LU86832A1 - Pompe volumetrique - Google Patents

Description

DB. 34.543 2.5485 *

8£\ Çs =Γ~ / GRAND-DUCHÉ DE LUXEMBOURG

.....V......y......y im du 1er avril 1987 Monsieur le Ministre g|Pj||î de l’Économie et des Classes Moyennes

Titre délivré......................................... Service de la Propriété Intellectuelle

" " LUXEMBOURG

Demande de Brevet d’invention

Λ·>·Λο. SS

I. Requête L.a.....s.Q.c.iât.é anonyme dite..: S„.A_ BERGO.U.GNAN....BENELUX....lI....¥-..-,.-7-,___(l)

Brugsesteenweg, 9050 Evergem, Belgique, et Monsieur Marc VERGNET. 41, rue de Vouille, 75015 Paris,France, représentés par Maître (2) Alain RUKAVINA, avocat-avoué, agissant en qualité de mandataire déposent) ce Pxemi.er....avr.iL19üQ.....qua±r.e-y.ing.t.-s.e.p±.______(3) à 15.00 heures, au Ministère de l’Économie et des Classes Moyennes, à Luxembourg : 1. la présente requête pour l’obtention d’un brevet d’invention concernant : ------------------------------------------------------------------------------------ (4) _________________________________________________________"Pompe volumétrique11______________________________________ _______________________________ 2. la délégation de pouvoir, datée de P9.Γi S__________________________________________ le 24 mars.....1987.....

3. la description en langue.....française..............................de l’invention en deux exemplaires; 4. ..cinq.............planches de dessin, en deux exemplaires; 5. la quittance des taxes versées au Bureau de l’Enregistrement à Luxembourg, le ...........l.er......aYr±l.....1.9..8.7.___________________________________________________________________________________________________________________ déclare(nt) en assumant la responsabilité de cette déclaration, que l’(es) inventeurs) est (sont) :

Mons4eur--J€-an--PEg?.ERg-j......Bragsesteenweg··,·......1-,·.....-9Θ5-Θ.....Eve-rgenr,----®

Belgique.;.............................................-...........................................................................................................................................................

Mansi.e.ur....Mar.c.....¥ER.GEE.l..v...„.4.1..,....r.U.e.....V,Q,u,i,ll.e,t......75015 Paris,.,......F.ranç_ej_______

Monsieur Philippe DAVION, 12, Impasse des Peupliers, 57290 Sameck, ’F’ï'A.TlCe v revendique(nt) pour la susdite demande de brevet la priorité d’une (des) demande(s) de (6).......................LL.................................................................déposée(s) en (7)........................LL..........................................- ____________________ le ........................U................................................................................................................................................................................................................ (8) au nom de.................././...................................................................................1................................................................................................(9) élit(élisent) pour lui (elle) et, si désigné, .pour son mandataire, à Luxembourg________ 10A, boulevard de la Foire ^ sollicitent) la délivrance d’un brevet d’invention pour l’objet décrit et représenté dans les annexes susmentionnées, — avec ajournement de cette délivrance à ......________mois. (11) lu ' Λ fJxJJ'J TL Proces-verbal de Dépôt 7 Kît susdite demande de brevet d’invention a -été déposée au^Ministère-de l’Économie-eldes Classes Moyennes, Service de la Propriété Intellectuelle à Luxembourg, en date du : J I 1er avril 1987

Pr. le Æinistre à i.5.-..00.....heures /£ M de l’Économie et di :s Classes Moyennes, / » I p r(j \ \ y/l /7 A 68007 ......... Js À / ? v f * MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION formée par S.A. BERGOUGNAN BENELUX N.V. et

Marc VERGNET pour : "Pompe volumétrique" t * # f « *

- 1 -M

L'invention est relative au domaine des pompes pour liquides fonctionnant par aspiration et refoulement et, plus particulièrement aux pompes pour eau, simples et bon marché, destinées à l'irrigation des cultures maraîchères dans les 5 pays en voie de développement.

La présente invention a pour objet une pompe volumétrique, essentiellement à motricité humaine mais susceptible de variantes utilisant la motricité animale ou mécanique, ne nécessitant pas d'entretien, c’est-à-dire exempte de toutes 10 pièces mécaniques complexes telles que piston, cylindre, segment ou roulements à billes, présentant des risques d'usure ou de grippage dans les conditions sévères d'utilisation locale.

À la lumière de l'expérience, en effet, a été mis en évidence 15 le besoin de disposer d'une pompe simple, ne nécessitant pas d'intervention mécanique, car le matériel habituellement utilisé présente de nombreuses pannes dues à un environnement hostile et ne peut être réparé, faute de disponibilité des pièces de rechange ou en raison de l'absence de compétences 20 des utilisateurs, dans le domaine de la mécanique.

Pour l'irrigation, il existe plusieurs types de pompes, telles les pompes - à simple ou double effet -, à piston qui présentent l'inconvénient de comporter des pièces d'usure, en particulier les segments, qui constituent de fréquentes sources de 25 pannes et ne peuvent être changés simplement, ou telles les pompes à membrane souple - également à simple ou double effet - qui périssent généralement, par rupture de la membrane sous l'effet des sollicitations mécaniques associées a la sécheresse, à la chaleur et à la pollution par les vents de sable, par 30 exemple.

On connaît d'autres réalisations, telles celles décrites dans les brevets européen 199.598 et 111.555, qui fonctionnent sous pression d'air, celles proposées dans les brevets russes 1.147.291 et 1.041.075 qui nécessitent une connection électri-35 que, celles des brevets allemand 3.235.797 et russe 989.844 qui comprennent différents organes mécaniques sensibles ou celles du brevet autrichien 8.435.664 qui comporte un diaphragme interne flexible.

·': ¥ t «f - 2 - L'ensemble de ces dispositifs présente l'inconvénient majeur de nécessiter, en cas d’avarie, des connaissances suffisantes de l'utilisateur ou d'un dépanneur pour lui permettre de procéder au démontage et au remplacement - lorsqu'il a la pos-^ sibilité de se procurer les pièces de rechange - des organes défaillants, souvent internes au corps de pompe.

L'analyse de l'art antérieur montre, à l'évidence, qu'une pompe ne comportant aucun organe mécanique fragile ou pièce d'usure, susceptible de fonctionner efficacement, de présenter 1° une grande longévité et d'une réparation aisée en cas de panne, n'est pas connue.

L'objectif de l'invention est donc la mise au point d'une pompe volumétrique simple, présentant les caractéristiques requises pour l'application, - c'est-à-dire capable d’un débit 15 minimal de quatre mètres cubes par heure avec une possibilité d'aspiration dans des puits où la hauteur d’eau atteint au maximum cinq mètres et une nécessité de refoulement à dix mètres -, d'une durée de vie satisfaisante, ne nécessitant aucun entretrien en service, et facile à réparer, avec les 20 moyens locaux, en cas de défaillance. De plus, une telle pompe, pour être accessible aux utilisateurs des pays en voie de développement, doit être peu onéreuse.

Pour ce faire, la pompe volumétrique, objet de l'invention est composée, au moins, des éléments ci-après, assemblés sur un 25 bâti rustique : - une chambre à volume variable, de section généralement circulaire, à paroi souple élastiquement déformable dans le sens axial, sous l'effet d'une traction ou d'une compression, sans déformation radiale ? 30- deux flasques d'extrémité de ladite chambre, rigides et comportant l'un un clapet d'aspiration, l'autre un clapet de refoulement, clapets sur lesquels sont montés, respectivement, un tuyau d’aspiration et un tuyau de refoulement de 1'eau ; 35- un moyen mécanique d'actionnement de la pompe dont la version la plus simple est constituée d'un levier mais qui peut également être, à titre d’exemple non limitatif, un excentrique mû par une manivelle ou un volant.

t t \ * - 3 -

Ces éléments constitutifs composent, ainsi, une pompe volumétrique à simple effet.

Il est possible, dans une variante, de réaliser une pompe volumétrique à double effet, qui sera alors munie de deux 5 chambres à volume variable, obturées chacune par deux flasques - équipés l'un d'un clapet d'aspiration, l'autre d'un clapet de refoulement sur lesquels sont montés, respectivement, les tuyaux d'aspiration et de refoulement - le moyen mécanique d'actionnement de la pompe permettant alors de mettre en 10 oeuvre, simultanément, les deux chambres à volume variable. Pour des applications où le niveau de l’eau est bas par rapport à celui de l’ouverture du puits, il est possible de munir la pompe volumétrique - qui sera alors introduite dans le puits - d'un système mécanique de rallonge permettant la 15 transmission du mouvement depuis le moyen mécanique d'actionnement de la pompe jusqu'au flasque de la chambre à volume variable.

La paroi cylindrique, élastiquement déformable, de la (ou des) chambre(s) à volume variable de la pompe volumétrique consti-20 tue l'organe essentiel de ladite pompe puisqu'elle permet les variations de volume de la (ou des) chambre(s) et conditionne, par conséquent, le rendement de la pompe volumétrique.

La réalisation de la paroi cylindrique, élastiquement déformable, en une composition élastomérique, permet à ladite paroi 25 cylindrique de se comporter eomme un ressort ce qui a pour conséquence de faire absorber, par la chambre à volume variable, de l'énergie utilisable dans la phase active de refoulement. De ce fait, la chambre à volume variable de la pompe volumétrique fonctionne, grâce à sa paroi cylindrique élasti-30quement déformable, comme un accumulateur d’energie limitant ainsi la dépense physique pour le refoulement d'un même volume d'eau.

Pour un bon rendement, il est essentiel que la paroi cylindrique élastiquement déformable ne présente, sous l'effet de 33la pression interne ou de la dépression, qu'une déformation axiale car une déformation radiale ou un flambage empêcherait le déplacement du volume d'eau contenu dans la chambre à volume variable.

, î * r - 4 - 9

Il est également important que soit assurée une bonne étanchéité au niveau du raccordement sur les flasques et que la paroi cylindrique élastiquement déformable offre une bonne résistance aux sollicitations dynamiques que provoque, à un 5 rythme d'environ un coup toutes les 1 à 2 secondes, pendant des durées pouvant atteindre 8 à 10 heures par jour, le moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique.

Les caractéristiques et variantes de l'invention seront mieux comprises à la lecture de la description accompagnant les 10 dessins, dans lesquels : - la figure 1 schématise les éléments constitutifs d'une pompe volumétrique, à simple effet, et illustre son mode de fonc-tionnemet ; - la figure 2 montre, schématiquement, la constitution d'une 15 pompe volumétrique à double effet, munie d'un levier d'actionnement de ladite pompe, à double bras ; - la figure 3 est relative à la construction de la paroi cylindrique, élastiquement déformable, de la chambre à volume variable de la pompe volumétrique ; 20 - la figure 4 illustre différentes possibilités de montage de la paroi cylindrique élastiquement déformable sur les flasques pour constituer la chambre à volume variable de la pompe volumétrique ,* - la figure 5 décrit diverses solutions, simples, pour réa-25 User le moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique ; - la figure 6 propose une variante de la pompe volumétrique destinée à une utilisation à l'intérieur d'un puits.

La figure 1 schématise les éléments constitutifs d'une pompe 30 volumétrique, à simple effet, et illustre son mode de fonctionnement .

La pompe volumétrique est composée, comme le montre la vue la - relative à l'état d'équilibre -, d'une chambre à volume variable (C), comportant une paroi cylindrique (1), élasti- 35 quement déformable dans le sens axial sans déformation radiale, montée de façon étanche sur deux flasques (2a) et (2b) qui en constituent les bouchons d'extrémité, - le flasque « r - 5 - inférieur (2a) comportant un clapet d'aspiration (3a), antiretour, sur lequel est raccordé un tuyau d'aspiration (4a) qui plonge dans un puits (8) et le . flasque supérieur (2b) comportant un clapet de refoulement (3b), anti-retour, sur lequel 5 est raccordé un tuyau de refoulement (4b) destiné à l'arrosage des cultures - et, - relié à ladite chambre à volume variable (C) par une articulation à 3 points (7a), (7b) et (7c) -, d’un levier (5) qui constitue le moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique.

10 L’ensemble de ces éléments est monté sur un bâti (6), rudimentaire, composé de tubes mécano-soudés ou de pièces de bois assemblées, qui permet de placer la pompe volumétrique, à la surface du sol, à proximité du puits (8).

En fonctionnement, comme l'illustre la vue lb, lorsque le bras 15 de levier (5) est actionné vers le haut, jusqu'à la position maximale (5a), il s'exerce sur la paroi cylindrique (1), élas-tiquement déformable, de la chambre à volume variable (C), par l'intermédiaire du point d'articulation (7b), un effort de traction, transmis par le point d'articulation (7c), qui 20 provoque un allongement (A) de ladite paroi cylindrique (1), par rapport à sa position d'équilibre initiale représentée en traits discontinus.

Cet allongement a pour effet de créer, à l'intérieur de la chambre variable (C), une dépression qui provoque la fermeture 25 du clapet de refoulement (3b) et l'ouverture du clapet d'aspiration (3a) provoquant la montée, par l'intermédiaire du tuyau d'aspiration (4a), de l'eau contenue dans le puits (8) jusqu'à la chambre à volume variable (C) de la pompe volumétrique.

Dans la seconde partie du cycle, comme le montre la vue le, le 30 levier (5) qui était en position maximale (5a) est alors abaissé jusqu'à la position minimale (5b), ce qui a pour effet d'annuler l'allongement (A) en ramenant la paroi cylindrique (1) à sa position d'équilibre puis de provoquer, par l'intermédiaire des points d'articulation (7b) et (7c), la compression, d'une valeur (B) de la paroi cylindrique (1), entraînant 35 la fermeture du clapet d'aspiration (3a) et l'ouverture du clapet de refoulement (3b). Une partie de l'eau contenue dans ι , i 4 - 6 - la chambre à volume variable (C) de la pompe volumétrique est alors refoulée, pour l'arrosage des cultures, par le tuyau de refoulement (4b).

Le cycle se poursuit en remontant le bras de levier en posi-5 tion (5a)»

Au cours d'un cycle, la paroi cylindrique (1), élastiquement déformable, se comporte donc comme un ressort et permet à la chambre à volume variable (C) d'accumuler de l'énergie qui est utilisée dans la phase active de refoulement de l'eau.

10 La figure 2 montre, schématiquement, la construction d'une pompe volumétrique à double effet, munie d'un levier d'action-nement de ladite pompe, à double bras.

Sur le bâti (6) sont placées, l'une au dessus de l'autre, deux chambres à volume variable (Cl) et (C2), constituées, chacune, 15 d'une paroi cylindrique (1), élastiquement déformable, montée de façon étanche sur des flasques d'extrémité.

Les flasques inférieurs (2a) de la chambre à volume variable (Cl) et (2c) de la chambre à volume variable (C2) comportent des clapets d'aspiration, respectivement (3a) et (3c), alors 20 que les flasques supérieurs (2b) de la chambre à volume variable (Cl) et (2d) de la chambre à volume variable (C2) comportent des clapets de refoulement, respectivement (3b) et (3d). Sur les clapets d'aspiration (3a) et (3c) des chambres à volume variable (Cl) et (C2) sont montés des éléments de 25 tuyaux (4al) et (4a2) qui se réunissent, par un T, pour former le tuyau d'aspiration (4a) permettant d'extraire l'eau du puits (8).

De même, sur les clapets de refoulement (3b) et (3d) sont montés des éléments de tuyaux (4bl) et (4b2) qui se rejoignent 30 par un T pour former le tuyau de refoulement (4b).

Lorsque l'on actionne le levier (5), par exemple de manière telle que l'extrémité (El) soit amenée en position haute, l'extrémité (E2) s'abaisse. Ce mouvement entraîne, simultanément, par l'intermédiaire, d'une part, des points d'arti-35 culation (7a) et (7b) et, d'autre part, du point d'articulation (7c) relié au flasque supérieur (2b) de la chambre à volume variable (Cl) et du point d'articulation (7d) relié au flasque inférieur (2c) de la chambre à volume variable (C2), » , i 4 - 7 - la compression de la paroi cylindrique (1), élastiquement déformable, de la chambre à volume variable (Cl) et l'extension de la paroi cylindrique (1) de la chambre à volume variable (C2), ce qui a pour effet, d'une part, l'aspiration de 5 l'eau dans la chambre à volume variable (C2), grâce à la fermeture du clapet d'aspiration (3c) et à la fermeture du clapet de refoulement (3d), clapets portés, respectivement, par les flasques inférieur (2c) et supérieur (2d) de ladite chambre à volume variable (C2) et, d'autre part, le refou-10 lement de l'eau contenue dans la chambre à volume variable (Cl), grâce à l'ouverture du clapet de refoulement (3b) et à l'ouverture du clapet d'aspiration (3a), clapets portés, respectivement par les flasques supérieur (2b) et inférieur (2a) de ladite chambre à volume variable (Cl).

15 Le processus inverse se produit lorsque l’extrémité (El) du levier (5) est abaissée, entraînant la remontée de l'extrémité (E2), le cycle se poursuivant selon ce mouvement alternatif des bras du levier (5). L'eau est ainsi aspirée par le tuyau d’aspiration (4a) dans l'une des chambres à volume variable 20 pendant qu'elle est refoulée de l'autre chambre à volume variable par l'intermédiaire du tuyau de refoulement (4b).

La figure 3 est relative à la construction de la paroi cylindrique élastiquement déformable de la chambre à volume variable de la pompe volumétrique.

25 C'est en effet l'organe essentiel de la pompe volumétrique qui est constitué par la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) de la chambre à volume variable, puisque c'est lui qui conditionne la variation du volume de ladite chambre et le déplacement du volume d'eau qui y est contenu.

30 La vue 3a est une coupe longitudinale de la paroi cylindrique (1), élastiquement déformable.

La paroi élastiquement déformable (1) de la chambre à volume variable de la pompe volumétrique est un cylindre creux, de hauteur (H) et de diamètre (D), réalisé dans une composition 35 élastomérique (9) - dont la formulation assure une bonne résistance aux sollicitations dynamiques - renforcée par au moins une nappe d'armature (10) constituée de fils ou cables • * t - S - textiles ou métalliques et par un enroulement hélicoïdal (11), en acier à ressort ou en fil synthétique à haut module tel que du polyamide aromatique, par exemple.

La géométrie de la paroi élastiquement déformable (1) est 5 choisie de manière telle que ladite paroi ne puisse flamber lorsqu'elle est soumise à un effort de compression axiale.

Pour ce faire, le rapport de la hauteur (H) au diamètre (D) de la paroi cylindrique sera choisi au plus égal à 1 et, préférentiellement égal à 0,8.

10 On sait, en effet, qu'un cylindre soumis à une compression axiale aura d'autant plus tendance à flamber que sa hauteur sera grande par rapport au diamètre. Par ailleurs, afin que la fatigue accumulée par la chambre à volume variable soit la plus faible possible, il faut que le rapport du débattement 15 sur la hauteur totale prenne une valeur aussi basse que possible. Il est donc nécessaire de trouver un compromis entre le comportement mécanique et la résistance à la fatigue.

Le meilleur compromis est obtenu lorsque le rapport (H)/(D) est compris entre 0,6 et 1.

20 La paroi cylindrique (1) est réalisée dans une composition élastomérique (9) qui lui confère ses propriétés de déformabilité reversible. La composition élastomérique (9) recevra une formulation qui, par le choix de l'élastomère de base et celui des autres composants, lui conférera une bonne résis-25 tance mécanique et dynamique garantissant la longévité de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) sous les contraintes des sollicitations, de l'ordre de 0,5 à 1 Hertz, · pendant 8 à 10 heures d'utilisation quotidienne.

Dans l'épaisseur de la composition élastomérique (9) est 30 placée une armature (10), composée d'une ou plusieurs nappes de fils ou cables textiles ou métalliques qui en assure le renforcement.

Afin de permettre à la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) de s'allonger, lorsqu'elle est mise sous pression, 35 sans déformation radiale qui serait préjudiciable à un bon rendement volumétrique, l'armature (10) est placée sous un angle de pose (P), par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de la paroi cylindrique, au plus égal à 35° et, préférentiellement compris entre 10 et 30°.

t - 9 -

Si l’angle de pose (P) est voisin de 0° (ou inférieur à 10°)r une seule nappe d'armature (10) est utilisée. Dans le cas contraire, l'armature (10) est constituée d’au moins une paire de nappes, chaque nappe de la paire étant posée avec un angle 5 (P) égal mais de signe contraire à celui de l'autre nappe de la même paire.

Un renforcement supplémentaire (11), constitué, a titre d'exemples non limitatifs, d'un fil d'acier à ressort ou de fil synthétique à haut module, est destiné à empêcher 1'apla-10 tissement de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1), sous l'effet de la dépression interné créée dans la chambre à volume variable par l'allongement de ladite paroi cylindrique provoqué par le moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique.

15 Avantageusement, comme illustré, une' bande de tissu (12), destinée à limiter les risques de blessure de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) lors du montage des flasques, est placée dans l'épaisseur de la composition élas-tomérique (9), au voisinage des extrémités haute et basse de 20 ladite paroi élastiquement déformable (1), afin d'atténuer les contraintes en cas d'utilisation de moyens de fixation mécanique tels que des bandes de serrage ou des colliers.

La (ou les) nappe(s) d’armature (10) sont placées, indifféremment, dans l'épaisseur de la composition élastomérique (9) 25 dans une position plus externe ou plus interne que le renforcement hélicoïdal (11), ledit renforcement hélicoïdal pouvant même être situé entre deux nappes de l'armature (10).

La vue 3b détaille les caractéristiques de pose de l’armature (10) et du renforcement hélicoïdal (11) de la paroi cylin-30 drique élastiquement déformable.

Lorsque du fil d'acier à ressort est utilisé pour le renforcement hélicoïdal (11), le pas d'enroulement (F), c'est-à-dire la distance séparant deux spires successives de l'hélicoïde, doit être inférieur à 10 fois le diamètre du fil utilisé, 35 faute de quoi la paroi cylindrique élastiquement déformable (1), présenterait, lorsqu'elle serait soumise à une dépression, une déformation radiale se traduisant par un aplatissement. Le pas sera très inférieur, c'est-dire-dire que Λ t - 10 - l'hélicoïde sera plus serrée, si le renforcement hélicoïdal (11) est réalisé avec un fil synthétique.

Le renforcement hélicoïdal (11) est rendu solidaire de la composition élastomérique (9) grâce à un traitement d'adhéri-5 sation, appliqué au matériau constitutif - acier à ressort ou fil synthétique à haut module -, avant la confection de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1), traitement qui établit des liaisons physico-chimiques entre les constituants au moment de la vulcanisation de ladite paroi cylindrique 10 élastiquement déformable.

La vue 3c met en évidence l'angle de pose (F) des fils ou cables, textiles ou métalliques, de l'armature (10) destinée à empêcher le gonflement ou la dilatation radiale de la paroi cylindrique élastiquement déformable, sous l'effet de la près-lésion interne, dans une variante comportant deux nappes (10a) et (10b) constituant l'armature (10).

Pour que la paroi cylindrique (1) présente des caractéristiques de déformabilité axiale reversible, il est nécessaire que l'angle de pose (P) de câblés de l'armature (10) soit 20 inférieur à l'angle communément appelé angle d'équilibre, qui est de 36°.

Il est connu que la variation de longueur d'une paroi cylindrique déformable s'accompagne, généralement, d'une variation de diamètre. En effet, lorsque la paroi cylindrique s'allonge, 25 son diamètre diminue alors que lorsqu'elle se contracte, son diamètre augmente.

Pour éviter une telle variation radiale, les nappes d'armature (10a) et (10b) sont posées, dans la composition élastomérique (9) avec un angle (P) aussi différent que possible de l'angle 30 d'équilibre et, dans tous les cas inférieur à 36°, et de telle manière que l'angle (PI) de la première nappe (10a) soit égal mais de signe opposé à l’angle (P2) de la deuxième nappe (10b).

Ainsi, la nappe la plus externe (10a) de fils ou cables tex-35tiles ou métalliques aura un angle de pose (PI) compris, préférentiellement, entre 10 et 30° alors que la nappe la plus interne (10b) aura un angle de pose (P2) de même valeur mais de signe opposé, c'est-à-dire compris entre -10 et -30°.

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- 11 -

Les nappes (10a) et (10b) de l'armature (10) sont rendues solidaires de la composition élastomérique (S) grâce à un traitement d'adhérisation, appliqué aux fils ou cables textiles ou métalliques préalablement à la confection de la paroi 5 cylindrique élastiquement déformable, traitement qui établit, au cours de l'opération de vulcanisation de ladite paroi cylindrique, des liaisons physico-chimiques entre les éléments constitutifs.

La figure 4 illustre différentes possibilités de montage de la 10 paroi cylindrique élastiquement déformable sur les flasques pour constituer la chambre à volume variable de la pompe volumétrique.

Les clapets d’aspiration et de refoulement n'y sont pas représentés.

15 La vue 4a montre le montage le plus simple, dans lequel le flasque (2) est choisi d'un diamètre extérieur légèrement supérieur - d'environ 0,3 à 0,5 % - au diamètre intérieur de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1), afin d'être introduit à force - en jouant sur l’élasticité de la composi-20 tion élastomérique (9) - sur l'extrémité de la paroi cylindrique (1), dont le renforcement hélicoïdal (11), dans la variante illustrée, est placé intérieurement dans l'épaisseur de la couche élastomérique (9) par rapport à la nappe d’armature (10), ladite extrémité de la paroi cylindrique (1) étant 25 munie d'un tissu protecteur (12).

Un collier (13) est alors mis en place pour procéder au serrage de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) sur la périphérie du flasque (2), pour parfaire l'étanchéité de la chambre à volume variable (C) ainsi formée.

30 Cette solution de montage, qui présente l'avantage de la simplicité, nécessite un resserrage, de temps à autre, du collier (13) afin que l'étanchéité soit maintenue malgré les déformations de la paroi cylindrique (1) résultant des sollicitations mécaniques et dynamiques de l'utilisation.

35 Le montage, selon la vue 4b, de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) - dans laquelle l'armature (10) a été placée dans l’épaisseur de la composition élastomérique (9) en position intérieure par rapport au renforcement hélicoïdal 4 - 12 - (11), dans cette variante - nécessite l'utilisation d'un flasque (2) à la périphérie duquel a été ménagée une gorge (14) destinée à recevoir un bourrelet périphérique (15), créé à l'intérieur de l'extrémité de la paroi cylindrique (1), par 5 moulage, au moment de la vulcanisation de ladite paroi cylindrique (1) .

Le montage s’opère en forçant l'introduction du flasque (2) sur l'extrémité de la paroi cylindrique (1) jusqu'à ce que le bourrelet périphérique (15) - qui constitue un joint intérieur 10 intégré à la paroi cylindrique - vienne se loger dans la gorge (14) dudit flasque (2). Ce montage est souvent - mais non obligatoirement - complété par un serrage grâce a un moyen mécanique simple tel qu'un collier (13), l’extrémité de la paroi cylindrique (1) étant munie d'un tissu protecteur (12). 15 L'étanchéité ainsi obtenue est excellente et le collier (13) -posé à titre de sécurité - nécessite des resserrages moins fréquents.

Une autre variante de montage, qui garantit également une parfaite étanchéité et un excellent accrochage - sans nécessiter 20 d'intervention en cours d'utilisation - est illustrée sur la vue 4c.

Ce montage utilise un flasque (2) comportant un filetage (16) à sa périphérie.

Par ailleurs, l'extrémité de la paroi cylindrique élasti-25 quement déformable (1) - ici représentée avec le renforcement hélicoïdal (11) placé dans l'épaisseur de la composition élas-tomérique (9) entre les deux nappes d'armature (10a) et (10b) - est munie d'une bague taraudée (17) intégrée au cours de la vulcanisation après avoir été mise en place au moment de la 30 confection de la paroi cylindrique (1).

La bague taraudée (17) présente un diamètre externe égal ou légèrement supérieur au diamètre interne de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) pour permettre, d'une part, le démontage de ladite paroi cylindrique du mandrin sur 35 lequel elle a été confectionnée et, d'autre part, le vissage, à chacune des extrémités de la paroi cylindrique (1), des flasques (2).

« • » * « - 13 -

Les bagues taraudées (17) peuvent être réalisées en métal ou en alliage métallique léger ou, préférentiellement, en matière plastique rigide homogène ou en matériau composite à matrice polymérique, ce qui permet un allègement de la paroi cylin-5 drique (1) ainsi équipée.

Les bagues taraudées (17) sont intégrées à la paroi cylindrique (1) en ce sens qu'elles sont placées à l'intérieur des extrémités de ladite paroi cylindrique (1), au moment de la confection, après avoir subi un traitement qui leur assurera, 10 au cours de la vulcanisation de la paroi cylindrique, une liaison physico-chimique ou mécanique avec la composition élastomérique (9) comportant les nappes d'armature (10a) et (10b) et le renforcement hélicoïdal (11).

Les risques de blessure de la paroi cylindrique élastiquement 15 déformable (1) au cours du montage ‘ des flasques (2) se trouvent éliminés ainsi que les risques d'arrachement ou de désolidarisation, sous l'effet des tractions répétées, desdits flasques (2) puisque l'accrochage s'opère par liaison mécanique - un simple vissage - dans les bagues taraudées (17) 20 totalement solidaires de l'intérieur de la paroi cylindrique (1). Un tel montage évite donc la mise en place dans l'épaisseur de la composition élastomérique (9), au voisinage des extrémités de la paroi cylindrique (1) du tissu protecteur et évite, également, l'utilisation d'un collier (13) de serrage.

25 La figure 5 décrit diverses solutions simples pour réaliser le moyen d'actionnement mécanique de la pompe volumétrique.

La vue 5a schématise le simple levier (5) avec une articulation (7) à trois points (7a), (7b) et (7c) utilisable avec une pompe à simple effet.

30 Le point d'articulation (7a) est celui qui est relié par un . élément rigide (18) à un étrier (19) situé à l'extrémité inférieure de la chambre à volume variable (C) de la pompe volumétrique, le point d'articulation (7b) déterminant par sa position, l'efficacité du bras de levier (5), le point d'arti-35 eulation (7c) assurant le mouvement du flasque (2) et, par conséquent, de la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) en fonction du déplacement du levier (5), généralement actionné à la main.

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' * K

La géométrie et la souplesse de la paroi cylindrique élasti-quement déformable (1) autorisent une éventuelle simplification du système d’articulation, comme illustré sur la vue 5b. En effet, grâce à la flexibilité de la paroi cylindrique (1), 5 la chambre à volume variable (C) accepte de légères flexions lorsqu'elle est soumise aux mouvements du bras de levier (5) ce qui permet, sans diminuer l'efficacité de fonetionnement. de ramener le système d'articulation, décrit précédemment, par trois points (7a), (7b) et (7c) à un système d’articulation, 10 comportant un seul point (7b).

La vue 5c applique le principe de la motricité par levier à une pompe volumétrique à double effet. Le point d'articulation (7a) étant fixe, le point d’articulation (7b) étant placé au milieu du levier (5), les points d’articulation (7c) et (7d) 15 assurent la transmission du mouvement, respectivement au flasque supérieur (2b) de la chambre à volume variable (Cl) et au flasque inférieur (2c) de la chambre à volume variable (C2) de la pompe volumétrique.

Le levier (5) est généralement actionné, à la main, par deux 20 personnes, situées de part et d'autre de la pompe volumétrique et pompant alternativement.

Cependant, comme il est fatigant d'exercer pendant de longues périodes des efforts répétitifs avec les muscles des bras, le moyen mécanique d’actionnement de la pompe volumétrique peut 25 aisément être adapté afin que le mouvement soit donné par les jambes des personnes qui pompent. A cet effet, il suffit de munir chaque extrémité du levier (5) d'un siège plastique ou métallique (20) transformant ainsi ledit levier à bras (5) en une balançoire ce qui a pour avantage d'allier l'utilité de la 30 pompe volumétrique avec la détente d'un instrument de jeu.

La vue 5 schématise une autre configuration du moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique qui permet d'utiliser d'autres types de motricité que la seule force humaine.

Le bras de levier peut, en effet, être remplacé par un excen-35 trique (21) monté sur le flasque (2) de la chambre à volume variable (C), par l'intermédiaire d'une coquille (22), le mouvement de l'excentrique entraînant le déport de la paroi cylindrique élastiquement déformable.

1 « » - 15 - L'excentrique est utilisable comme moyen d'actionnement pour des pompes à simple ou double effet.

La pompe volumétrique peut alors être actionnée, sans bielle ni manivelle, grâce à un volant ou une roue (non représentés), ^ montés directement sur l'excentrique, qui peuvent être mis en mouvement par un humain, un animal (selon le principe d'une noria) ou un moyen mécanique tel qu'une éolienne, dans les pays où les conditions climatiques y sont favorables, ou encore un moteur.

10 La figure 6 propose une variante de la pompe volumétrique destinée à une utilisation à l'intérieur d'un puits.

Dans la plupart des régions, en effet, le niveau de l'eau du puits se trouve assez voisin de la surface terrestre pour que la pompe volumétrique décrite précédemment puisse être posée à 15 proximité dudit puits, le tuyau d'aspiration présentant alors une longueur suffisamment faible pour que la pression et les pertes de charge ne nuisent pas de manière significative au rendement de la pompe volumétrique.

Cependant, la baisse du niveau de l'eau dans le puits à la 20 saison sèche nécessiterait l’emploi de tuyaux d'aspiration dont la longueur serait telle que la pompe ne serait plus efficace.

Pour compenser cette baisse de niveau, il est possible d’équiper la pompe volumétrique, objet de l'invention, d'une ral-25 longe du système de commande qui permet son utilisation à l'intérieur même du puits.

La chambre à volume variable (C) est montée, par l'intermédiaire d'étriers (19) sur un tube rigide (23) qui constitue un bâti et dont la forme, dans la zone (G) permet un accrochage 30 sur les bords extérieurs du puits, par exemple à l'aide de planches de bois.

Le flasque supérieur (2b) de la chambre variable (C) - gui comporte, non représentés, le clapet et le tuyau de refoulement, est muni, par un système d'accrochage mécanique 35 rigide, d’un tube de rallonge rigide (24), généralement métallique, qui est relié, à l’autre extrémité, au moyen mécanique d'actionnement de la pompe et est destiné à transmettre à la paroi cylindrique élastiquement déformable (1) de la chambre à T 16 - * * volume variable (C) les mouvements et les efforts exercés par ledit moyen mécanique d'actionnement de la pompe volumétrique. La description ci-après d'un mode de réalisation de l'invention est donnée à titre d'exemple non limitatif. Elle permet 5 de mettre en évidence les avantages de l'invention.

Dans ce cas précis, le but est la réalisation d'une pompe ayant un débit de 4 mètres cube par heure avec une hauteur manométrique totale de 15 mètres. Afin de parvenir à ces valeurs, il a été choisi de réaliser une pompe à double effet, 10 telle que schématisée sur la figure 2. Le mouvement alternatif du bras de levier de haut en bas provoque en alternance la contraction et l'allongement des parois cylindriques élasti-quement déformables des deux chambres, produisant un débit constant à la sortie du tube de refoulement et une meilleure 15 répartition des efforts pour les hommes manipulant le bras de levier a chacune de ses extrémités. La fréquence acceptable de travail pour les hommes manipulant cette pompe est de l'ordre de 0,5 à 1 Hertz soit un cycle toutes les 1 à 2 secondes ce qui provoque pour chacun des parois cylindriques élastiguement 20 déformables un mouvement d'aspiration et un mouvement de refoulement. Le diamètre adopté pour ces parois cylindriques est de 300 millimètres, la course du levier au niveau des flasques étant de 30 millimètres. La hauteur de travail des parois cylindriques élastiquement déformables est de 240 mil-25 limètres afin d'éviter tout risque de flambage. En conséquence, la déformation maximale de la paroi cylindrique sera de 12,5 % ce qui est une valeur tout à fait acceptable pour une pièce, constituée d'une composition élastornérique adaptée, soumise à des sollicitations mécaniques de cette amplitude et 30 sous cette fréquence.

Dans ces conditions de réalisation, le volume d'eau déplacé à chacun de ces cycles est de 4,2 litres, ce qui conduit à un débit horaire supérieur à 5 mètres cubes.

Four constituer la pompe, la paroi cylindrique élastiquement 35 déformable est réalisée selon les techniques habituellement utilisées dans l'industrie de transformation du caoutchouc pour la fabrication des tuyaux de grande longueur.

- 17 - * *

Après vulcanisation de la paroi cylindrique, les flasques, équipés des clapets d'aspiration et de refoulement sont mis en place.

La chambre à volume variable ainsi constituée est alors montée 5 sur le bâti et reçoit, au niveau des clapets correspondants, les tuyaux d'aspiration et de refoulement.

En résumé, il apparaît que la pompe volumétrique, à simple ou double effet, ne nécessitant pas d’entretien, qui fait l’objet de l’invention, répond parfaitement aux contraintes de l'uti-10 lisation, - c’est-à-dire qu'elle est capable d'extraire de 5 mètres de profondeur de l'eau qu'elle refoule à 10 mètres environ, avec un débit au moins égal à 4 mètres cubes - en apportant, de surcroît, de nombreux avantages par rapport aux solutions connues de l'art antérieur, tels que : 15 - un rendement volumétrique proche de 1, grâce à la construction de la paroi cylindrique élastiquement déformable dans le sens axial qui se comporte, par ailleurs, comme un accumulateur d'énergie, - une grande longévité, en raison du taux de travail limité de 20 la paroi cylindrique élastiquement déformable de la chambre à volume variable, paroi cylindrique qui est, d’ailleurs, la seule pièce sollicitée mécaniquement, - une réduction des risques de panne par l'absence de pièces mécaniques complexes dont l'entretien n'est pas à la portée 25 de l'utilisateur local, - une grande facilité d'échange de la paroi cylindrique élastiquement déformable, en cas d'avarie, en raison de la simplicité de montage des flasques, - une sécurité supplémentaire, dans le cas de l'utilisation 30 d'une pompe à double effet puisque la défaillance (fuite ou rupture) de la paroi cylindrique de l'une des chambres à volume variable n'empêcherait pas le fonctionnement de la pompe volumétrique qui se comporterait, alor's, comme une pompe à simple effet, 35- l'absence totale des risques de corrosion des organes constitutifs, - la versatilité des moyens de motricité qui permettent d'adapter la pompe volumétrique aux conditions locales, ' · ! ' 1 , r ï i * - 18 - * - la mise en oeuvre de matériaux et de moyens de production permettant la réalisation d’une pompe économique, dont les éléments constitutifs s’assemblent aisément, sans nécessiter de compétence en mécanique et dont le coût est accessible à 5 l’équipement des pays en voie de développement, et - la possibilité d’associer les régions utilisatrices à la fabrication de la pompe volumétrique par production locale du bâti, rustique, réalisable en tubes méeano-soudés ou en 10 bois.

Parmi tous ces avantages, ceux qui concourent à la sécurité de fonctionnement sont essentiels pour les cultures, une absence d’arrosage de quelques heures pouvant compromettre gravement ou même anihiler tout espoir de récolte. La pompe volumé-15 trique, à double effet, sera donc particulièrement recommandée pour des régions isolées, d’accès difficile ou pour celles où les conditions climatiques sont particulièrement sévères.

Les pompes volumétriques du type décrit sont destinées à l’aspiration et au refoulement des liquides à partir de réser-20 voirs ayant quelques mètres de profondeur et, principalement, à l’arrosage des cultures dans les pays en voie de développement pour lesquels le coût d’acquisition et la rusticité du fonctionnement - exempt d’entretien - sont des atouts essentiels.

25 L’homme de l’art peut, bien entendu, apporter à la pompe volumétrique à simple ou double effet ne nécessitant pas d’entretien, objet de l’invention, et à ses variantes illustrées à titre d’exemples non limitatifs, diverses modifications, sans sortir du cadre de l’invention.

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Claims (2)

1. 70. Pompe volumétrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les flasques (2) sont filetés pour assurer, par simple vissage, le montage de la paroi eylin-20 drique (1), élastiquement déformable (1), qui est alors équipée de bagues taraudées (17) intégrées. 8°) Pompe volumétrique selon l'une des revendications * 1 à 8, caractérisée en ce que le moyen mécanique d'actionnement est un excentrique (21) monté sur un flasque (2) par l'inter-25 médiaire d'une coquille (22). Dessins : —planches .....pages dont.....a.......page de garde ......-dd.. pages ds description ........&.....de revendication ......à......tfcréoé descriptif Luxembourg, lu " î AVit 1987 Le mandataire i
2. 35 Me Alain Rukavina