OA11100A - Pompe alternative verticale à pistons plats - Google Patents

Description

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La présente invention concerne une pompe alterna-tive verticale pour l'exhaure de liquides présents dans lesol, selon le préambule de la revendication 1.

Il existe différentes réalisations de telles pom-pes en fonction de leur emploi, c'est-à-dire de la profondeurà laquelle se trouve la nappe d'eau et des débits à fournir.

Ainsi, le document FR 88 09 575 décrit une pompeà pistons constituée d'une enveloppe extérieure, cylindriquecirculaire, dont le fond muni d'orifices délimités par descloisons radiales, porte un clapet souple. L'ensemble est em-manché sur la tige de la pompe en y étant fixé par vissage.

Ce piston présente l'inconvénient d'être trèsfragile à cause du sable et plus généralement des particulessolides mises en suspension dans l'eau pendant le pompage etqui peuvent se placer entre la paroi extérieure du manchon dupiston et la paroi intérieure du tube dans lequel coulisse lepiston. De plus, des dépôts de particules peuvent se faireau-dessus des nervures rayonnantes du fond du manchon, sousle piston. Ces dépôts occasionnent des fuites et augmententle frottement. Ces deux causes entraînent des pertes de ren-dement importantes.

De plus, cette pompe est non seulement relative-ment fragile mais surtout délicate d'entretien.

Il existe une pompe selon le document US-A-1 477 381 PALM, également munie d'un piston comprenant unmanchon de guidage extérieur et un clapet porté par la tige.Le manchon de guidage extérieur, de forme cylindrique circu-laire, comporte des joints périphériques par lesquels ils'appuie contre la paroi du tube.

Ce type de piston extrêmement compliqué est par-ticulièrement fragile et ne peut convenir au pompage d'eauchargée de particules, comme cela est quasi systématiquementle cas pour les pompes d'exhaure du type décrit ci-dessus.

La présente invention a pour but de remédier àces inconvénients et se propose de créer une pompe de cons-truction extrêmement simple et robuste, peu sensible aux par-ticules en suspension dans le liquide et dont l'entretien etles éventuelles réparations soient très simples. 2 011100 A cet effet, l'invention concerne une pompe dutype défini ci-dessus, caractérisée selon la revendication 1.

Le piston selon l'invention offre l'avantaged'être plat et d'avoir un support très rigide, quoique trèsléger, et présentant une section extrêmement réduite au pas-sage de l'eau. Le dégagement de la partie supérieure des pa-rois évite toute accumulation ou dépôt de particules sur lapartie supérieure du support, sous le clapet. La forme despassages périphériques, en lunules, assure le guidage relatifentre le support et la colonne de liquide, sans engendrer deturbulences, ce qui favorise le mouvement et réduit la puis-sance nécessaire à la commande de la pompe, donc augmente lerendement.

Le remplacement d'un piston selon l'invention esttrès simple puisqu'il suffit d'emmancher le support et/ou leclapet sur la tige puis bloquer.

Les pompes selon l'invention conviennent toutparticulièrement pour les faibles diamètres c'est-à-dire despompes installées en général dans des endroits relativementisolés. Toute augmentation du rendement permet a contrario deréduire la puissance d'entraînement nécessaire.

Le support permet de bien soutenir le clapet,tout en réduisant au minimum la surface de contact avec laparoi du tube d'exhaure. Même si des particules arrivent dansl'intervalle entre les bords extérieurs libres des branchesdu support et le tube d'exhaure, elles ne peuvent pratique-ment pas gêner le mouvement étant donné la- faible dimensiondes surfaces de contact éventuelles.

Cette forme de support offre une très grande sec-tion de passage à l'eau. La surface des branches constituéesen fait par des plaquettes planes ou courbes, stabilisel'écoulement axial relatif entre le liquide et le support etne crée pratiquement pas de turbulences aux vitesses de fonc-tionnement de la pompe ce qui se traduit par une augmentationnon négligeable du rendement ou inversement, nécessite unepuissance d'entraînement beaucoup moindre, qu'elle soit ma-nuelle ou mécanique, pour la pompe. 011100 3

La forme des branches permet de transmettre demanière très efficace les efforts s'exerçant sur les paroiset en particulier la paroi extérieure vers la ou les paroisintérieures et le moyeu donc la tige. Inversement, cela per-met de n'avoir que deux branches par ensemble de passage,donc d'avoir une section de passage de fluide très grande.

Les branches de liaison reliant les branches del'ensemble extérieur sont, suivant une variante, alignées surles branches de l'ensemble intérieur. On peut également avoirun décalage entre les deux types de branches de 90°.

Le choix de la disposition alignée ou décalée desbranches des deux ensembles ou des différents ensembles peutêtre intéressant suivant la forme du clapet recouvrant lesupport, selon que ce clapet est en une ou plusieurs partiesou à lamelles. Dans le cas d'un clapet à lamelles, il estavantageux que les branches soient décalées de 90° et que leclapet comporte, par exemple, quatre lamelles. Ainsi, à cha-que lamelle, sera associée au moins une branche qui la sou-tiendra.

De manière particulièrement avantageuse, le pis-ton est complété par un stabilisateur d'écoulement formé d'unmoyeu recevant la tige et portant des voiles rayonnants par-tant du moyeu. Ce stabilisateur d'écoulement placé soit au-dessus du support, soit en dessous de celui-ci, dirige effi-cacement l'écoulement et participe aux excellents fonctionne-ment et rendement du piston et de la pompe.

Bien que les branches et les voiles rayonnantspuissent avoir une forme variable, allant d'une forme de pro-fil droit ou courbe, à partir du moyeu, il est intéressantque les branches et les voiles rayonnants soient dirigés ra-dialement par rapport au moyeu.

Le support et le stabilisateur du piston peuventêtre réalisés en une seule pièce, par exemple en une matièremoulée. Ces deux parties peuvent également être réalisées sé-parément, ce qui permet une très grande combinaison de for-mes, par exemple d'associer des stabilisateurs d'écoulement,de longueur variable, à une même forme de support. 011100 4

La présente invention sera décrite ci-après demanière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les-quels : - la figure 1 est une vue schématique d'ensemblede la pompe selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe partielle dutube d'exhaure et d'un piston selon un premier mode de réali-sation de l'invention, - la figure 3 est une vue analogue à celle, de lafigure 2 d'une variante de piston, - la figure 4 est une vue de dessus du supportselon un mode de réalisation, - la figure 5 est une vue de dessus analogue àcelle de la figure 4 correspondant à un autre mode de réali-sation, - la figure 6 est une vue en plan d'une autre va-riante du piston selon l'invention, composé d'un support etd'un stabilisateur d'écoulement, selon - la figure la figure 6, 7 est une vue de face de l'ensemble riante - la figure 8 montre, de support-stabilisateur de en vue piston, de dessus, une va- de la - la figure figure 8, 9 est une vue de face de l'ensemble sateur - la figure d'écoulement, 10 est une vue en plan d'un stabili- - la figure 11 est une vue de face correspondant à la figure 10, - la figure 12 est une vue en plan d'un autremode de réalisation d'un support avec son stabilisateur, - la figure 13 est une vue de côté, partiellementcoupée, du seul support du piston représenté à la figure 12, - la figure 14 est une vue en perspective corres-pondant à la figure 12.

Selon la figure 1, l'invention concerne une pompealternative verticale, c'est-à-dire travaillant par un mouve-ment de va et vient pour pomper des liquides tels que del'eau présent dans le sol. Cette pompe 1 comprend un moteur 2 5 011100 ou une manivelle avec un volant d'inertie, reliés par un mé-canisme 3, non représenté, à une tige 4 portant des pistons 5. Cette tige est logée de manière coulissante suivant unmouvement alternatif (flèches C, D) dans un tube 6 qui des-cend jusque dans la nappe de liquide. L'extrémité inférieurede ce tube est munie d'un clapet de fond, s'ouvrant dans lesens du pompage et retenant la colonne de liquide pompé dansle tube. Ce clapet n'est pas représenté.

En partie supérieure, le tube 6 comporte schéma-tiquement un bec de déversement 7 qui débouche dans un réser-voir 8 .

Selon un premier mode de réalisation (figure 2) ,le piston 5 se compose d'un support plat 51 muni de passagescomme ceux représentés aux figures 4 et 5. Ce support 51 enforme de tranche présente une surface supérieure 511 et unesurface inférieure 512, de préférence, parallèles.

La surface supérieure 511 reçoit un clapet 52constitué par une membrane souple en une ou plusieurs partiesqui, dans le cas de plusieurs parties, se chevauchent ou dumoins sont jointives. Cette membrane peut prendre une posi-tion plaquée contre le support 51 sous l'effet de la masse deliquide L qui se trouve au-dessus du piston 5 (mouvement deremontée D) pour rendre le piston étanche et retenir la co-lonne de liquide qui se trouve au-dessus.

Par contre, lorsque le piston 5 descend dans lacolonne de liquide, le clapet 52 se soulève et prend la posi-tion 52' représentée dans la partie gauche de la figure 2.L'eau peut alors traverser les passages du support 51.

Le piston 5 comprenant le support 51 et le clapet 52, est fixé à la tige 4 par l'intermédiaire de deux écrous 53, 54 venant contre la face supérieure et la face inférieuredu piston 5.

La tige 4 est en plusieurs parties pour faciliterle montage et le démontage. La figure 2 montre un manchon ta-raudé 41 dans lequel sont vissées deux extrémités filetées42, 43 de morceaux de la tige 4.

Selon la figure 4, le support 51 comprend plu-sieurs ensembles de passages périphériques. Dans le cas de la 011100 6 figure 4, il s'agit de deux ensembles El, E2 de passages pé-riphériques. Chaque ensemble El, E2 se compose de deux passa-ges 513, 514 (El) et 515, 516 (E2) en forme de lunules,c'est-à-dire de segments de cercle s'étendant pratiquementsur une demi-périphérie.

Les passages 513, 514 sont bordés par une paroiextérieure 520 et une paroi intérieure 521 ou 522 et 523. Al'extrémité des passages 513, 514, les parois 520, 521 ou522, 523 sont reliées par une branche 530, 531.

Il en est de même des passages intérieurs 515,516 également en forme de lunules circulaires s'étendant surune demi-périphérie, et dont les parois extérieure et inté-rieure constituées respectivement par les parois intérieures520, 523 des passages de l'ensemble extérieur El, sont déli-mitées intérieurement par des parois 524, 525 constituant lemoyeu du support. Le passage 526 du moyeu reçoit la tige 4(figure 2).

Les passages 515, 516 sont également délimités enextrémité par des branches 532, 533 reliant les parois inté-rieure et extérieure. Ces branches 532, 533 sont alignées surles branches 530, 531 des passages de l'ensemble extérieurEl. Les surfaces latérales 5301, 5302 ; 5311, 5312 et 5321,5322 ; 5331, 5332 sont de forme arrondie, par exemple en arcde cercle de diamètre égal à la largeur des passages 513,514, 515, 516. Ces arrondis favorisent la transmission desefforts (charge de la colonne d'eau) reçus par les paroisvers le moyeu.

La variante de support représentée à la figure 5diffère de celle de la figure 4 par le non-alignement desbranches intérieures 532A, 533A par rapport aux branches ex-térieures 530A, 531A de l'ensemble des passages extérieurs513A, 514A et des passages intérieurs 515A, 516A.

Comme dans le premier mode de réalisation, lessurfaces bordant les branches sont arrondies.

Le support tel que décrit et représenté aux figu-res 4 et 5 peut être réalisé soit par usinage à partir d'uneplaque de l'épaisseur du support et dans laquelle on perce eton fraise les passages 513, 514, 515, 516 et 526. On peut 7 011100 également réaliser de tels supports par moulage ou encore àpartir d'un profilé ayant une section correspondant au sup-port selon les figures 4 et 5 et que dont on coupe une tran-che de l'épaisseur prévue pour le support.

La figure 3 montre une variante de réalisationd'un piston 5B. Ce piston comprend un support 51B identiqueou analogue à ceux décrits ci-dessus et représentés en planaux figures 4 et 5. Mais, ce support 51B dont la face supé-rieure reçoit un clapet 52B est muni d'un manchon taraudé 55Brecevant les extrémités filetées 42, 43 des morceaux de latige 4.

Dans cet exemple, on a représenté une bague vis-sée ou sertie 56B pour maintenir le clapet 52B.

Selon la variante de la figure 3, le manchon 55Bs'étend de part et d'autre des deux faces du support 51B. Onpeut également réaliser un support avec un manchon fileté quine dépasse que vers le haut ou vers le bas. La longueur dumanchon fileté est définie par la longueur de vissage néces-saire entre le manchon et chaque extrémité filetée 42, 43 dela tige 4 pour transmettre la charge que doit soulever chacundes pistons et le cumul des charges suivant la position enprofondeur du piston dans le tube 6.

Selon les figures 6 et 7, le piston se composed'un support 10 portant un clapet 11. Le support 10 est forméd'un moyeu 101 recevant la tige non représentée placée sui-vant la direction de l'axe XX (figure 7) . Des branches 102partent du moyeu. Dans l'exemple représenté, ces branchesrayonnantes 102 sont radiales et équidistantes à 45°. Au-dessus du support 10, et en partie du clapet 11, le pistoncomprend un stabilisateur d'écoulement 12 formé d'un moyeu121 et de voiles rayonnants 122. Ces voiles sont au nombre dequatre, équidistants de 90°.

Les bords 1021 des branches 102 sont droits pours'appuyer contre la surface intérieure du tube d'exhaure 1.Cet appui se fait avec un jeu suffisant pour que le glisse-ment soit léger.

Les voiles 122 sont constitués de préférence pardes surfaces planes, rayonnant dans la direction radiale. 011100 s

Leur bord extérieur 1221 est également droit, pour s'appuyerle cas échéant contre la surface intérieure du tube d'exhaure1. Comme les branches et les voiles ont une certaine épais-seur, les bords 1021, 1221 sont arrondis en section.

Les figures 8 et 9 montrent une autre variante depiston selon l'invention. Ce piston se compose d'un support10A analogue au support 10 mais ayant un nombre de branches1021A plus important. Ces branches rayonnantes sont radiales,planes et réparties équiangulairement suivant un angle de22,5°. Le support 10A reçoit également un clapet 11A repré-senté schématiquement par un trait. La fixation de ce clapetsur le support peut être quelconque, par exemple par sertis-sage ou par blocage au niveau du moyeu 101A.

Le support 10A est surmonté d'un stabilisateurd'écoulement 12A identique à celui du mode de réalisation desfigures S et 7, c'est-à-dire comprenant quatre voiles 1221Arayonnant à partir d'un moyeu 121A. L'ensemble est enfilé surla tige non représentée.

Les bords extérieurs 1021A, 1221A des branches102A du support 10A et des voiles 122A du stabilisateur 12Asont également droits pour s'appuyer avec du jeu contre lasurface intérieure du tube d'exhaure non représenté a cettefigure.

Aux figures 6 et 8, le cercle en pointillés re-présente le contour extérieur du clapet 11, 11A.

Les figures 10 et 11 montrent séparément un sta-bilisateur d'écoulement 12B comme celui représenté aux figu-res 6 à 9. Le stabilisateur d'écoulement 12B est une pièceindépendante du support. Sa forme est identique aux précéden-tes. Le stabilisateur 12B se compose d'un moyeu 121B portantdes voiles 122B rayonnant à partir du moyeu. Les bords exté-rieurs (verticaux) des voiles sont droits comme précédemment.Ges bords sont légèrement arrondis ou présentent un congépour faciliter leur glissement contre la paroi intérieure dutube d'exhaure non représenté.

Les figures 12 à 14 montrent une autre variantede réalisation de piston composé d'un support 10C, combinédirectement à un stabilisateur d'écoulement 12C (fig. 12, 14) 9 011100 ou réalisé séparément de celui-ci (fig. 13) . Le support 10Cporte quatre branches 102C de section triangulaire, avec lapointe tournée vers le bas de manière à présenter une surfacesupérieure 102IC servant de surface d'appui aux clapets 11Cconstitués par quatre volets placés dans chaque cadran définipar les voiles 122C du stabilisateur d'écoulement.

Les surfaces d'appui constituées par les branches102C du support 10C apparaissent à la figure 12. On a repré-senté dans le cadran droit du bas, le clapet 11C articulé parl'un de ses côtés, l'autre côté étant libre. Le mouvement defermeture et d'ouverture du clapet 11C est représenté schéma-tiquement à la figure 13.

Les autres parties du clapet ne sont pas repré-sentées à la figure 11, seul est représenté le contour circu-laire du clapet global.

La figure 14 montre, en vue en perspective, laforme du piston selon les figures 12 et 13.

Il convient .de remarquer également ici que lepiston peut se composer uniquement du support 10C et du cla-pet 11C (en une ou plusieurs parties) ou de cet ensemble com-plété par le stabilisateur 12C.

Les pistons selon l'invention peuvent être réali-sés en différentes matières comme, par exemple, en aluminiumou des alliages d'aluminium, faciles à usiner ou mouler. Cesparties peuvent également être réalisées en matière plastiqueselon les différents procédés tels que moulage, extrusionpour certains éléments.

Claims (13)

1. 011100 10 REVENDICATIONS 1°) Pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquidesprésents dans le sol,pompe (1) comprenant : - un tube d'exhaure (6) reliant le niveau de sortie (7) de lapompe (1) à la nappe de liquide à pomper en plongeant danscette nappe, - un clapet de fond équipant l'extrémité inférieure du tubed'exhaure (6), laissant entrer le liquide dans le tube maisy retenant la colonne de liquide, - une tige (4) portant un ou plusieurs pistons (5), commandéeen mouvement alternatif (C, D) pour faire monter la colonnede liquide, - des moyens de commande (2, 10) reliés à la tige (7) et com-mandant son mouvement de montée et de descente àl'intérieur du tube (6), - chaque piston (5) étant formé d'un support traversé par latige (4) monté solidaire en translation de la tige, et d'un clapet venant sur le dessus du support pour obturer le pis- ton (5) sous le poids de la colonne de liquide qui se trouve au-dessus ou libérer le passage du liquide lorsque le piston (5) descend dans la colonne d'eau dans le tube d'exhaure (6), caractérisée en ce que le piston est formé d'un support (51, 10) recevant la tige (4), ayant un côté supérieur servant d'appui au clapet (52,11) , le support ayant des passages périphériques (513, 514, 515,516) ou des branches rayonnantes (102) définissant des passa-ges.
2. 2°) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston est formé d'un support (51) ayant un côté supérieur(511) du support, tourné vers le haut, servant d'appui auclapet (52) et un côté inférieur (512) du support (51), tour-né vers le bas, étant libre, muni de plusieurs ensembles (El,E2) de passages périphériques (513, 514, 515, 516), chaque 11 011100 ensemble étant composé de deux passages périphériques enforme de lunule s'étendant chacun sur une demi-périphérie, etdélimités par une paroi extérieure et une paroi intérieurecirculaires (520, 521, 522, 523, 524, 525) et, à chaque ex-trémité de deux passages, une branche (530, 531, 532, 533) relie la paroi intérieure à la paroi extérieure du passage.
3. 3°) Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que le piston comprend : - un support (10) formé d'un moyeu (101) recevant la tige (4)et de branches rayonnantes (102) , à extrémité libre, par-tant du moyeu (101) , et à bord extérieur (1021) droit pours'appuyer et se guider contre la surface intérieure du tubed'exhaure (1), - un clapet (11) venant sur le dessus du support (10) pourl'obturer sous le poids de la colonne de liquide.
4. 4°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les branches (530, 531, 532, 533) ont des surfaces latérales(5301, 5302 ; 5311, 5312 et 5321, 5322 ; 5331, 5332) arron-dies, notamment en arc de cercle de diamètre égal à la lar-geur des passages (513, 514, 515, 516).
5. 5°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le support (51) d'un piston comprend deux ensembles de passa-ges (El, E2), un ensemble extérieur et un ensemble intérieur.
6. 6°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que les parois et les branches reliant les parois du support ontla même épaisseur.
7. 7°) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que 12 011100 les branches de liaison (530, 531) de l'ensemble extérieur (El) sont alignées sur celles (532, 533) de l'ensemble inté-rieur (E2) .
8. 8°) Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que les branches de liaison (530A, 531A) de l'ensemble extérieursont décalées de 90° par rapport à celles (532A, 533A) de l'ensemble intérieur.
9. 9°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que la paroi intérieure des passages de l'ensemble intérieurforme un moyeu (525) recevant la tige (4) de la pompe.
10. 10°) Pompe selon les revendications 2 et 9, caractérisée en ce que le support (51) est fixé sur la tige par un écrou (53, 54) vissé contre chaque face (511, 512) du support (51) .
11. 11°) Pompe selon les revendications 2 et 9, caractérisée en ce que le moyeu est prolongé par un manchon taraudé (55B) pour rece-voir, à partir de chaque côté du support, une extrémité file-tée (42, 43) d'un morceau de tige (4).
12. 12°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le support est réalisé par perçage et fraisage dans une pièceen métal, notamment un disque circulaire, et en particulierune pièce en aluminium ou par une tranche d'un profilé extru-dé ayant la section du support de piston à réaliser.
13. 13°) Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'arête des parois intérieure et extérieure et des branchesde liaison présente un congé, notamment une arête vive, ducôté inférieur du piston. 13 011100 14°) Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que le piston (5) comporte un stabilisa-teur d'écoulement (12) formé d'un moyeu (121) recevant latige (4) et portant des voiles (122) rayonnants à partir dumoyeu, le stabilisateur (12) étant notamment solidaire dusupport (10). 15°) Pompe selon les revendications 3 et 14, caractérisée en ce que les branches (102) et les voiles rayonnants (122) sont diri-gés radialement. 16°) Pompe selon les revendications 3 et 14, caractérisée en ce que les voiles (122) du stabilisateur d'écoulement (12) sontconstitués par des surfaces planes. 17°) Pompe selon les revendications 3, 14 et 15, caractérisée en ce que les branches (102, 102B) sont réparties de manière équiangu-laire à 22,5° ou à 45° et les voiles (122, 122B) de manièreéquiangulaire à 90° par rapport à l'axe constitué par la tige (4) .