FR2518181A1 - Pump for underground liquid - has equispaced pistons with non return valves on cable inside flexible tube - Google Patents

Pump for underground liquid - has equispaced pistons with non return valves on cable inside flexible tube Download PDF

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Abstract

The pump is used for raising liquid from submerged ground. It consists of pistons with non-return valves (11), equi-spaced on a flexible plastics covered steel cable (2), inside a plastics tube (12). Operation of the lever (1) pulls the cable and pistons upwards, thus pumping the liquid. When the lever is released, a return spring (7) retracts the cable and pistons. The pistons are made of flexible plastics so they conform to deformations of the tube. They do not allow the liquid to return on the downward stroke.

Description

La présente invention concerne une pompe à eau immergée à mouvement alternatif. The present invention relates to a reciprocating submersible water pump.

Dans les dispositions connues de ce genre, un piston muni d'un clapet refoule à chaque remontée de la tige de commande, un volume fonction du diamètre intérieur du tube de- pompage et de la course du dit piston, moins les inévitables pertes doues aux défauts d'étanchéité. In known arrangements of this kind, a piston fitted with a valve drives back each time the control rod is raised, a volume which depends on the internal diameter of the pumping tube and on the stroke of said piston, minus the inevitable losses due to leaks.

Ce piston travaille près de la crépine d'aspiration située à-l'extrémité inférieure du tube de pompage. Ces dispositifs d'étanchéité et de non-retour ont donc à supporter la totalité de la colonne d'eau séparant le point bas de la course du piston du point de refoulement de l'installation. This piston works near the suction strainer located at the lower end of the pumping tube. These sealing and non-return devices therefore have to support the entire column of water separating the low point of the piston stroke from the discharge point of the installation.

La pression totale de la colonne d'eau appliquée sur un seul piston inflige des contraintes importantes au eorps du piston, au(x) joint(s) d'étanchéité et au système anti-retour. The total pressure of the water column applied to a single piston inflicts significant stresses on the piston body, the seal (s) and the non-return system.

La présente invention a pour but de réaliser un ensemble de pompage d'un coût minimum, en utilisant des matériaux de grande diffusion, et de permettre une mise en oeuvre facile, par une main d'oeuvre non spécialisée ou (et) ne disposant pas de grands moyens. The present invention aims to achieve a pumping assembly at a minimum cost, using widely used materials, and to allow easy implementation, by unskilled labor or (and) not having great means.

L'originalité du système consiste en l'utilisation diun train de pistons, appelés pistons-clapets, munis chacun d'un dispositif anti-retour, et commandés simultanément par le mouvement alternatif d'une tige centrale. The originality of the system consists in the use of a train of pistons, called valve pistons, each provided with a non-return device, and controlled simultaneously by the reciprocating movement of a central rod.

Ce système divise la charge de la colonne d'eau par le nombre de pistons, ce qui a pour avantage de faire travailler chaque piston à faible pression et de permettre ainsi une fabrication plus économique de ces de-rniers. This system divides the load of the water column by the number of pistons, which has the advantage of making each piston work at low pressure and thus allowing more economical manufacture of these latter.

Dans le même esprit, le tube de pompage dans lequel coulisse par un mouvement alternatif le train des pistons-clapets sera en matière semi-rigide : plastique ou caoutchouc.(armé ou non). In the same spirit, the pumping tube in which slides the reciprocating piston train will be made of semi-rigid material: plastic or rubber (armed or not).

Dans l'exemple décrit dans le présent brevet, le tube de pompage est réalisé à partir d'un tuyau en matière plastique, genre utilisé en irrigation ou en adduction d'eau. In the example described in this patent, the pumping tube is made from a plastic pipe, such as used in irrigation or water supply.

La grande diffusion de ce type de tube, son coût acceptable, son faible poids, sa faculté de s'enrouler pour en permettre le transport et sa mise en oeuvre aisée, en font un matériau adapté pour cette utilisation. The wide distribution of this type of tube, its acceptable cost, its low weight, its ability to roll up to allow transport and its easy implementation, make it a suitable material for this use.

Dans l'exemple décrit dans le présent brevet, la commande alternative centrale est constituée d'un câble rigide en acier galvanisé gainé de matière plastique, ou d'une tige métallique. In the example described in this patent, the central alternative control consists of a rigid galvanized steel cable sheathed in plastic, or a metal rod.

Ces commandes peuvent être en un ou plusieurs morceaux : éventuellement un tronçon entre chaque piston.These commands can be in one or more pieces: possibly a section between each piston.

La montée du train de pistons est obtenue par tout système convenable agissant en traction sur l'extrémité supérieure de la tige de commande. The rise of the piston train is obtained by any suitable system acting in traction on the upper end of the control rod.

La descente du train de pistons est obtenue par un dispositif de rappel agissant en traction sur l'extrémité inférieure de la tige de commande. Ce dispositif de rappel peut être un poids, un sandow en caoutchouc, ou un ressort métallique de traction choisi pour illustrer la présente invention. The descent of the piston train is obtained by a return device acting in traction on the lower end of the control rod. This return device can be a weight, a rubber bungee cord, or a metal tension spring chosen to illustrate the present invention.

Dans l'exemple de réalisation, chaque piston est constitué par deux demi-pistons moulés dans une matière plastique choisie pour sa souplesse. Cette qualité lui permet de s'adapter aux différentes ovalisations du tube de pompage et de faire office de clapet grâce à une forme appropriée. In the exemplary embodiment, each piston is constituted by two half-pistons molded in a plastic material chosen for its flexibility. This quality allows it to adapt to the different ovalizations of the pumping tube and to act as a valve thanks to an appropriate shape.

La solution de réaliser ces pistons-clapets en deux parties semblables a été motivée par la facilité de mise en place des dits pistons-clapets sur une tige de commande de plusieurs dizaines de mètres ainsi que pour la facilité de moulage de ces pièces en une matière plastique possédant une grande résistance à l'abrasion dans une eau plùs ou moins chargée de minéraux. The solution of making these valve pistons in two similar parts was motivated by the ease of fitting said piston valves on a control rod of several tens of meters as well as for the ease of molding these parts into a material. plastic with high abrasion resistance in water with less or less minerals.

Les dessins annexés illustrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode-de réalisation conforme à l'invention. The accompanying drawings illustrate, by way of nonlimiting example, an embodiment in accordance with the invention.

La Fig. I représente l'ensemble de pompage lors de la des; cente du train de pistons - Position voisLne du point bas
La Fig. 2 représente l'ensemble de pompage lors de la remontée du train de pistons - Position voisine du point haut
La Fig. 3 - Détail de la Fig. I - représente un des pistons clapets lors de sa descente, illustrant le passage de l'eau à travers les lèvres formant clapet.Fig. I represents the pumping unit during the des; center of piston train - Near position of low point
Fig. 2 represents the pumping assembly when raising the piston train - Position close to the high point
Fig. 3 - Detail of Fig. I - represents one of the valve pistons during its descent, illustrating the passage of water through the lips forming the valve.

La Fig. 4 - Détail de la Fig.2 - représente un des pistons clapets lors de sa remontée, illustrant l'impossibilité de l'eau à redescendre.  Fig. 4 - Detail of Fig. 2 - represents one of the valve pistons during its ascent, illustrating the impossibility of the water to descend.

Les Fig. 5 , 6 et 7 représentent un demi-piston clapet selon un autre mode de réalisation conforme à l'invention. Figs. 5, 6 and 7 represent a valve half-piston according to another embodiment according to the invention.

La Fig. 8 - Détail de la Fig. I - représente un des pistons clapets lors de sa descente, illustrant le passage de l'eau à travers le dispositif particulier de clapet figuré sur les Fig. 5,6 et 7. Fig. 8 - Detail of Fig. I - represents one of the valve pistons during its descent, illustrating the passage of water through the particular valve device shown in FIGS. 5.6 and 7.

Sur les Fig. I et 2, représentant l'ensemble de pompage, le dispositif mécanique (I) transmet un mouvement alternatif à une tige de commande centrale (2). Celle-ci est constituée dans l'exemple de réalisation choisi pour illustrer la pré- sente invention, par un cible semi-rigide en acier galvanisé garni de polypropylène. Elle passe à travaers un dispositif d'étanchéité (3), situé à la partie haute du corps de pompe (4)
Cette tige de commande (2) est fixée à sa partie- haute sur le dispositif mécanique (I) en un point (5) et en sa partie basse à un système de rappel en un point (6). Le dispositif de rappel représenté par les Fig. I et 2 est constitué d'un ressort de traction (7).Mais il peut aussi bien être constitué d'un sandow en caoutchouc, d'un poids , ou de tout autre dispositif connu, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.In Figs. I and 2, representing the pumping assembly, the mechanical device (I) transmits an alternating movement to a central control rod (2). This is constituted in the embodiment chosen to illustrate the present invention, by a semi-rigid target made of galvanized steel lined with polypropylene. It passes through a sealing device (3), located at the top of the pump body (4)
This control rod (2) is fixed at its upper part to the mechanical device (I) at a point (5) and at its lower part to a return system at a point (6). The return device shown in Figs. I and 2 is made up of a tension spring (7) .But it can also be made up of a rubber bungee cord, a weight, or any other known device, without going beyond the framework of the invention.

Sur cet exemple de réalisation, le ressort de rappel (7) est fixé en un point (8) de la crépine (9) comprenant un système anti-retour, illustré sur ces figures par un boulet (10).  In this exemplary embodiment, the return spring (7) is fixed at a point (8) of the strainer (9) comprising a non-return system, illustrated in these figures by a ball (10).

Sur la tige de commande (2) sont fixés, à une eertaine distance les uns des autres, des pistons-clapets (II). On the control rod (2) are fixed, at a distance from each other, valve pistons (II).

L'originalité de ces pistons-clapets (II) sera mise en évidence sur les Fig. 3,4 et les Fig. 5,6,7,8. Ces pistons clapets (II) mus d'une manière alternative par l'action de va et vient de la tige de commande (2) coulissent dans un tube de pompage (12) constitué dans cet exemple de réalisation par un tuyau semi-rigide en matière plastique, tel que ceux.uti- lisés en irrigation ou en adduction d'eau, mais il peut autre également constitué par un tuyau en caoutchoute ou autre élas tolère armé ou non. The originality of these valve pistons (II) will be highlighted in Figs. 3,4 and Figs. 5,6,7,8. These valve pistons (II) moved in an alternative manner by the action of coming and going from the control rod (2) slide in a pumping tube (12) constituted in this embodiment by a semi-rigid pipe in plastic material, such as those used in irrigation or in water supply, but it may also be constituted by a rubber hose or other elas tolerates armed or not.

Sur la Fig. I : Par l'action du dispositif (I) la tige de commande (2) se laisse rappeler par le ressort (7) en entrainant son train de pistons-clapets (II) vers le bas de l'installation. Dans ce sens, les pistons-clapets (II)laissent passer l'eau figurée à leur niveau par les petites flèches les
traversant. Le boulet (10) est plaqué sur le siège de la crépine (9) et l'eau ne peut donc pas sortir du tube de pompage
(12).In Fig. I: By the action of the device (I) the control rod (2) can be recalled by the spring (7) by driving its train of piston-valves (II) towards the bottom of the installation. In this sense, the valve pistons (II) allow the water shown at their level to pass through the small arrows
crossing. The ball (10) is pressed against the seat of the strainer (9) and the water cannot therefore come out of the pumping tube
(12).

Sur la Fig. 2 : Par'l'action contraire, le dispositif mécantique (1) fait remonter la tige de commande (2). Celle-ci entraine son train de pistons-clapets (il vers le haut ainsi
ainsi que la masse d'eau comprise entre ces pistons-clapets (11).In Fig. 2: By the opposite action, the mecanic device (1) raises the control rod (2). This drives its piston piston train (it upwards as well
as well as the mass of water between these valve pistons (11).

L'eau repoussée vers le haut s'écoule suivant la flèche noire (13) tandis que l'effet de succion provoquée par la remontée du piston-clapet inférieur (11') aspire l'eau à traversa crépine (9) suivant les flèches noires (14). The water pushed upwards flows along the black arrow (13) while the suction effect caused by the ascent of the lower valve piston (11 ') sucks the water through the strainer (9) according to the arrows black (14).

Un des avantages de ce procédé multi-pistons consiste à ne faire. subir comme pression à chacun des pistons-clapets ( que la pression de la colonne d'eau le sé-parant du piston immédiatement supérieur, et ainsi éviter la pression totale de la colonne d'eau de l'installation par le nombre de pistons clapets (II) espacés sur 1a tige de commande (2). One of the advantages of this multi-piston process is to do. undergo as pressure at each of the valve pistons (as the pressure of the water column separates it from the immediately higher piston, and thus avoid the total pressure of the water column of the installation by the number of valve pistons (II) spaced on the control rod (2).

Sur la. fig. 3 et la Fig. 4, l'on distingue la tige de commande (2) concrétisant l'axe longitudinal du tube de pompage
(12) - Représenté en coupe sur ces vues - suivant le mode de réalisation particulier illustrant ce brevet, le piston-clapet
(1I) est constitué de deux demi parties similaires, boulonnées ensemble autour de la tige de commande (2) par des boulons (15) renforcés par des contre-plaquettes (16). On the. fig. 3 and FIG. 4, there is the control rod (2) embodying the longitudinal axis of the pumping tube
(12) - Represented in section on these views - according to the particular embodiment illustrating this patent, the piston-valve
(1I) consists of two similar half-parts, bolted together around the control rod (2) by bolts (15) reinforced by counter-inserts (16).

Ces pistons-clapets ont donc dans cet exemple non limitatif de réalisation, deux lèvres souples (17) servant de clapet à un ensemble de barettes de centrage (18) destiné à guider le piston-clapet dans ses mouvements de va et vient à l'in- térieur du tube de pompage (12). These piston-valves therefore have in this nonlimiting example of embodiment, two flexible lips (17) serving as a valve to a set of centering bars (18) intended to guide the piston-valve in its back and forth movements. inside the pumping tube (12).

Sur la Fig. 3 - Détail de la Fig. 1 - le piston-clapet
(11) descend - flèches blanches (I9) - L'eau bloquée en bas par le boulet (10) ne peut redescendre. Elle exerce alors une pression sous les lèvres(17), les soulève et traverse alors le piston-clapet (II) en suivant les flèches noires (20).In Fig. 3 - Detail of Fig. 1 - the piston-valve
(11) descends - white arrows (I9) - The water blocked at the bottom by the ball (10) cannot descend. It then exerts pressure under the lips (17), lifts them up and then crosses the piston-valve (II) following the black arrows (20).

Sur la Fi. 4.- Détail de la Fig. 2 - le piston=elapet remonte - Flèches blanches (21) - L'eau exerce une pression sur les faces supérieures des lèvres (17) suivant les flèches noires (22) et ne pouvant pas passer dans ce sens, temonte avec celui-ci vers la surface. On the Fi. 4.- Detail of Fig. 2 - the piston = elapet goes back up - White arrows (21) - The water exerts a pressure on the upper faces of the lips (17) following the black arrows (22) and being unable to pass in this direction, temonte with this one towards the surface.

Sur la Fig. 5, l'on voit en élévation une variante de réalisation de piston-clapet en matière plastique, toujours conçue suivant le principe d'assemblage de deux parties semblables. In Fig. 5, there is seen in elevation an alternative embodiment of the plastic piston-valve, still designed according to the principle of assembling two similar parts.

La Fig. 6 - vue de dessus de cette variante - nous montre l'orifice (23) qui permet à l'eau de passer du bas vers le haut de la languette d'obturation (24) destinée à clore l'ori- fice (23) de l'autre demi-piston accolé à celui-ci. Fig. 6 - top view of this variant - shows us the orifice (23) which allows water to pass from the bottom to the top of the closure tab (24) intended to close the orifice (23) of the other half-piston attached to it.

La Fig. 7 représente une coupe de la Fig. 5 à travers l'axe du trou d'obturation (23). Fig. 7 shows a section of FIG. 5 through the axis of the closure hole (23).

Sur la Fig. 8, le piston clapet fonctionne comme sur la
Fig. 3 - étail de la Fig. I - Le piston-clapet (II) descend - Flèches blanches (19) - L'eau, bloquée en bas par le boulet(10) ne peut redescendre. Elle exerce une pression sous les languettes d'obturation (24) , les soulève et traverse alors le pistonclapet (11) 'par les orifices (23) en suivant les flèches noires (25). In Fig. 8, the valve piston operates as on the
Fig. 3 - detail of FIG. I - The piston-valve (II) goes down - White arrows (19) - The water, blocked at the bottom by the ball (10) cannot go back down. It exerts pressure under the shutter tabs (24), lifts them up and then crosses the valve piston (11) 'through the orifices (23) following the black arrows (25).

Claims (7)

R E V E N D I C A T I ü N S  R E V E N D I C A T I ü N S I. Ensemble de pompage caractérisé par l'utilisation d'un tube semi-rigide en matière plastique ou en caoutchoue ( armé ou non ) dans lequel va et vient, à l'aide d'une tige de commande, un train de pis-tons munis chacun d'un dispositif anti-retour. I. Pumping assembly characterized by the use of a semi-rigid plastic or rubber tube (reinforced or not) in which comes and goes, using a control rod, a train of pistons. tones each equipped with a non-return device. 2. Ensemble de pompagesuivant revendication I, caractérisé par une tige de commande constituée par un câble métallique (gainé ou non), un jonc en matière plastique ou une tige métallique ,en un ou plusieurs morceaux. 2. Pump assembly according to claim I, characterized by a control rod constituted by a metal cable (sheathed or not), a plastic rod or a metal rod, in one or more pieces. 3. Ensemble de pompage suivant revendication I ou 2, caractérisé par un système de rappel vers le bas de la tige de commande munie de son train de pistons, par exemple poids sandow en. caoutchouc, ou un ressort métallique. 3. Pumping assembly according to claim I or 2, characterized by a return system towards the bottom of the control rod provided with its train of pistons, for example bungee cords. rubber, or a metal spring. 4. Ensemble de pompage suivant revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les pistons destinés à être fixés sur latige de commande sont munis d'un dispositif d'étanchéité qui frotte sur la paroi interne du tube de pompage et d'un ou plusieurs clapets permettant le passage de liteau de bas en haut, et d'un système de fixation pour l'assujettir à la tige de commande. 4. Pumping assembly according to claim 1 or 2 characterized in that the pistons intended to be fixed on the control rod are provided with a sealing device which rubs on the internal wall of the pumping tube and with one or more valves allowing the passage of batten from bottom to top, and a fixing system to secure it to the control rod. 5. Ensemble de pompage suivant revendieation I ou 2 caractérisées en ce que les pistons destinés à être fixés à la tige de commande sont des pistons-clapets fabriqués en deux parties semblables et complémentaires. Ces deux demi-pistons sont assemblés sur la tige de commande , par exemple, à l'aide de vis ou de boulons. 5. Pumping assembly according to revendieation I or 2 characterized in that the pistons intended to be fixed to the control rod are piston-valves manufactured in two similar and complementary parts. These two half-pistons are assembled on the control rod, for example, using screws or bolts. 6. Ensemble de pompage selon revendication 5 caractérisé en ce que chaque demi-piston est muni d'une lèvre souple prenant appui sur l'autre demi-piston, obturant de la sorte les deux fentes diamétralement opposées par lesquelles l'eau ne peut redescendre et pouvant facilement se soulever et permettre le passage de lteau du bas vers le haut. 6. Pumping assembly according to claim 5 characterized in that each half-piston is provided with a flexible lip bearing on the other half-piston, thereby closing the two diametrically opposite slots through which the water cannot descend and can easily lift and allow the passage of water from the bottom to the top. La partie de ces lèvres formant clapet en contact avec la paroi interne du tube de pompage semi-rigide forme joint d'étanchéité et permet une certaine ovalisation. Ainsi la partie périphérique du piston formant joint d'-étanchéité reste en contact avec la paroi interne du tube de pompage, malgré l'ovalisation prévisible de celui-ci. The part of these lips forming a valve in contact with the internal wall of the semi-rigid pumping tube forms a seal and allows a certain ovalization. Thus the peripheral part of the piston forming a seal remains in contact with the internal wall of the pumping tube, despite the foreseeable ovalization of the latter. 7. Ensemble de pompage selon revendication 5 caractérisé en ce que chaque demi-piston est muni d'une languette d'obturation souple qui prend appui sur les bords de l'orifice d l'autre demi-piston, obstruant ainsi ces orifices par lesquels l'eau ne peut redescendre. Par contre, lors de la descente du piston d-ans le tube de pompage, ces deux languettes peuvent facilement se soulever et permettre le passage vers le haut.  7. Pumping assembly according to claim 5 characterized in that each half-piston is provided with a flexible closure tongue which bears on the edges of the orifice of the other half-piston, thereby obstructing these orifices through which the water cannot go down. On the other hand, when the piston descends in the pumping tube, these two tabs can easily be lifted and allow passage upwards.
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