 17B respective de chacune des première et deuxième poulies 13A, 13B comporte une section transversale en forme de V. Cette forme en V spécifique de la gorge 17A, 17B permet, d'une part, de recevoir des câbles de différents diamètres et, d'autre part, de coincer le câble lorsqu'il est engagé dans ladite gorge 17A, 17B afin de garantir son entrainement. Chacune des première et deuxième poulies 13A, 13B est avantageusement composée de deux flasques 131 munis chacun d'un chanfrein périphérique 132 et assemblés en vis-à-vis par tout moyen approprié tel que, par exemple, des boulons 133, de manière à ce que les chanfreins 132 forment la gorge 17A, 17B en V (Cf. la figure 4). L'Homme du Métier pourra également, sans aucune difficulté, choisir un matériau spécifique pour fabriquer chacune des première et deuxième poulies 13A, 13B et/ou un revêtement adéquat à mettre en oeuvre sur la surface de la gorge 17A, 17B respectives de chacune des première et deuxième poulies 13A, 13B afin d'obtenir un coefficient d'adhérence suffisant et garantir l'entrainement du câble 4. En référence aux figures 1 et 2, selon une mode d'utilisation avantageux, le dispositif de relevage 1 est disposé sur une flèche 20 d'une potence 21 de préférence repliable et embarquée sur un véhicule 22 situé à proximité immédiate du forage 3 dans lequel est disposée la pompe 2 attachée au câble 4 par l'une de ses extrémités 41, ce dernier étant tel que son extrémité 42 libre remonte jusqu'à la surface 5. BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 7 - Avec une telle configuration, le câble est engagé par son extrémité 42 autour d'une poulie de renvoi 23 disposée à l'extrémité de la flèche 20, puis dans la gorge 17A de la première poulie 13A de manière à faire quasiment un demi- tour pour sortir de ladite gorge 17A de façon sensiblement diamétralement opposée. Ensuite, ledit câble 4 est engagé dans la gorge 24 de la poulie de renvoi 14 de manière à faire un demi-tour pour sortir de ladite gorge 24 de façon sensiblement diamétralement opposée afin de revenir s'engager dans la gorge 17B de la deuxième poulie 13B dont il ressort finalement de façon quasiment diamétralement opposée en direction du sol compte tenu de la masse du câble 4. Après, il suffit d'une traction sur l'extrémité 42 du câble 4 issue de la deuxième poulie 13B pour coincer ledit câble au moins dans la gorge 17B de ladite deuxième poulie 13B du dispositif de relevage 1. Enfin, la remontée à la surface 5 ou la descente dans le forage 3 de la pompe 2 et sa tuyauterie de refoulement est obtenue grâce à la rotation des première et deuxième poulies 13A, 13B, ces dernières étant mises en mouvement par l'ensemble moteur 15 - réducteur 16. L'intérêt du dispositif de relevage 1 selon l'invention réside dans le fait qu'après la deuxième poulie 13B le câble 4, qui n'est plus ni engagé dans une autre poulie ni soumis au l'effort de traction dû à la masse de l'objet déplacé, peut donc être facilement récupéré et enroulé par un ouvrier présent sur le site. On comprend bien que l'effort exercé sur la câble 4 par la pompe 2 et sa tuyauterie de refoulement permet de maintenir le coincement dudit câble 4 au moins dans la gorge 17A de la poulie 13A, et plus vraisemblablement dans les gorges 17A, 17B respectives des deux première et deuxième poulies 13A, 13B. Le dispositif de relevage 1 selon l'invention BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 8 - comporte également de préférence des moyens de décoincement 18,19 permettant d'éviter à coup sûr que ledit câble 4 reste coincé dans les gorges 17A, 17B respectives des première et deuxième poulies 13A, 13B et continue de s'enrouler autour de ces dernières. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de décoincement 18,19 comportent au moins deux galets montés pivotant sur le bâti 1 selon des axes de rotation sensiblement parallèles aux axes de rotation des première et deuxième poulies 13A, 13B et poulie de renvoi 14. Ces galets de décoincement 18,19 sont de préférence disposés à proximité desdites poulies 13A, 13B entre ces dernières et poulie de renvoi 14 et entre les brins du câble 4, lorsqu'il est engagé autour des première et deuxième poulies 13A, 13B et de la poulie de renvoi 14, de manière à éviter que ledit câble 4 reste coincé dans lesdites gorges 17A, 17B respectives des première et deuxième poulies 13A, 13B (Cf. la figure 2). Ainsi, lors de la remontée de la pompe 2 et sa tuyauterie de refoulement, le galet de décoincement 18 ou 19, selon le sens de montage, évite que l'extrémité 42 libre du câble 4 issue de la poulie 13B reste coincé dans la gorge 17B de la deuxième poulie 13B et continue de s'enrouler autour de cette dernière. En effet, le galet de décoincement 18 décoince l'extrémité 42 libre du câble 4 en la déviant en direction du sol afin que ledit câble se déroule sur la surface 5 évitant ainsi tout déroulement inutile du câble après la remontée complète de la pompe 2 et sa tuyauterie de refoulement. Toutefois, sans sortir du cadre de la présente invention, les organes de décoincement 18,19 pourront être deux lames solidaires du bâti 1 et orientées tangentiellement par rapport aux première et deuxième poulies 13A, 13B, chaque lame étant pourvue d'une extrémité BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 9 - effilée apte à venir en contact avec l'intérieur des gorges 17A, 17B respectives desdites poulies 13A, 13B pour décoincer le câble 4. Cette variante des organes de décoincement 18,19, qui est très efficace, présente l'inconvénient de s'user assez rapidement compte tenu du contact entre les lames et la gorge 17A, 17B lors de la rotation de cette dernière. Enfin, le dispositif de relevage 1 selon l'invention comporte des moyens de mesure (non représentés) du défilement du câble 4. Ces moyens de mesure permettent, par exemple, de savoir à quelle distance de la surface 5 l'objet à relever se trouve. Ces moyens de mesure comportent de préférence un compte tour associé à l'une des première et deuxième poulies 13A, 13B ou de renvoi 14. En effet, en connaissant le diamètre d'enroulement desdites première et deuxième poulies 13A, 13B ou de renvoi 14 et le nombre de tours effectués par ces dernières, un opérateur pourra facilement déterminer la longueur de câble 4 qui a déjà été relevé. On comprend bien que le dispositif de relevage 1 selon l'invention est particulièrement compact et facile à fabriquer et à mettre en oeuvre. En effet, le dispositif de relevage 1, qui est composé d'éléments simples et en outre peu couteux, évite l'enroulement complet du câble 4 sur un tambour et donc le déroulement complet de ce dernier à l'issue de la remontée complète de la pompe 2 et sa tuyauterie de refoulement. Description d'autres modes de réalisation Selon une variante "extrême" de réalisation non représentée, le dispositif de relevage 1 ne comporte que la première poulie. Le câble est alors apte à s'engager par son extrémité libre uniquement dans la gorge de la première poulie, ladite gorge étant toujours telle qu'elle permet de BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG - 10 - garantir l'entrainement du câble, et donc la remontée ou la descente de la pompe, lors d'une rotation de la première poulie, le câble n'étant alors, après la première poulie, ni engagé dans une autre poulie ni soumis à l'effort de 5 traction dû à la masse dudit objet. Cette variante "extrême" est certes très économique mais elle présente un niveau de sécurité moindre. En effet, si le câble se désengage de façon intempestive de la gorge de la première poulie, la pompe retombe au fond du forage et peut alors 10 être endommagée. Possibilité d'application industrielle Le dispositif de relevage 1 selon l'invention s'applique plus particulièrement à la remontée ou la 15 descente d'une pompe 2 au fond d'un forage 3 profond, mais il peut également être utilisé pour la manutention d'un tout autre type de matériel industriel. Enfin, il va de soi que les exemples de dispositif de relevage 1 conformes à l'invention qui viennent d'être 20 décrits ne sont que des illustrations particulières, en aucun cas limitatives de l'invention. BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG REVENDICATIONS1. Dispositif de relevage (1) d'un objet, telle qu'une pompe (2), disposé au fond d'un forage (3) profond et relié à la surface (5) par un câble (4) caractérisé en ce qu'il comporte un bâti (10), au moins une première 5 poulie (13A) montées pivotantes sur ledit bâti (10) et un moteur (15) apte à mettre en rotation la poulie (13A) et en ce que le câble (4) est apte à s'engager par son extrémité libre (42) dans la gorge (17A,) de la poulie (13A), la gorge (17A) de la poulie (13A) étant telle qu'elle permet 10 de garantir l'entrainement sans glissement du câble (4), et donc la remontée ou la descente de l'objet, lors d'une rotation de la poulie (13A), le câble (4) n'étant alors, en sortie de la poulie (13A), ni engagé dans une autre poulie ni soumis à l'effort de traction dû à la masse dudit objet. 15 2. Dispositif de relevage (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une deuxième poulie (13B) accouplée poulie (13A) 20 rotation sur sensiblement la première et une poulie de renvoi (14) montée libre en (10) autour d'un axe de rotation à celui desdites première et ledit bâti parallèle deuxième poulies (13A, 13B) et en ce que le câble (4) est alors apte à s'engager par son extrémité libre (42) successivement dans les gorges (17A, 24, 17B) respectives 25 de la première poulie (13A), de la poulie de renvoi (14) et de la deuxième poulie (13B), la gorge (17A, 17B) respective des première et deuxième poulies (13A, 13B) étant telle qu'elle permet de garantir l'entrainement sans glissement du câble (4), et donc la remontée ou la descente de 30 l'objet, lors d'une rotation des première et deuxième poulies (13A, 13B), le câble (4) n'étant alors, en sortie de la deuxième poulie (13B), ni engagé dans une autre poulie ni soumis à l'effort de traction dû à la masse dudit BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG- 12 - objet. 3. Dispositif de relevage (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite extrémité (42) du câble (4) est engagée dans la gorge (17A) de la première poulie (13A) de manière à faire un demi-tour pour sortir de ladite gorge (17A) de façon sensiblement diamétralement opposée, puis dans la gorge (24) de la poulie de renvoi (14) de manière à faire un demi-tour pour sortir de ladite gorge (24) de façon sensiblement diamétralement opposée afin de revenir s'engager dans la gorge (17B) de la deuxième poulie (13B) dont elle ressort finalement de façon sensiblement diamétralement opposée en direction de la surface (5). 4. Dispositif de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la gorge (17A, 17B) de la (ou des) première et/ou deuxième poulie(s) (13A, 13B) comporte une section transversale en 20 forme de V apte à coincer le câble (4) lorsqu'il est engagé dans ladite gorge (17A, 17B) afin de garantir son entrainement. 5. Dispositif de relevage (1) selon la 25 revendication 4, caractérisé en ce que chacune des première et/ou deuxième poulie(s) (13A, 13B) est composée de deux flasques (131) munis chacun d'un chanfrein périphérique (132) et assemblés entre eux de manière à ce que lesdits chanfreins (132) forment la gorge (17A, 17B) en 30 V. 6. Dispositif de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la gorge (17A, 17B) de la (ou des) première et/ou deuxième BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG- 13 - poulie(s) (13A, 13B) reçoit un revêtement de surface adéquat afin d'obtenir un coefficient d'adhérence suffisant et garantir l'entrainement du câble (4). 7. Dispositif de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacune des première et/ou deuxième poulie(s) (13A, 13B) est réalisée à partir d'un matériau spécifique présentant un coefficient d'adhérence suffisant pour garantir l'entrainement du câble (4). 8. Dispositif de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de décoincement (18,19) permettant d'éviter à coup sûr que ledit câble (4) reste coincé dans la gorge (17A ou 17B) de la (ou des) première et/ou deuxième poulie(s) (13A ou 13B) et continue de s'enrouler autour de cette (ou ces) dernière(s). 9. Dispositif de relevage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de décoincement (18,19) comportent au moins deux galets de décoincement montés pivotant sur le bâti (10) selon des axes de rotation sensiblement parallèles à l'axe de rotation de la (ou des) première et/ou deuxième poulie(s) (13A, 13B), lesdits galets de décoincement sont disposés à proximité desdites première et/ou deuxième poulie(s) (13A, 13B). 10. Dispositif de relevage (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de décoincement (18,19) comportent au moins deux lames solidaires du bâti (1) et orientées tangentiellement par rapport la (ou aux) première et/ou deuxième BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG- 14 - poulie(s) (13A, 13B), chaque lame étant pourvue d'une extrémité pointue apte à venir en contact avec l'intérieur de la gorge (17A, 17B) respective desdites poulies (13A, 13B) pour décoincer le câble (4). 11. Dispositif de relevage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est apte à être disposé sur une flèche (20) d'une potence (21) de préférence repliable et embarquée sur un véhicule (22) situé à proximité immédiate du forage (3). BGA001-FR-20 TEXTE DEPOSE RG/AG