Brevet FR3124553A1 — publié le 20221230

L’invention concerne un système de relevage (200) d’un fluide, comprenant une pompe (201), du type à une enceinte primaire et un piston primaire et comporte au moins une chambre secondaire et autant de piston secondaire, alimentée par une colonne manométrique (207). Figure d’abrégé : Figure 1 Système de relevage L’invention concerne un système de relevage, destiné à relever un fluide, tel de l’eau d’irrigation, de l’eau potable ou, particulièrement, des eaux usées. Dans des réseaux d’eau, particulièrement en région présentant du relief, il est connu d’employer une pompe électrique pour déplacer un liquide depuis un stockage bas vers un stockage haut situé à l’amont du stockage bas. Une telle pompe électrique consomme de l’énergie électrique. Aussi, le coût du relevage peut notamment se mesurer à l’énergie dépensée pour faire fonctionner la pompe électrique. Il est encore connu, du document WO 2020152402 des demandeurs, une pompe apte à être alimentée par une colonne manométrique. Une telle pompe est classiquement utilisée pour le pompage d’eau, par exemple pour l’irrigation, mais aussi pour la consommation. Le fluide de fonctionnement est de l’eau issue de la colonne manométrique. Le fluide de refoulement est de l’eau d’irrigation ou de consommation. Une telle pompe est avantageuse en ce qu’elle fonctionne à partir d’une énergie gravitaire provenant d’une colonne manométrique, aisément renouvelable et sensiblement gratuite. Aussi, l’ingéniosité de la présente invention consiste à utiliser ladite pompe, alimentée par une colonne manométrique, pour réaliser un relevage à partir d’une énergie renouvelable, abondamment disponible et donc sensiblement gratuite. Pour cela l’invention a pour objet un système de relevage d’un fluide comprenant une première pompe, du type à une enceinte primaire et un piston primaire et comporte au moins une chambre secondaire et autant de piston secondaire, alimentée par une colonne manométrique fournissant un fluide de fonctionnement. Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le système comprend encore une deuxième pompe connectée à la première pompe par deux conduites de transmission reliant respectivement une chambre secondaire de la première pompe à une chambre secondaire de la deuxième pompe et véhiculant un fluide de transmission, et l’enceinte primaire de la deuxième pompe est connectée à un circuit de relevage dans lequel circule le fluide à relever, - la première pompe comprend : - une enceinte primaire à l’intérieur de laquelle un piston primaire coulisse selon un axe alternativement entre une première position d’extrémité et une deuxième position d’extrémité sous l’action du fluide de fonctionnement sous pression, le piston primaire séparant l’enceinte primaire en une première chambre primaire et une deuxième chambre primaire, - une première chambre secondaire comprenant une entrée/sortie et une deuxième chambre secondaire comprenant une entrée/sortie, pour respectivement, recevoir et évacuer le fluide de transmission, un premier piston secondaire, relié au piston primaire afin d’être entraîné par lui, coulissant dans la première chambre secondaire pour assurer la compression du fluide de transmission dans la première chambre secondaire, un deuxième piston secondaire, relié au piston primaire afin d’être entraîné par lui, coulissant dans la deuxième chambre secondaire pour assurer la compression du fluide de transmission dans la deuxième chambre secondaire, - un dispositif de distribution alternée de fluide pour alterner le sens de circulation du fluide de fonctionnement dans l’enceinte primaire et le sens de coulissement du piston primaire, la première chambre primaire comprenant une première entrée pour recevoir le fluide de fonctionnement lors d’un premier cycle de distribution et la deuxième chambre primaire comprenant une première sortie pour évacuer le fluide de fonctionnement lors d’un premier cycle de distribution, la deuxième chambre primaire comprenant une deuxième entrée pour recevoir le fluide de fonctionnement lors d’un deuxième cycle de distribution et la première chambre primaire comprenant une deuxième sortie pour évacuer le fluide de fonctionnement lors d’un deuxième cycle de distribution, le dispositif de distribution alternée comprenant au moins un dispositif d’obturation comportant quatre organes mobiles d’obturation des première et deuxième entrées et des première et deuxième sorties, et - au moins un déclencheur configuré pour actionner lesdits organes d’obturation entre deux positions respectivement d’obturation et d’ouverture, le dispositif de distribution alternée étant actionnable entre : - une première disposition associée au premier cycle de distribution dans laquelle le piston primaire se déplace vers sa deuxième position, deux des organes mobiles obturent respectivement la deuxième entrée et la deuxième sortie, et les deux autres organes mobiles ouvrent respectivement la première entrée et la première sortie, - une deuxième disposition associée au deuxième cycle de distribution dans laquelle le piston primaire se déplace vers sa première position, deux des organes mobiles obturent respectivement la première entrée et la première sortie, et les deux autres organes mobiles ouvrent respectivement la deuxième entrée et la deuxième sortie, - la deuxième pompe comprend : - une première chambre secondaire comprenant une entrée/sortie et une deuxième chambre secondaire comprenant une entrée/sortie, pour respectivement, recevoir et évacuer le fluide de transmission en provenance des conduites de transmission, un premier piston secondaire, relié à un piston primaire afin de l’entraîner, coulissant dans la première chambre secondaire sous l’action de la pression transmise par le fluide de transmission, un deuxième piston secondaire, relié au piston primaire afin de l’entraîner, coulissant dans la deuxième chambre secondaire sous l’action de la pression transmise par le fluide de transmission, - une enceinte primaire à l’intérieur de laquelle le piston primaire coulisse selon un axe alternativement entre une première position d’extrémité et une deuxième position d’extrémité sous l’action alternée de chacun des pistons secondaires, le piston primaire séparant l’enceinte primaire en une première chambre primaire et une deuxième chambre primaire, la première chambre primaire comprenant une première entrée pour recevoir le fluide à relever lors d’un premier cycle de distribution et la deuxième chambre primaire comprenant une première sortie pour évacuer le fluide à relever lors d’un premier cycle de distribution, la deuxième chambre primaire comprenant une deuxième entrée pour recevoir le fluide à relever lors d’un deuxième cycle de distribution et la première chambre primaire comprenant une deuxième sortie pour évacuer le fluide à relever lors d’un deuxième cycle de distribution, - un dispositif de redressage pour pomper le fluide à relever dans le même sens avec un coulissement alternatif du piston primaire, - le dispositif de redressage comprend au moins un dispositif d’obturation comportant quatre organes mobiles d’obturation des première et deuxième entrées et des première et deuxième sorties et au moins un déclencheur configuré pour actionner lesdits organes d’obturation entre deux positions respectivement d’obturation et d’ouverture, le dispositif de distribution alternée étant actionnable entre : - une première disposition associée au premier cycle de distribution dans laquelle le piston primaire se déplace vers sa deuxième position, deux des organes mobiles obturent respectivement la deuxième entrée et la deuxième sortie, et les deux autres organes mobiles ouvrent respectivement la première entrée et la première sortie, - une deuxième disposition associée au deuxième cycle de distribution dans laquelle le piston primaire se déplace vers sa première position, deux des organes mobiles obturent respectivement la première entrée et la première sortie, et les deux autres organes mobiles ouvrent respectivement la deuxième entrée et la deuxième sortie, - le dispositif de redressage comprend une canalisation en Y d’entrée reliant les deux entrées et une entrée commune et comportant un clapet anti-retour entrant au niveau de chacune des deux entrées et une canalisation en Y de sortie reliant les deux sorties et une sortie commune et comportant un clapet anti-retour sortant au niveau de chacune des deux sorties, - l’éventuel déclencheur est configuré pour être actionné par le piston primaire, au moins lorsque ce dernier est dans une de ses positions d’extrémité, - la première pompe est disposée à proximité de la colonne manométrique et la deuxième pompe est disposée à proximité d’un stockage bas à relever, - la première pompe est distante horizontalement de la deuxième pompe d’au moins 100 m, préférentiellement d’au moins 1 km et encore préférentiellement d’au moins 10 km et verticalement d’au moins 10 m, préférentiellement d’au moins 100 m et encore préférentiellement d’au moins 500 m - la colonne manométrique comprend une canalisation en dérivation d’une rivière, entre un captage amont et une restitution avale, la première pompe étant connectée en série, l’amont de la canalisation étant connecté à la première et à la deuxième entrées et l’aval de la canalisation étant connecté à la première et à la deuxième sorties, via un premier régulateur de pression, - la colonne manométrique comprend une canalisation en dérivation d’une rivière, entre un captage amont et une restitution avale, la première pompe étant connectée en dérivation, un piquage amont reliant la canalisation à la première et à la deuxième entrées et un piquage aval reliant la canalisation à la première et à la deuxième sorties, la canalisation comprenant encore un deuxième régulateur de pression entre le piquage amont et le piquage aval, - la canalisation peut éventuellement comprendre un troisième régulateur de pression, disposé à l’aval du piquage aval. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : montre un schéma de principe d’un système de relevage selon un mode de réalisation, montre un zoom sur les pompes du schéma précédent, montre, en vue coupée, une pompe apte à être alimentée par une colonne manométrique, montre un premier schéma d’installation d’un tel système de relevage sur une colonne manométrique, montre un deuxième schéma d’installation d’un tel système de relevage sur une colonne manométrique. Système de relevage (200) d’un fluide, caractérisé en ce qu ’il comprend une première pompe (201), du type comprenant une enceinte primaire (2) et un piston primaire (13) comportant au moins une chambre secondaire (5, 6) et autant de piston secondaire (52, 62), alimentée par une colonne manométrique (207) fournissant un fluide de fonctionnement. Système de relevage (200) selon la revendication précédente, comprenant encore une deuxième pompe (202) connectée à la première pompe (201) par deux conduites de transmission (203, 204) reliant respectivement une chambre secondaire (5, 6) de la première pompe (201) à une chambre secondaire (5, 6) de la deuxième pompe (202) et véhiculant un fluide de transmission, et une enceinte primaire (2) de la deuxième pompe (202) étant connectée à un circuit de relevage dans lequel circule le fluide à relever. Système de relevage (200) selon la revendication précédente, où la première pompe (201) comprend : - une enceinte primaire (2) à l’intérieur de laquelle un piston primaire (13) coulisse selon un axe (X) alternativement entre une première position (P1) d’extrémité et une deuxième position (P2) d’extrémité sous l’action du fluide de fonctionnement sous pression, le piston primaire (13) séparant l’enceinte primaire (2) en une première chambre primaire (3) et une deuxième chambre primaire (4), - une première chambre secondaire (5) comprenant une entrée/sortie (50) et une deuxième chambre secondaire (6) comprenant une entrée/sortie (60), pour respectivement, recevoir et évacuer le fluide de transmission, un premier piston secondaire (52), relié au piston primaire (13) afin d’être entraîné par lui, coulissant dans la première chambre secondaire (5) pour assurer la compression du fluide de transmission dans la première chambre secondaire (5), un deuxième piston secondaire (62), relié au piston primaire (13) afin d’être entraîné par lui, coulissant dans la deuxième chambre secondaire (6) pour assurer la compression du fluide de transmission dans la deuxième chambre secondaire (6), - un dispositif de distribution alternée de fluide pour alterner le sens de circulation du fluide de fonctionnement dans l’enceinte primaire (2) et le sens de coulissement du piston primaire (13), la première chambre primaire (3) comprenant une première entrée (E1) pour recevoir le fluide de fonctionnement lors d’un premier cycle de distribution et la deuxième chambre primaire (4) comprenant une première sortie (S1) pour évacuer le fluide de fonctionnement lors d’un premier cycle de distribution, la deuxième chambre primaire (4) comprenant une deuxième entrée (E2) pour recevoir le fluide de fonctionnement lors d’un deuxième cycle de distribution et la première chambre primaire (3) comprenant une deuxième sortie (S2) pour évacuer le fluide de fonctionnement lors d’un deuxième cycle de distribution, le dispositif de distribution alternée comprenant au moins un dispositif d’obturation (7) comportant quatre organes mobiles d’obturation (70-73) des première et deuxième entrées (E1, E2) et des première et deuxième sorties (S1, S2) et au moins un déclencheur (8, 9) configuré pour actionner lesdits organes d’obturation (70-73) entre deux positions respectivement d’obturation et d’ouverture, le dispositif de distribution alternée étant actionnable entre : - une première disposition associée au premier cycle de distribution dans laquelle le piston primaire (13) se déplace vers sa deuxième position (P2), deux des organes mobiles (71, 72) obturent respectivement la deuxième entrée (E2) et la deuxième sortie (S2), et les deux autres organes mobiles (70, 73) ouvrent respectivement la première entrée (E1) et la première sortie (S1), - une deuxième disposition associée au deuxième cycle de distribution dans laquelle le piston primaire (13) se déplace vers sa première position (P1), deux des organes mobiles (70, 73) obturent respectivement la première entrée (E1) et la première sortie (S1), et les deux autres organes mobiles (71, 72) ouvrent respectivement la deuxième entrée (E2) et la deuxième sortie (S2). Système de relevage (200) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, où la deuxième pompe (202) comprend : - une première chambre secondaire (5) comprenant une entrée/sortie (50) et une deuxième chambre secondaire (6) comprenant une entrée/sortie (60), pour respectivement, recevoir et évacuer le fluide de transmission en provenance des conduites de transmission (203, 204), un premier piston secondaire (52), relié à un piston primaire (13) afin de l’entraîner, coulissant dans la première chambre secondaire (5) sous l’action de la pression transmise par le fluide de transmission, un deuxième piston secondaire (62), relié au piston primaire (13) afin de l’entraîner, coulissant dans la deuxième chambre secondaire (6) sous l’action de la pression transmise par le fluide de transmission, - une enceinte primaire (2) à l’intérieur de laquelle le piston primaire (13) coulisse selon un axe (X) alternativement entre une première position (P1) d’extrémité et une deuxième position (P2) d’extrémité sous l’action alternée de chacun des pistons secondaires (52, 62), le piston primaire (13) séparant l’enceinte primaire (2) en une première chambre primaire (3) et une deuxième chambre primaire (4), la première chambre primaire (3) comprenant une première entrée (E1) pour recevoir le fluide à relever lors d’un premier cycle de distribution et la deuxième chambre primaire (4) comprenant une première sortie (S1) pour évacuer le fluide à relever lors d’un premier cycle de distribution, la deuxième chambre primaire (4) comprenant une deuxième entrée (E2) pour recevoir le fluide à relever lors d’un deuxième cycle de distribution et la première chambre primaire (3) comprenant une deuxième sortie (S2) pour évacuer le fluide à relever lors d’un deuxième cycle de distribution, - un dispositif de redressage pour pomper le fluide à relever dans le même sens avec un coulissement alternatif du piston primaire (13). Système de relevage (200) selon la revendication 4 où le dispositif de redressage comprend au moins un dispositif d’obturation (7) comportant quatre organes mobiles d’obturation (70-73) des première et deuxième entrées (E1, E2) et des première et deuxième sorties (S1, S2) et au moins un déclencheur (8, 9) configuré pour actionner lesdits organes d’obturation (70-73) entre deux positions respectivement d’obturation et d’ouverture, le dispositif de distribution alternée étant actionnable entre : - une première disposition associée au premier cycle de distribution dans laquelle le piston primaire (13) se déplace vers sa deuxième position (P2), deux des organes mobiles (71, 72) obturent respectivement la deuxième entrée (E2) et la deuxième sortie (S2), et les deux autres organes mobiles (70, 73) ouvrent respectivement la première entrée (E1) et la première sortie (S1), - une deuxième disposition associée au deuxième cycle de distribution dans laquelle le piston primaire (13) se déplace vers sa première position (P1), deux des organes mobiles (70, 73) obturent respectivement la première entrée (E1) et la première sortie (S1), et les deux autres organes mobiles (71, 72) ouvrent respectivement la deuxième entrée (E2) et la deuxième sortie (S2). Système de relevage (200) selon la revendication 4 où le dispositif de redressage comprend une canalisation en Y d’entrée reliant les deux entrées (E1, E2) et une entrée commune et comportant un clapet anti-retour entrant au niveau de chacune des deux entrées (E1, E2) et une canalisation en Y de sortie reliant les deux sorties (S1, S2) et une sortie commune et comportant un clapet anti-retour sortant au niveau de chacune des deux sorties (S1, S2). Système de relevage (200) selon l’une quelconque des revendications 3 ou 6, où le déclencheur (8, 9) est configuré pour être actionné par le piston primaire (13), au moins lorsque ce dernier est dans une de ses positions (P1, P2) d’extrémité. Système de relevage (200) selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, où la première pompe (201) est disposée à proximité de la colonne manométrique (207) et la deuxième pompe (202) est disposée à proximité d’un stockage (205) bas à relever. Système de relevage (200) selon l’une quelconque des revendications 2 à 8, où la première pompe (201) est distante horizontalement de la deuxième pompe (202) d’au moins 100 m, préférentiellement d’au moins 1 km et encore préférentiellement d’au moins 10 km et verticalement d’au moins 10 m, préférentiellement d’au moins 100 m et encore préférentiellement d’au moins 500 m. Système de relevage (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, où la colonne manométrique comprend une canalisation (207) en dérivation d’une rivière, entre un captage amont et une restitution avale, la première pompe (201) étant connectée en série, l’amont de la canalisation (207) étant connecté à la première et à la deuxième entrées (E1, E2) et l’aval de la canalisation (207) étant connecté à la première et à la deuxième sorties (S1, S2), via un premier régulateur de pression (210). Système de relevage (200) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 la colonne manométrique comprend une canalisation (207) en dérivation d’une rivière, entre un captage amont et une restitution avale, la première pompe (201) étant connectée en dérivation, un piquage amont (208) reliant la canalisation (207) à la première et à la deuxième entrées (E1, E2) et un piquage aval (209) reliant la canalisation (207) à la première et à la deuxième sorties (S1, S2), la canalisation (207) comprenant encore un deuxième régulateur de pression (211) entre le piquage amont (208) et le piquage aval (209). Système de relevage (200) selon la revendication précédente, où la canalisation (207) comprend encore un troisième régulateur de pression (212), disposé à l’aval du piquage aval (209).