EP1137885B1 - Pompe a lixiviat et de depollution, pneumatique, a vanne a manchon - Google Patents
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- EP1137885B1 EP1137885B1 EP99958249A EP99958249A EP1137885B1 EP 1137885 B1 EP1137885 B1 EP 1137885B1 EP 99958249 A EP99958249 A EP 99958249A EP 99958249 A EP99958249 A EP 99958249A EP 1137885 B1 EP1137885 B1 EP 1137885B1
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- tubular body
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- liquid
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
Definitions
- the present invention relates to a pneumatic device of pumping a liquid.
- the invention relates more particularly to a pneumatic device pumping operating intermittently and with compressed gas such as air, and which is intended to pump all kinds of liquids and more particularly, but not exclusively, liquids such as leachate discharge, liquids or polluted liquids and possibly loaded.
- liquids such as leachate discharge, liquids or polluted liquids and possibly loaded.
- Liquid means indifferently all these liquids.
- the pneumatic pumping device of the invention is intended for work submerged and pick up leachates and other liquids, which they polluted and / or charged or not, from depths of about 50 at 60 meters.
- Such liquids may have a high temperature, for example example of the order of 80 ° C.
- these liquids can be loaded into salt and convey abrasive particles such as sand, fines clay or sandy mud.
- motor pumps are often not explosion-proof because operating directly by the supply of electricity; and pumps known pneumatic tires, which are certainly explosion-proof because they operate energy produced by compressed air, all include strainers, flaps or floats that get clogged or get stuck regularly due to the presence of mud or silt at the bottom of the pumping wells liquids, and chloride deposits.
- the presence of a float or valve can limit the possibilities of positioning the pump.
- a pump using the pressure of a fluid to produce the elevation of a liquid is known from FR-A-716940.
- This pump consists of an enclosure 12, immersed in the liquid to be raised, communicating with outside by two tubes, one of which stops at the party is used for the introduction of the fluid under pressure, the other penetrating towards the bottom serves for the repression produced by the fluid pressure.
- the surrounding liquid comes into the enclosure by openings which are closed by the swelling of a flexible material chamber produced by the setting in communication of this room with the fluid under pressure.
- the object of the invention is to propose a pneumatic device of pumping which is able to overcome the drawbacks stated above and which can be placed easily in a pit or pit at depths variables.
- the object of the invention is achieved by a pneumatic device of pumping a liquid operating discontinuously and immersed and with a compressed gas and which is intended to pump liquids such as leachate from a landfill.
- This device comprises a tubular body constituting a pump body and delimiting a main chamber cylindrical in the upstream and downstream ends of which open respectively an inlet port and an outlet port for the liquid to pump.
- the pneumatic device comprises a sleeve valve arranged in front of the inlet port to control the passage of the liquid to be pumped through this orifice, means making it possible to control the opening and closing of the sleeve valve by a gas compressed, a discharge pipe passing through the outlet and extending inside the tubular body over most of the length of the latter, and means for feeding the chamber main compressed gas.
- the pneumatic pumping device hereinafter also called “the pump”
- the pump is designed to operate in a submerged manner.
- arrangement of the discharge pipe in the upper plate of the body tubular is advantageous because the liquid to be pumped can be evacuated by a straight pipe.
- any other provision of this example the connection of an angled pipe to the side wall of the body tubular also corresponds to the principle of the present invention.
- the pump works as follows:
- the secondary chamber of the pinch valve is placed in position low pressure.
- the sleeve relaxes, the sleeve valve opens and the liquid to be pumped enters the main chamber of the pump submerged.
- the levels of the liquid inside the pump and outside, that is to say in the well, are balanced according to the principle of the vases communicating.
- timer When the master bedroom is full, means of time delay ("timer") operate a control device of the pinch valve and pressurize it. Compressed air is then put into communication with the secondary chamber of the valve at sleeve, so that the pressure of the compressed air repels the sleeve deformable up to a throat to seal the inlet of the master bedroom and thus prevent any entry and exit of liquids and juice in the pump body, which insulates liquids and juice from the middle outside the well, in the pump body.
- timer time delay
- compressed air is sent into the main chamber of the body of the pump. This arrival of compressed air causes the expulsion of leachate and liquids contained in the body of the pump, through the hose of discharge to the surface of the well and into a collector, in a tank or in any other appropriate means made available to receive the pumped liquid.
- the control device of the pinch valve puts the secondary chamber at low pressure, which allows, on the one hand, the sleeve to expand and release the inlet port of the chamber principal and, by that, on the other hand, to the pumping device to find itself at the beginning of the cycle.
- the pipe is integrated in the body of the pump, according to the second, it is placed along the pump body outside of it, and according to the third variant, a protective chute is fixed against the body of pump and the pipe is placed inside the chute.
- This chute can also receive wires connected to contacts level servo. These contacts determine a signal that allows shutdown or restart of the pump, depending on the level of the liquid in the well.
- the presence of a chute also allows the insertio of a pipe a fluidic level detection device of the "bubble bubble” type.
- the staging of several contacts along the pump body allows to generate stepped signals providing the operator with a water balance well, at the moment considered.
- the major interest of the pneumatic pumping device according to the invention is due to the fact that it is totally explosion-proof and that, combined with several electrodes correctly implanted at defined distances along the chute or along the pump body, for example to distances of five, ten or twenty centimeters, it also allows to obtain, at any moment, by periodic or continuous reading of these signals, the level and the variation of liquid levels in the pit or pit.
- FIGS. 1 to 4 represent a pumping device ("the pump") according to a preferred embodiment of the invention, in four successive stages of a pumping cycle.
- the pump comprises a tubular body 1 constituting a body of pump and delimiting a cylindrical main chamber 2 in the upstream ends 3 and downstream 4 from which open respectively a inlet port 5 and an outlet port 6 for the liquid to be pumped.
- the pump also comprises a sleeve valve 7 arranged in front of the inlet port 5 to control the passage of the liquid to be pumped through this orifice, means 8 for controlling the opening and the closing of the sleeve valve 7 by a compressed gas, a pipe of discharge 9 passing through the outlet orifice 6 and extending inside the tubular body over most of the length of the latter, and means 10 for supplying the main chamber 2 with gas compressed.
- the discharge pipe is advantageously, but not necessarily, provided with a non-return valve 18.
- the tubular body 1 is formed by a cylindrical tube of revolution closed at both ends, the lower and upstream end 3 and the end upper and lower 4, respectively by a lower plate 31 and by a upper plate 41, which delimit inside the tubular body 1 the master bedroom 2.
- the plates 11 and 31 constitute the upstream and downstream ends of the secondary chamber, each provided with a passage opening.
- the wall of the pump body extends beyond the lower plate 31 for also constitute the outer wall of the sleeve valve 7.
- the pinch valve 7 comprises, besides the outer wall, a plate 11 delimiting with the outer wall and with the bottom plate 31 of the main chamber 2, a secondary chamber 12.
- the plate 11 is provided of a passage opening 13 through which the liquid to be pumped enters the valve 7. The liquid then leaves through the lower hole 5 of the chamber main 2 which has, in the embodiment shown, the dual function opening of passage at the outlet of the sleeve valve 7 and inlet orifice from the master bedroom 2.
- the sleeve valve can be an individual element having its own tubular body constituting the outer wall of the valve and having a top plate distinct from the plate 31 and provided with a passage opening constituting the outlet of the valve 7.
- the diameter of the outer wall of the valve may be different from that of the pump body.
- the sleeve valve 7 comprises, whatever its configuration, a sleeve 14 which is elastically deformable and which connects the openings upstream and downstream of the valve, thus forming a channel through which the liquid to pump must pass to enter the main chamber 2 of the pump.
- the sleeve 14 also separates the chamber from the chamber hermetically secondary, which surrounds the canal.
- the pump body is provided, in its upper part, with two orifices 15 and 16 through which two gas supply pipes pass tablet, referenced 8 and 10.
- the feed pipe 8 is representative of the means for control the opening and closing of the sleeve valve 7 by a gas compressed, for example by compressed air.
- This pipe 8 is connected by a from its ends to the secondary chamber 12 and the other end to a generally flexible conduit which, in turn, is connected to a gas source compressed. According to the embodiment shown, the pipe 8 passes through the orifice 15 made in the upper plate 41 of the pump body.
- the supply pipe 10 is representative of the means allowing to supply compressed gas to the main chamber 2.
- This pipe 10 is connected by one of its ends to the orifice 16 formed in the plate upper 41 of the pump body and the other end to a conduit generally flexible which, in turn, is connected to a gas source compressed.
- This source of compressed gas for example an air reservoir compressed, can be the same as the one that feeds the secondary chamber. It goes without saying that, in this case, each of the pipes 8 and 10 is connected to the compressed air tank by separate control means.
- the pump body further comprises two welded 17 eyelets on the upper plate 41 of the pump body, to fix, for example, a chain or cable through which, or which, the pump is handled and kept in the well.
- the pump can be equipped with a tripod fixed to the pump casing, for example at a height of the plate 31, by means of a base welded to the pump body. Space formed by the feet of the tripod, can be delimited by a mesh grid fixed around the tripod and protecting the pinch valve from the input of plastics or other potential bodies.
- the protective mesh grid around the tripod can be made a double row of meshes of identical dimensions or different.
- the diameter of compressed air supply pipes and liquid flow is a function of the desired flow rate, and the length of these Pipes are a function of the lift height of the liquid in the well.
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Description
- Le dispositif de pompage peut être utilisé aussi bien en position verticale qu'en biais.
- Le corps tubulaire constituant un corps de pompe est formé essentiellement par un tube cylindrique fermé à ses deux extrémités, l'extrémité amont et l'extrémité aval, respectivement par une plaque inférieure et par une plaque supérieure, l'espace entre ces deux plaques constituant la chambre principale du dispositif de pompage, l'orifice d'entrée de la chambre principale étant disposé dans la partie inférieure du corps tubulaire, considéré dans la position d'utilisation du dispositif de l'invention, et l'orifice de sortie étant disposé dans la partie supérieure du corps tubulaire.
- Avantageusement, au vu de la forme cylindrique tant du corps tubulaire que de la chambre principale, l'orifice d'entrée de la chambre principale est situé dans la plaque inférieure du corps tubulaire et l'orifice de sortie est situé dans la plaque supérieure.
- Le corps de pompe est cylindrique de révolution.
- La vanne à manchon est constituée par un corps tubulaire formant une chambre secondaire dans les extrémités amont et aval de laquelle débouche, à chacune des deux extrémités, au moins une ouverture de passage pour le liquide à pomper. Ces ouvertures de passage sont reliées entre elles par un manchon élastiquement déformable qui constitue un canal par lequel le liquide à pomper doit passer pour entrer dans la chambre principale du dispositif de pompage. Le manchon sépare hermétiquement le canal de la chambre secondaire, qui entoure le canal.
- Le corps tubulaire de la pompe, les plaques et la vanne à manchon sont réalisés en des matériaux résistants à des liquides chargés, pollués, salins et pouvant avoir des températures supérieures à 80 °C.
- Le corps de la pompe peut être fait dans un matériau choisi dans le groupe constitué par le fer, l'acier inoxydable, l'inox, le fer revêtu, les élastomères, les matériaux en fibre de verre et de carbone, les matériaux résistants aux très hautes températures et à la pression, les matériaux revêtus et les alliages.
- Le matériau du corps tubulaire de la pompe est choisi de façon que le corps puisse être protégé par un revêtement anticorrosion, évitant les oxydations et les dépôts de chlorure.
- La vanne à manchon est disposé à l'extérieur du, et adjacent au, corps tubulaire devant l'orifice d'entrée, et le manchon est avantageusement disposé coaxialement par rapport à l'axe de l'orifice d'entrée. Toutefois, le manchon peut également être disposé radialement décalé. Le liquide à pomper ne peut accéder à la chambre principale tant que la vanne à manchon est fermée.
- L'orifice d'entrée de la chambre principale et le manchon de la vanne à manchon sont disposés coaxialement par rapport à l'axe du corps tubulaire.
- Afin de contrôler le passage du liquide à pomper par l'orifice d'entrée, l'espace entourant le canal de passage de la vanne à manchon est relié par un tuyau solidaire du corps tubulaire, à une source d'alimentation en gaz comprimé. Cette disposition permet de commander la fermeture de la vanne à manchon par injection d'un gaz comprimé dans l'espace de la chambre secondaire entourant le canal et de provoquer un étranglement du manchon.
- Le tuyau de refoulement traversant l'orifice de sortie s'étend à l'extérieur de la chambre principale sur une distance permettant le raccordement du tuyau de refoulement à un conduit qui relie le dispositif de pompage à un collecteur destiné à recevoir le liquide à pomper.
- Le tuyau de refoulement est pourvu d'un moyen anti-retour.
- Le tuyau de refoulement s'étend à l'intérieur de la chambre principale presque jusqu'à la plaque inférieure. La distance entre l'extrémité libre du tuyau de refoulement et la plaque inférieure définit le volume, ou la quantité, de liquide qui reste dans la chambre principale à la fin de la phase de refoulement. Un choix judicieux de cette distance rend possible que la chambre principale soit vidée entièrement.
- Les moyens permettant d'alimenter la chambre principale en gaz comprimé sont avantageusement constitués par une ouverture pratiquée dans la plaque supérieure du corps tubulaire, l'ouverture permettant le raccordement de la chambre principale, par exemple par un tuyau traversant la plaque supérieure du corps tubulaire ou par tout autre moyen approprié, à une source d'alimentation en gaz comprimé.
- L'un au moins des tuyaux parmis le tuyau de refoulement, le tuyau d'alimentation en gaz comprimé de la chambre prinipale et le tuyau d'alimentation en gaz comprimé de la chambre secondaire, ne dépasse pas de la paroi du corps de pompe. Le raccordement au(x) tuyau(x) concerné(s) se fait, par exemple, par un raccord (ou des raccords) fileté(s).
- Le dispositif de pompage est pourvu d'au moins un oeilleton pour la fixation d'une chaíne, d'un câble ou d'un filin permettant de descendre le dispositif dans un puits, de le fixer et maintenir à un niveau (une profondeur) déterminé(e), de le soulever et de le remonter et sortir du puits. Le plus souvent, le dispositif de pompage sera pourvu de deux oeilletons, mais il peut bien entendu être pourvu de plus que de deux oeilletons.
- Le dispositif de pompage est pourvu d'une grille de protection ou d'une crépine permettant de protéger la vanne à manchon contre des charges dont les dimensions dépassent une valeur limite choisie. Cette valeur limite, ou calibre maximal, est avantageusement définie par la taille des mailles de la grille.
- Le dispositif de pompage est pourvu d'un trépied solidaire du corps de pompe ou d'un trépied fixé par vissage ou soudage, par exemple au moyen d'un socle circulaire d'assise, au corps de pompe.
- Les deux tubes servant pour le raccord à l'alimentation en air comprimé du corps de pompe et de la vanne à manchon, et éventuellement aussi le tuyau de refoulement, dépassent du corps de la pompe. Dans ce cas de configuration, le raccordement de chacun de ces tubes à des conduits correspondants venant de la surface du puits ou de la fosse, est fait, par exemple par un raccord fileté, à une distance donnée de la plaque supérieure du corps de pompe. Cette disposition facilite à l'opérateur la préemption de la pompe lorsqu'il l'insère dans le puits ou la fosse.
- La vanne à manchon est installée dans le prolongement de la chambre principale. Avantageusement, le corps tubulaire constitue à la fois la paroi extérieure de la chambre principale et celle de la chambre secondaire. Dans cette disposition, la plaque inférieure sépare hermétiquement les deux chambres.
- L'ouverture de passage de la vanne se trouve à un niveau au dessus duquel on veut impérativement vider la décharge ou le puits de relevage des liquides pollués.
- Le remplissage de la pompe avec l'air comprimé se fait par la partie haute du corps de la pompe afin d'éviter la formation de bulles d'air dans le liquide.
- Le manchon déformable est en un matériau résistant à l'abrasion et à des températures de l'ordre de 80 °C, et peut également être résistant aux différents types de liquides pollués ou avoir toutes ces qualités à la fois.
- Le corps de la pompe est cylindrique et correspond, en ce qui concerne sa forme et/ou ses dimensions, aux différents diamètres des puits.
- La longueur du corps de la pompe correspond aux principaux diamètres des puits, mais est au minimum de un mètre, permettant la contenance de lixiviats ou de liquides pollués de l'ordre de 4 à 5 litres.
- A titre d'exemple, un corps de pompe d'une longueur d'un mètre et d'un diamètre utile de 80 mm a une contenance proche de 4 à 5 litres.
- La pression d'utilisation de la vanne à manchon est déterminée par la pression limite garantissant son étanchéité parfaite.
- La pression maximum d'utilisation de l'air comprimé dans le corps de pompe est inférieure de 1,5 à 2 bars à celle utilisée dans la vanne à manchon. Ainsi, à titre d'exemple, pour une vanne à manchon garantie 8 bars, la pression d'utilisation ne doit pas dépasser 6 à 6,5 bars. Avec une pression de l'ordre de 6 à 6,5 bars, le dispositif permet un pompage à faible débit de l'ordre de 0 à 10 m3 par jour, ce qui correspond à l'essentiel des applications. Une telle pression dans le corps de la pompe permet le relevage de liquides sur une hauteur totale de relèvement d'environ 60 à 65 mètres, pour des liquides dont la densité est voisine de 1.
- La pompe est volumétrique: à chaque cycle, l'air comprimé chasse un volume du liquide égal au volume ayant été contenu dans le corps de pompe.
- Le débit horaire, déterminé par une temporisation intégrée à un dispositif de commande électropneumatique ou pneumatique, monté dans un coffret de commande approprié, est égal au nombre de cycles par heure multiplié par ce volume.
- Cette pompe n'a qu'une seule pièce mobile et exposée à l'usure: le manchon élastiquement déformable.
- Cette pompe n'utilise qu'un gaz comprimé tel de l'air comprimé, comme énergie et est donc par nature antidéflagrante.
- Selon les conditions d'utilisation de la pompe, la pression de l'air dans le corps de pompe peut varier entre un bar et une dizaine de bars.
- Les pannes sur cette pompe sont très peu nombreuses. Pour protéger la membrane de la vanne à manchon le plus possible contre l'usure, une crépine ou une grille peut être posée devant l'ouverture de passage d'entrée de la vanne.
- La pompe ne nécessite pas de graissage, ni de presse étoupe, ni de moteur, ni de clapet, ni de flotteur.
- La pompe est parfaitement étanche ce qui empêche toute pollution.
- Le remplacement de la membrane déformable est facile.
- Le prix de cette pompe est faible par rapport aux autres pompes à lixiviat ou liquides pollués.
- Cette pompe peut véhiculer tout type de liquide, y compris des lixiviats, des liquides pollués, des liquides boueux et des liquides chargés de chlorure.
- Les dépôts de chlorure dans la pompe n'empêchent pas son fonctionnement.
- L'entretien de la pompe est simple et peu onéreux.
- La consommation d'air comprimé est fonction des conditions d'utilisation.
- La pompe fonctionne en discontinu et peut, grâce à un dispositif d'asservissement de niveau, s'arrêter de fonctionner à un niveau de lixiviat ou de liquides pollués dans le puits.
Claims (10)
- Dispositif pneumatique de pompage d'un liquide fonctionnant de façon discontinu et immergé et avec un gaz comprimé et qui est destiné à pomper des liquides tels que des lixiviats d'une décharge, comprennant un corps tubulaire (1) constituant un corps de pompe et délimitant une chambre principale (2) cylindrique dans les extrémités amont et aval de laquelle débouchent respectivement un orifice d'entrée (5) et un orifice de sortie (6) pour le liquide à pomper, caractérisé en ce que le dispositif pneumatique comprend une vanne à manchon (7) disposé devant l'orifice d'entrée (5) afin de contrôler le passage du liquide à pomper par cet orifice, des moyens (8) permettant de commander l'ouverture et la fermeture de la vanne à manchon par un gaz comprimé, un tuyau de refoulement (9) traversant l'orifice de sortie et s'étendant à l'intérieur du corps tubulaire sur la plus grande partie de la longueur de ce dernier, et des moyens permettant (10) d'alimenter la chambre principale en gaz comprimé.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps tubulaire (1) est formé essentiellement par un tube cylindrique fermé à ses deux extrémités, l'extrémité amont et l'extrémité aval, respectivement par une plaque inférieure (31) et par une plaque supérieure (41), l'espace entre ces deux plaques constituant la chambre principale (2) du dispositif de pompage, l'orifice d'entrée de la chambre principale étant disposé dans la partie inférieure du corps tubulaire, considéré dans la position d'utilisation du dispositif de l'invention, et l'orifice de sortie étant disposé dans la partie supérieure du corps tubulaire.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le matériau du corps tubulaire (1) de la pompe est choisi de façon que le corps puisse être protégé par un revêtement anticorrosion, évitant les oxydations et les dépôts de chlorure.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'orifice d'entrée (5) de la chambre principale est situé dans la plaque inférieure du corps tubulaire et l'orifice de sortie (6) est situé dans la plaque supérieure.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la vanne à manchon (7) est constituée par un corps tubulaire formant une chambre secondaire dans les extrémités amont et aval de laquelle débouche, à chacune des deux extrémités, au moins une ouveuture (13, 5) de passage pour le liquide à pomper, ces ouvertures de passage étant reliées entre elles par un manchon (14) élastiquement déformable qui constitue un canal par lequel le liquide à pomper doit passer pour entrer dans la chambre principale du dispositif de pompage.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le corps tubulaire (1) de la pompe, les plaques (31, 41) et la vanne à manchon (7) sont réalisés en des matériaux résistants à des liquides chargés, pollués, salins et pouvant avoir des températures supérieures à 80 °C.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'orifice d'entrée (5) de la chambre principale (2) et le manchon (14) de la vanne à manchon sont disposés coaxialement par rapport à l'axe du corps tubulaire.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'espace (12) entourant le canal de passage de la vanne à manchon est relié par un tuyau (8) solidaire du corps tubulaire, à une source d'alimentation en gaz comprimé.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le tuyau de refoulement (9) est pourvu d'un moyen anti-retour.
- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'un au moins des tuyaux parmis le tuyau de refoulement (9), le tuyau d'alimentation (10) en gaz comprimé de la chambre prinipale (2) et le tuyau d'alimentation (15) en gaz comprimé de la chambre secondaire (12), ne dépasse pas de la paroi du corps de pompe.
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