FR2615569A1 - SOLAR AUTONOMOUS ATMOSPHERIC PUMP - Google Patents
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Abstract
Description
La préceinte invention consiste a realiser une pompe atmosphérique solaire autonome destinee å l'exhaure de
l'eau pour la consommation ou l'irrigation sous des climats
méditérranéens ou tropicaux, bien ensoleilles, ceci A
n importe quelle profondeur, entre les niveaux : - t metre a
- 200 Mètres et meme plus théoriquement, soit dans des
puits, forages OU en bordure littorale en toute région
notamment désertique, pour peu qu une nappe phréatique ou
rivière souterraine ou point d'eau quelconque à remonter
existe.The pre-invention consists in producing an autonomous solar atmospheric pump intended for the dewatering of
water for consumption or irrigation in climates
Mediterranean or tropical, very sunny, this A
any depth, between levels: - t meter a
- 200 meters and even more theoretically, either in
wells, boreholes OR in littoral border in any region
particularly desert, provided that a groundwater or
underground river or any water source to wind up
exist.
Le principe est une application relative aux gaz
parfaits, suivant l'équation d'état des ga de CLAPEYRON
P.V.= n.R.T. utilisant la pression que peut exercer de la
vapeur saturée à une température T correspondante et
produite.The principle is a gas application
perfect, following the equation of state of the ga of CLAPEYRON
PV = nRT using the pressure that can exert
saturated steam at a corresponding temperature T and
produced.
L'invention se compose donc d'un tube (l > ) appelé
: " ballast " de longueur supérieure a la profondeur a
atteindre, soude, ou bridé aux jonctions en cas de raccords,
selon les techniques utilisées par les pétroliers, en acier,
cuivre, et généralement en tous matériaux- conducteurs de
chaleur, susceptibles de résister A de fortes pressions
externes ( Mouvements de terrain et abrasion ), et/ou,
internes (gaz). Le dimensionnement étant adapté aux conditions de profondeur requises, aux conditions
climatologiques et aux besoins en débit.The invention therefore consists of a tube (1>) called
: "ballast" of length greater than depth a
reach, weld, or flange at the joints in case of connections,
according to the techniques used by oil tankers, in steel,
copper, and generally in all materials-drivers of
heat, likely to withstand strong pressures
external movements (ground movements and abrasion), and / or,
internal (gas). The dimensioning being adapted to the required depth conditions, the conditions
climate and flow requirements.
Le tub@@ ou ballast, (2) de diamètre variable. The tub @@ or ballast, (2) of variable diameter.
souvent adapté aux conditions du forage, a partir de 100
mm. et de longueur appropriee suivant les cas, est ferme a
chaque extrémité ( 3 ) par des calottes semi sphériques
bridées ou soudées qui le rendent totalement étanche A la
vapeur, et susceptible de résister a une pression maximum de 30 bars.often adapted to drilling conditions, from 100
mm. and of appropriate length as the case may be, is closed
each end (3) by semi-spherical caps
flanged or welded which makes it completely watertight
steam, and capable of withstanding a maximum pressure of 30 bar.
La calotte du haut comporte ( 4 ) à son pale : une ouverture, là aussi variable, quant au diamètre, destinée a recevoir un petit tube ( 5 ) : entree/sortie , diamètre moyen de 40 mm et de longueur moyenne : 300 à 500 mm, pouvant supporter les memes contraintes que le ballast quant a la qualité des raccords. The upper cap has (4) its blade: an opening, also variable in diameter, for receiving a small tube (5): input / output, average diameter of 40 mm and average length: 300 to 500 mm, able to withstand the same constraints as the ballast on the quality of the fittings.
L'extrémitè extérieure du petit tube, destiné à etre immergé. ( ) sera protégé par une crépine fixe, ou flottante si l'on peut prévoir l'étiage des eaux. The outer end of the small tube, intended to be immersed. () will be protected by a fixed strainer, or floating if it is possible to predict the low water level.
La crépine sera elle meme protégée, par une armure en matière plastiquer a cet endroit perforée, ( 7 ) servant au recvuvrement d'une partie du ballast ( 8 ) aux fins de retenir l'isolant ( 9 ) en verre cellulaire incorporé, qui augmentera donc le diamètre final hors tout d'au moins 100 m/m > en fonction du coefficient d'isolation recherché dans la partie enterrée ( 10 10 ). ). The strainer will itself be protected by a plastic weave at this perforated location, (7) used for recouvuvrement part of the ballast (8) for the purpose of retaining the insulation (9) incorporated cellular glass, which will increase therefore the overall final diameter of at least 100 m / m> as a function of the desired insulation coefficient in the buried part (10 10). ).
A l'autre extrémité du petit tube, c'est A dire dans la partie intérieure du ballast ( 11 ), une soupape anti-retour, commande ( 12 ) par un flotteur lui meme solidaire d'un autre flotteur légèrement inférieur au diamètre du tube ( 36 ) destine à séparer les deux fluides, laissera entrer l'eau jusqu'à un niveau de consigne déterminé, sous la pression de la nappe d'eau ( 13 ). At the other end of the small tube, ie in the inner part of the ballast (11), a non-return valve, control (12) by a float itself secured to another float slightly less than the diameter of the tube (36) intended to separate the two fluids, will let the water to a specified set point under the pressure of the water table (13).
Cette soupape anti-retour peut avantageusement etre remplacée par une electro vanne commandée par des capteurs si l'on peut disposer d'une source d'énergie electrique, meme faible, comme par exemple l'utilisation de photopiles. ( 14
L'autre extrémité du ballast, elle, est destinee à sortir de terre de l'ordre de 3 a 5 mètres en moyenne verticalement ( 15 ) > ou avec une inclinaison (16 ) correspondant å une meilleure optimisation de l'insolation, en fonction des impératifs thermodynamiques au niveau des échanges de températures souhaités.This non-return valve can advantageously be replaced by an electro valve controlled by sensors if one can have a source of electrical energy, even low, such as the use of photocells. (14
The other end of the ballast, it is destined to come out of the earth of the order of 3 to 5 meters on average vertically (15)> or with an inclination (16) corresponding to a better optimization of the insolation, according to thermodynamic requirements at the level of the desired temperature exchanges.
Le ballast dans sa partie aérienne, comme pour la partie enterrée, est revetu de coquilles en verre cellulaire, servant cette fois, non plus d'isolant, ( 17 mais d'absorbeur de lumière grace A ses propriétés satisfaisantes de " corps noir "- une peinture noire spéciale haute température recouvre ( 18 ), en outre, la surface de ce verre cellulaireS pour la partie aérienne augmentant ainsi les effets d'absorption d spectre solaire. The ballast in its aerial part, as for the buried part, is coated with cellular glass shells, this time serving, not anymore of insulator, but of light absorber thanks to its satisfactory properties of "black body" - a special high temperature black paint covers (18), in addition, the surface of this cellular glass for the aerial part thus increasing the effects of solar spectrum absorption.
Dans les pays extremement chauds, on pourra utilement, s'abstenir de placer ce verre cellulaire pour la partie aérienne, un simple badigeon de la peinture spéciale noire sur la coque du ballast sera suffisant. In countries extremely hot, we can usefully refrain from placing this cellular glass for the aerial part, a simple wash of the special black paint on the hull of the ballast will be sufficient.
A fleur de peau sur la coque ou sur le verre cellulaireS sera disposé ( 19 ), en dessous de la mi hauteur, un tube de cuivre noirci lui aussi, de petit diamètre intérieur, environ 12 mm > et convenablement torsadé pour qu'il n'y ait pas de problème de point bas, afin de favoriser une gravitation maximum de la vapeur qui se formera dedans. Ce serpentin de cuivre aura une longueur de 75 å 100 mètres, soit une contenance de : 7 à 12 litres d'eau, une des extrémités de cet échangeur etant reliee à une cuve de grande contenance ( 20 ) environ 1 m3 d'eau, alimentée par le trop plein de la pompe atmosphérique, et qui devra etre amorcée le jour de la mise en route.Cette cuve ou " tank " sera placée telle que son niveau d'eau soit à mi hauteur de la couronne de cuivre pour que celle ci soit toujours a moitie remplie ( 21 )ou qu'en cas de baisse inopinée du niveau dans le tank il y ait quand meme un peu d'eau dans la couronne. ( 22 ). Un clapet spécial sur le raccord ( 24 ) , bloque la provision d'ean du serpentin jusqu'à optent ion de la pression soulsaitee dans le ballast, pour s'ouvrir a nouveau et réalimenter le bouilleur. On the hull or on the cellular glass there will be placed (19), below the mid-height, a blackened copper tube too, of small internal diameter, approximately 12 mm> and suitably twisted so that it can not There is no problem of low point, to favor a maximum gravitation of the vapor which will be formed in it. This copper coil will have a length of 75 to 100 meters, ie a capacity of: 7 to 12 liters of water, one of the ends of this exchanger being connected to a tank of large capacity (20) about 1 m3 of water, fueled by the overflow of the atmospheric pump, and which must be initiated on the day of start.Cette tank or "tank" will be placed such that its water level is halfway up the copper crown so that the it is always half full (21) or in case of unexpected drop in the tank level there is still some water in the crown. (22). A special valve on the fitting (24) blocks the supply of ean from the coil until the pressure of the ballast is opted for, to open again and replenish the boiler.
L'autre extrémité -du tube de cuivre sera introduite avec les précautions de résistance deja décrites dans le haut du ballast a environ 50 cm du pole sur le coté le plus accessible par une réservation ( 23 ). The other end of the copper tube will be introduced with the resistance precautions already described in the top of the ballast about 50 cm from the pole on the most accessible side by a reservation (23).
Enfin toute la partie aérienne du ballast sera ensachée dans un film plastique spécial longue durée de 30 ou 65 microns d'épaisseur, très transparent au spectre solaire, sauf dans l'infra rouge lointains ce qui assure déjà'un effet de serre optimisé. Cette enveloppe ou " manchon ", sera retenue par un système de cerceaux ( 24 ) créant une rigidité relative et permettant de s'éloigner de la paroi du ballast de quelques 70 mm ( 25 ) pour créer une lame d'air. Dans certaine région froide, mais ensoleillée, on pourra créer un deuxième manchon ( 26 )de diamètre légèrement supérieur : 60 mm, recouvrant le premier, ce qui évitera les déperditions calorifiques par suite des réémissions infra rouge du ballast et agira comme un isolant.Finally all the aerial part of the ballast will be bagged in a special long-lasting plastic film of 30 or 65 microns thick, very transparent to the solar spectrum, except in the far infrared which already ensures an optimized greenhouse effect. This envelope or "sleeve", will be retained by a system of hoops (24) creating a relative stiffness and to move away from the wall of the ballast a few 70 mm (25) to create a blade of air. In certain cold but sunny regions, a second sleeve (26) of slightly greater diameter: 60 mm, covering the former, may be created, which will prevent heat losses as a result of the infra red rebroadcasts of the ballast and act as an insulator.
Les extrémités du manchon seront ligaturées- sur coussins étanches, autour du tuyau d'entrée/sortie de 1 l'air ( 27 ) et du ballast ( 28 )
Le petit tuyau fixé sur le pole de l'extrémité aérienne du ballast servira à l'évacuation de la vapeur initialement introduite dans le ballast, pour la remise en équilibre du niveau d'eau a l'intérieur du ballast, en fin de cycle.The ends of the sleeve will be ligated onto sealed cushions around the inlet / outlet pipe of the air (27) and the ballast (28).
The small pipe attached to the pole of the aerial end of the ballast will be used to evacuate the steam initially introduced into the ballast, for the balancing of the water level inside the ballast, at the end of the cycle.
Une simple balle de ping pong reliée par une tringle rigide, soigneusement mesurée, ( 29 ) au flotteur de la chasse d'entrée de l'eau servira de clapet anti retour ( 30 ) résistant à la pression de 3n bars en position haute des lors qu'il y aura montée en pression et s'-ouvrant automatiquement des lors que le niveau du flotteur aura atteint sa course la plus basse, permettant ainsi le remplissage du ballast en eau et le renouvellement d'air pour l'abaissement de la température nécessaire à l'équilibre du système. a balle est introduite dans un conduit ( 31 ) tubulaire perforé pour laisser passer l'air, un peu plus grand que son diametre et se plaque sur la collerette d' un jeint pour l'étanchéité.( 32 ). Le conduit a une dimension au moins égale a la course du flotteur pour l'eau. A simple ping-pong ball connected by a rigid rod, carefully measured, (29) to the float of the water inlet flush will serve as a non-return valve (30) resistant to the pressure of 3n bars in the high position of the that there will be rise in pressure and opening automatically when the level of the float has reached its lowest run, thus allowing the filling of the water ballast and the renewal of air for the lowering of the temperature necessary to balance the system. The ball is introduced into a perforated tubular conduit (31) to allow the air to pass, a little larger than its diameter, and to fit on the collar of a jeint for sealing (32). The conduit has a dimension at least equal to the stroke of the float for water.
Un autre flotteur ( 36 ) isolant, spécialement conçu pour séparer le front d'eaux du volume " gaz vapeur et rendu étanche, coulissera le long de la paroi à l'intérieur du ballast. Ce dispositif permettra d'isoler les températures respectives du gaz chaud et de l'eau plus froide, évitant ainsi une condensation excessive de la vapeur interne. Another insulating float (36), specially designed to separate the water front from the vapor-gas volume and sealed, will slide along the wall inside the ballast.This device will isolate the respective temperatures of the gas. hot and cooler water, thus avoiding excessive condensation of internal steam.
Le système décrit si-dessus est autonome et fiable, néanmoins si l'on peut disposer d'energie electrique éventuellement par photopiles, rien n'empecherait sa robotisation par electro vannes et régulation appropriée avec pressostat et moteur d'asservissement. The system described above is autonomous and reliable, nevertheless if we can have electrical energy possibly by solar cells, nothing would prevent its robotization by electro valves and appropriate regulation with pressure switch and servo motor.
On aura compris la marche de l'ensemble quand on saura qu'un tuyau de diamètre relativement petit de l'ordre de 20 à 40 mm suivant le dimensionnement de 1'installation, sortant de la base du ballast ( 33 ) bien en dessous du niveau de étiage des eaux, près de la calotte inférieure et longeant- comme les traceurs, la coque extérieure du ballast , ressortira au niveau du sol ( 34 )s > > d'où l'on verra sortir par éjections saccadées, on fonction des montées en pression interne, une quantité d'eau qui devrait atteindre 8 m3/jour dont 1m3 environ récupéré par un trop plein, servira A la production de vapeur saturante nécessaire.Cette vapeur, qui en plus de la dilatation de l'air surchauffé par l'exposition du ballast au soleil, confinée dans l'enceinte du ballast, creera la pression nécessaire pour pousser l'eau du ballast vers le bas dans le conduit jusqu'a la chasser quantitativement en corrélation avec les puissances variables obtenues, dues a l'aléa solaire. It will be understood the progress of the assembly when it will be known that a relatively small diameter pipe of the order of 20 to 40 mm depending on the dimensioning of the installation, leaving the base of the ballast (33) well below the low water level, near the lower cap and along - like the tracers, the outer shell of the ballast, will emerge at ground level (34) s>> from which we will see out by jerky ejections, we function of mounted in internal pressure, a quantity of water which should reach 8 m3 / day of which approximately 1 m3 recovered by an overflow, will be used for the production of saturating steam necessary. This steam, which in addition to the expansion of the air superheated by the exposure of the ballast to the sun, confined within the ballast enclosure, will create the pressure necessary to push the ballast water downward into the channel until it is quantitatively driven out in correlation with the variable powers obtained, due to the solar hazard.
Quand on connait les problèmes que posent la faim dans le monde " pratiquement toujours liés au manque d'eau qui sévit sur la terre et qui manquera toujours plus å cause des effets démographiques il parait intéressant. de penser que cette invention apportera sa contribution efficace a l'exhaure de 1'eau, en concurrence certaine avec les systèmes de pompage contraignants adaptés mais onéreux dèjà existants tels que ceux nécessitant un apport d'énergie importants ou des transports lointains et des servitudes peu adaptés aux sites tropicaux : déserts, savanes...A noter que le rapport cout dtinstallation, en utilisant des photopiles, pour le meme effet diurne, représente 10 fois le cout d'une installation qui utiliserait la POMPE AUTONOME
ATMOSPHERIQUE SOLAIRE, et que probablement elle intéressera des petits hameaux de brousse pour les usages domestiques ou des agriculteurs en quete d'irrigation indispensable. Des nomades meme, pourraient avoir de grandes satisfactions s'ils pouvaient trouver des points d'eau bien alimentés et autonomes, puisque sans surveillance.When we know the problems posed by hunger in the world, which are almost always linked to the lack of water on the earth and which will always be lacking because of the demographic effects, it seems interesting to think that this invention will make an effective contribution to the exhaure of the water, in definite competition with the constraint pumping systems adapted but expensive already existing such as those requiring an important contribution of energy or distant transport and servitudes little adapted to the tropical sites: deserts, savannas .. It should be noted that the cost of installation, using solar cells, for the same diurnal effect, represents 10 times the cost of an installation that uses the AUTONOMOUS PUMP.
SOLAR ATMOSPHERIC, and probably will interest small hamlets of bush for domestic use or farmers in search of irrigation essential. Even nomads, could have great satisfactions if they could find water well fed and autonomous, since without supervision.
n noter qu'un jeu de batterie de ballasts contigus ( 35 ) permettrait de relever l'eau par paliers pour peu que l'on ne dispose pas dans un ballast de grande profondeur d'une force de pression suffisante pour ejecter l'eau a la surface. Dans ce cas l'exhaure de l'eau passerait par plusieurs ballasts judicieusement étalonnes pour que le dernier et le moins profond soit celui qui permette å l'eau d'atteindre la surface. It should be noted that a set of contiguous ballast batteries (35) would allow the water to be raised in stages, provided that a deep pressure ballast of sufficient depth is not available to eject the water at a sufficient depth. the surface. In this case the exhaure of the water would pass through several ballast judiciously calibrated so that the last and shallow is that which allows the water to reach the surface.
L'entretien et la maintenance de l'appareil sont inexistants, exceptés dans le cas d'adjonctions électriques, on notera avec intéret que le tube mis en place, pourrait servir en cas de nécessité de remplacement, de cuvelage du forage, et permettre la réintroduction d'un nouveau ballast après avoir défoncé au trépan le fond difficilement accessible, de celui, devenu obsolète. The maintenance and the maintenance of the apparatus are non-existent, except in the case of electrical additions, it will be noted with interest that the tube put in place, could serve in case of necessity of replacement, casing of the drilling, and to allow the reintroduction of a new ballast after breaking down the hard-to-reach bottom of the one that has become obsolete.
La planche I reflète les différentes descriptions ri-dessusb avec
Fig. I Le ie principe général
Fig. 2 : La position inclinée ( 16 )
Fig. 3 : Le système en batterie ( 35 ). Plate I reflects the different descriptions above with
Fig. I The general principle
Fig. 2: The inclined position (16)
Fig. 3: The battery system (35).
On notera sor la planche II ( ( Une seule figure ), l'amélioration en variante qui peut etre apportée au rendement général, ceci grace a une mi se en @euvre, néanmoins plus délicate, si la "plateforme " de séparation isolante (planche 1 - 36 ), rendue parfaitement étanche sur sa périphérie, par exemple par des presse-étoupes prets, cependant, à glisser, le long de la paroi du ballast dés lors que la pression augmentera, est doublée par une fixation similaire sur la tige ( 29 ), au niveau du ballast qui entre en terre ( 3 !- la première étant toujours au nivear de l'eau ou presque. L'ensemble constituant un piston
( 5 ) isolant par lui meme puisqu'il contient de l'air emprisonné, plus froid certes, mais n'ayant pas d'influence, sur la partie chaude, c'est à dire aérienne du ballast, là o justment le volume de l'air plus rduit cette fois augmentera plus vite en température, accélérant la durée du cycle2 puisque la pression nécessaire a l'exhaure de l'eau sera plus rapidement atteinte. We will note in plate II ((One figure only), the alternative improvement that can be made to the overall efficiency, this thanks to a mi se work, nevertheless more delicate, if the "platform" of insulating separation (plate 1 - 36), made perfectly tight on its periphery, for example by cable glands ready, however, to slide along the wall of the ballast as soon as the pressure increases, is doubled by a similar fixation on the rod ( 29), at the level of the ballast which enters the earth (3! - the first being always at the level of water or almost. The assembly constituting a piston
(5) insulating by itself since it contains trapped air, colder indeed, but having no influence, on the hot part, that is to say aerial ballast, where o just the volume of the reduced air this time will increase more quickly in temperature, accelerating the duration of the cycle2 since the pressure necessary for the exhaure of the water will be more quickly reached.
Claims (8)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AR | Application made for restoration | ||
DI | Inadmissibility of an action of restoration |