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Procédé pour l'élévation de liquides, spécialement dans des puits tubes.
Pour l'élévation des liquides, il existe des procédés permettant d'évacuer à l'aide d'un fluide moteur (air ou gaz comprimé.) dans une tuyauterie d'élévation, le contenu d'une cloche de plongée qui s'est remplie sous la pression atmosphérique et où la période de refoulement est suivie d'une expansion du fluide moteur dans la tuyauterie d'élévation activant le refoulement. Avec ce procédé, la période de refoulement engendre un remplissage total de la tuyauterie d'évacuation etun début de déversement au-dessus du bord supérieur de cette tuyauterie, de sorte que l'air comprimé pendant la période dtémulsion qui suit la période de refoulement, ne peut agir que faiblement sur l'élévation. Le contenu de la cloche de plongée, correspond
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dans ce cas au moins au contenu de la conduite d'évacuation.
Il s'en suit que le procédé n'est applicable qu'avec de faibles hauteurs de refoulement, tout en occasionnant une forte consom- mation d'air comprimé.
Un autre système connu pour l'élévation de liquides et se basant sur l'application du principe de l'élévation par émulsion admet après remplissage de la cloche, simultanément l'air com- primé dans la cloche et dans la tuyauterie d'élévation. Ce sys- tème ne permet également pas d'exploiter d'une manière ratione- nelle, l'énergie de l'air comprimé, vu que celle-ci pénètre dans le tube d'élévation dès le début de la période de refoulement.
Etant donné toutefois que le tube d'élévation ne se remplit de liquide que peu à peu, l'air comprimé n'effectue pendant une grosse partie de cette période, aucun travail effectif et s'é- chappe librement par le tube d'élévation.
Afin de remédier à ces inconvénients, la présente inven- tion prend comme point de départ un procédé qui permet égale- ment de refouler dans un tube d'élévation à l'aide du fluide moteur gazeux le liquide d'une cloche qui s'est remplie sous la pression atmosphérique, et où la période de refoulement est suivie d'une période d'expansion du fluide moteur dans le tube d'élévation, activant ainsi l'évacuation du liquide.
L'inven- tion perfectionne ce procédé par l'emploi des périodes suivan- tes qui se succèdent à un rythme continu. a) le contenu complet de la cloche de plongée d'un volume sensi- blement plus réduit que celui du tube d'élévation est soulevé tout d'abord par le fluide moteur pendant la période de refoule- ment jusqu'à une partie seulement de la hauteur d'élévation totale. b) la hauteur restante'de refoulement est atteinte à l'aide du fluide moteur s'échappant de la cloche de plongée et se mélan- geant au liquide contenu dans le tube d'élévation.
Ce procédé permet l'utilisation complète de l'air comprimé contenu dans la cloche par expansion totale dans le tube d'élé-
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vation. Pour réduire la pression de l'air comprimé nécessitée par le procédé selon l'invention, il est judicieux que la période de refoulement ne prenne pas fin au moment où le contenu de la cloche est refoulé dans le tube d'élévation, mais au contraire, ce contenu doit encore être élevé à une certaine hauteur, au-dessus de la cloche. De cette manière, le liquide est soulevé dans le tube d'élévation après le refoulement hors de la cloche de plongée par l'air comprimé arrivant ensuite et ayant la pleine pression disponible, avant que l'expansion et l'émulsionnement commencent.
Dans beaucoup de cas, une solution avantageuse et économique du procédé, selon l'invention, est obtenue en obturant l'arrivée d'air comprimé, à peu près au moment où la colonne de liquide atteint par son extrémité supérieure l'orifice de la conduite montante. Il est possible de cette:manière de travailler avec des pressions aussi basses que possible c'est à dire avec la pression qui correspond à la colonne de liquide refoulée hors de la cloche dans le tube d'élévation (y compris naturellement une majoration pour compenser les pertes par friotion) .
On peut par exemple atteindre avec une cloche de 100 litres de contenant et une pression de II atm. une hauteur dtélévationde 200 mtr.Pour ce faire, on procède de la façon suivante : le liquide qui est entré dans la cloche de plongée sous pression atmosphérique est refoulé par l'air comprimé à II atm.dans le tube d'élévation ( dont le diamètre a été choisi en conséquence) pour y former une colonne de liquide de 100 mtr. de hauteur ; continuant à affluer, la colonne de liquide s'élève des 100 mtr. restants jusqu'à ce que le bord supérieur de la colonne de liquide atteigne l'orifice de dé- versement .
A ce moment seulement l'admission d'air est coupée; l'air comprimé se trouvant derrière la colonne de liquide, commence son expansion, se mélange à ce dernier jusqu'à la vidange complète du tube d'élévation.Dans l'exemple précité, les pertes par friction ont été évaluées à une atmosphère.
Comme dans cette réalisation du procédé selon l'inven-
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tion la pression du fluide moteur correspond à peu près au poids de la colonne de liquide . créer dans la conduite d'élévation, cette colonne est animée d'une faible vitesse et les pertes par friction sont minimes.
Le procédé selon l'invention permet de vaincre de grandes profondeurs (par exemple 1.000 mtr. et plus) et ce avec des pressions d'air relativement minimes en employant une petite cloche de plongées (de 50 à 100 litres de contenance).
Pour l'exploitation du procédé selon l'invention dans ses diverses formes d'exécution, on utilise un dispositif dans lequel d'une manière connue on a intercalé entre la cloche de plongée et la source de fluide moteur un appareil de manoeuvre permettant tour à tour le remplissage et la vidange de la cloche de plongée. Alors que les appareils de manoeuvre connus ne possèdent que deux périodes (périodes d'admission et de refoulement) l'appareil de commande selon l'invention se caractérise par le fait que les soupapes de distribution sont influencées par la voie de commande de telle manière que lors d'un tour de la voie de commande, l'admission du fluide moteur est ouverte pendant 180 , que pendant les 90 suivants l'admission est coupée, la cloche de plongée étant mise en communication avec Atmosphère pendant les 90 restants.
Un perfectionnement complémentaire du dispositif s'obtient si l'appareil de réglage est exécuté de manière à pouvoir modifier la durée absolue et relative des différentes périodes de manoeuvre.
Il est également possible de réaliser l'idée inventive de façon à obtenir une élévation échelonnée en superposant deux ou plusieurs cloches de plongée à des intervalles appropriés .
Le dessin présente schématiquement un dispositif pour appliquer le procédé selon l'invention. Fig. I montre une coupe du puits tubé.
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Fig. 2 montre une des exécutions de l'appareil de maoneuvre.
Fig. 3 montre les différentes périodes de manoeuvre.
Dans le puits tubé I, on place une cloche de plongée 2, qui est munie, à sa partie inférieure ,système d'ailleurs connu, d'un clapet d'admission de fond 3. Un tube d'élévation 4 pénètre dans la cloche de plongée et est recourbé vers le haut à sa partie inférieure de telle façon que l'orifice d'admission se trouve plaoé vers le haut. Le couvercle de la clochE de plongée est raccordé au tube d'admission du fluide moteur 5, qui à son tour est branché sur la conduite 7 allant au compresseur en passant par l'appareil de manoeuvre 6. La conduite 5 peut tour à tour être mise en communication avec le tube d'amenée de fluide moteur et l'atmosphère par l'appareil de manoeuvre représenté à la fig. 2 et décrit plus loin.
La cloche de plongée 2 mise en communication avec l'atmosphère se remplit de liquide. La conduite 5 amène ensuite de l'air comprimé (gaz comprimé) dans la cloche et refoule son contenu dans la tuyauterie 4. L'arrivée d'air comprimé peut être coupée au moment où le contenu total de la cloche de plongée est refoulé dans le tube d'élévation. Il est toutefois plus rationnel de faire monter le liquide refoulé dans le tube d'élévation à une hauteur plus ou moins grande au moyen d'une nouvelle amenée d'air comprimé avant de couper l'admission.Il est le plus avantageux de maintenir l'action de l'air comprimé, jusqu'à ce que le bord supérieur de la colonne de liquide ait atteint le déversement.
Si à ce moment l'appareil de manoeuvre coupe l'amenée d'air comprimé, il se produit d'abord une expansion de l'air se trouvant derrière la colonne de liquide et ensuite un mélange avec cette colonne jusqu'à ce que le tube d'élévation soit complètement vidé. Pour ce faire, il suffit de choisir une pression d'ait comprimé légèrement supérieure (pour compenser les pertes par frictions) ce qui correspond à la colonne de liquide créée dansle tube d'élé-
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vation par le refoulement du contenu de la cloche.
Si l'on coupe l'air comprimé avant que le liquide n'ait atteint le point de déversement, la pression du fluide moteur devra être augmentée. Après la fin de l'expansion la cloche de plongée est à nouveau mise en communication avec 1'Atmosphère et le cycle recommence.
Pour les grandes profondeurs, on peut prévoir dans le tu- be d'élévation, un clapet de retenue qui empêche le retour des gouttelettes de liquide pendant le remplissage.
L'appareil de manoeuvre représenté par la fig. 2 se com- pose principalement des soupapes à plateaux 9 et 10 logées dans le carter 8 qui sont guidées par les ames II et 12 de l'arbre 13. L'attaque de l'arbre peut avoir lieu par exemple par un petit moteur à air comprimé 15 actionnant un train d'en- grenages 16. Ce moteur est relié à la chambre de pression 19 par une tuyauterie de refoulement 18 dans laquelle est interca- lée une soupape de réduction 17. La chambre de pression 19 est reliée à la conduite d'amenée 7 du fluide moteur. Dans la position dessinée des soupapes 9 et 10 l'air comprimé venant de la conduite 7 pénètre dans la conduite 5 (période de re- foulement voir fige 3) . Dès que le contenu de la cloche de plongée - atteint par son bord supérieur le déversement, la soupape 9 se ferme et coupe l'admission du fluide moteur.
En- suite commence la période d'expansion et d'émulsion. Dès que celle-ci a pris fin la soupape 10 s'ouvre (la soupape 9 res- tant fermée) et met la conduite 5 en communication avec l'at- mosphère par l'intermédiaire du canal 20. Ce mouvement fait débuter la. période de remplissage. La durée des périodes peut être modifiée par un réglage du nombre de tours du moteur 15, au moyen de la soupape 21.
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