FR2624214A1 - Pump, particularly intended for pumping water from a well - Google Patents
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/06—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth
- F04B47/08—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps having motor-pump units situated at great depth the motors being actuated by fluid
Abstract
Description
La présente invention est relative aux pompes, destinées notamment à pomper l'eau d'un puits, ainsi qu'aux installations de pompage comportant application de telles pompes. The present invention relates to pumps, intended in particular to pump water from a well, as well as to pumping installations comprising the application of such pumps.
L'invention concerne plus particulièrement les pompes dont les moyens d'aspiration et de refoulement du fluide à pomper sont disposés au fond d'un trou de forage au voisinage de ce fluide, tandis que les moyens d'entraînement de ces moyens d'aspiration et de refoulement sont disposés sur le sol à la surface du puits et sont reliés à ces derniers par l'intermédiaire de moyens d'actionnement qui s 'étendent dans le trou de forage. The invention relates more particularly to pumps whose means for suction and delivery of the fluid to be pumped are arranged at the bottom of a borehole in the vicinity of this fluid, while the means for driving these suction means and discharge are arranged on the ground at the surface of the well and are connected to the latter by means of actuating means which extend into the borehole.
On connaît une pompe dont les moyens d'aspiration et de refoulement sont du type à piston et cylindre, le piston étant fixé à l'extrémité de la tringle d'actionnement s'étendant dans le trou de forage et relié à son extrémité opposée à des moyens d'entraînement susceptibles de déplacer cette tige en translation alternative dans le trou de forage. A pump is known, the suction and delivery means of the piston and cylinder type, the piston being fixed to the end of the actuating rod extending in the borehole and connected at its end opposite to drive means capable of moving this rod in alternative translation in the borehole.
Ce type de moyens d'actionnement qui met en oeuvre une tringle, présente les inconvénients de nécessiter des articulations susceptibles d'être peu résistantes ou d'être facilement grippées, par exemple, par du sable et de ne pas permettre son emploi dans un trou de forage incurvé, c'est-à-dire non rectiligne dans la mesure où les frottements développés dans un tel cas, seraient très importants. This type of actuating means which implements a rod, has the drawbacks of requiring joints which may be weak or be easily seized, for example, by sand and not allow it to be used in a hole. curved drilling, that is to say not rectilinear insofar as the friction developed in such a case would be very high.
Dans une autre pompe connue, les moyens d'aspiration et de refoulement comprennent une vessie élastique enfermée dans une chambre délimitée par un corps, cette dernière étant reliée à la nappe de fluide à pomper et à une conduite de refoulement par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour respectif. La vessie est reliée aux moyens d'entraînement prévus sur la surface à l'aide d'une canalisation qui s'étend dans le trou de forage. In another known pump, the suction and delivery means comprise an elastic bladder enclosed in a chamber delimited by a body, the latter being connected to the sheet of fluid to be pumped and to a delivery pipe by means of a respective check valve. The bladder is connected to the drive means provided on the surface by means of a pipe which extends into the borehole.
Ces moyens d'entraînement sont adaptés pour augmenter la pression d'un fluide, à l'intérieur de la vessie pour la faire ainsi gonfler à l'intérieur de la chambre et refouler le fluide pompé hors de cette dernière. La vessie se contracte ensuite sous l'action de sa propre force élastique, les moyens d'entraînement n'exerçant plus de pression, de façon à aspirer du fluide dans la chambre par l'intermédiaire du clapet anti-retour correspondant. These drive means are adapted to increase the pressure of a fluid inside the bladder so as to swell it inside the chamber and push the pumped fluid out of the latter. The bladder then contracts under the action of its own elastic force, the drive means no longer exerting pressure, so as to draw fluid into the chamber via the corresponding non-return valve.
De telles pompes ne fournissent cependant qu'un débit limité de fluide à environ 1,4 m3/h à 30m et environ 0,5m3/h à 80m de profondeur et les propriétés élastiques de la vessie sont susceptibles d'être altérées au cours du temps, ce qui diminue la fiabilité et la durée de vie de la pompe. However, such pumps only provide a limited flow of fluid at approximately 1.4 m 3 / h at 30 m and approximately 0.5 m 3 / h at 80 m deep and the elastic properties of the bladder are liable to be altered during time, which decreases the reliability and service life of the pump.
Afin de remédier à ces inconvénients, l'invention a pour but de fournir une pompe résistante, fiable et économique qui soit susceptible de délivrer un débit important de fluide pompé et qui permette son installation dans un trou de forage non rectiligne. In order to remedy these drawbacks, the invention aims to provide a resistant, reliable and economical pump which is capable of delivering a large flow of pumped fluid and which allows its installation in a non-rectilinear borehole.
A cet effet, l'invention a pour objet une pompe, notamment destinée à pomper l'eau d'un puits, comprenant des moyens d'aspiration et de refoulement du fluide pompé, reliés à une conduite de refoulement, des moyens d'actionnement de ces moyens d'aspiration et de refoulement, et des moyens d'entrainement des moyens d'actionnement, caractérisée en ce que les moyens d'aspiration et de refoulement sont du type å piston et cylindre et en ce que les moyens d'actionnement de ces derniers sont hydrauliques. To this end, the subject of the invention is a pump, in particular intended to pump water from a well, comprising means for suction and delivery of the pumped fluid, connected to a delivery pipe, actuation means of these suction and discharge means, and means for driving the actuation means, characterized in that the suction and discharge means are of the piston and cylinder type and in that the actuation means of these are hydraulic.
Suivant d'autres caractéristiques
- Les moyens d'aspiration et de refoulement sont à double effet.According to other characteristics
- The suction and discharge means are double-acting.
- moyens d'aspiration et de refoulement comprennent ur. cylindre dans lequel sont montés coulissants deux pistons solidaires et espacés l'un de l'autre, des moyens de fermeture de cylindre étant prévus entre les deux pistons de telle façon que quatre chambres soient délimitées à l'intérieur du cylindre, deux chambres extérieures étant situées chacune au voisinage d'une extrémité correspondante du cylindre et deux chambres inférieures étant situées chacune entre un piston correspondant et les moyens de fermeture et en ce que deux chambres sont reliées aux moyens d'actionnement hydrauliques, les deux autres chambres étant reliées chacune, d'une part, à un conduit de refoulement dans lequel est interposé un premier clapet anti-retour et, d'autre part, à un conduit d'aspiration dans lequel est interposé un deuxième clapet anti-retour, les conduits de refoulement étant reliés à une conduite de refoulement. - suction and discharge means include ur. cylinder in which two integral pistons are slidably mounted and spaced from one another, cylinder closing means being provided between the two pistons so that four chambers are delimited inside the cylinder, two outer chambers being each located in the vicinity of a corresponding end of the cylinder and two lower chambers being each located between a corresponding piston and the closing means and in that two chambers are connected to the hydraulic actuation means, the two other chambers being each connected, on the one hand, to a discharge conduit in which is interposed a first non-return valve and, on the other hand, to a suction conduit in which is interposed a second non-return valve, the discharge conduits being connected to a discharge line.
- Les moyens d'entraînement comprennent un deuxième cylindre à l'intérieur duquel est monté coulissant un deuxième piston, ce dernier délimitant deux chambres à l'intérieur du cylindre associé, ces deux chambres étant reliées chacune à une canalisation correspondante des moyens d'actionnement. - The drive means comprise a second cylinder inside which a second piston is slidably mounted, the latter delimiting two chambers inside the associated cylinder, these two chambers each being connected to a corresponding pipe of the actuating means .
- Les moyens d'aspiration et de refoulement comportent un cylindre dans lequel un piston est monté coulissant entre deux joints annulaires espacés traversés chacun par une partie d'extrémité du piston, ces joints annulaires associés au cylindre délimitant deux chambres extérieures reliées aux moyens d'actionnement hydraulique et logeant chacune une extrémité de la tige de piston et ces joints délimitant éga lement deux chambres intérieures reliées à la conduite de refoulement. - The suction and discharge means comprise a cylinder in which a piston is slidably mounted between two spaced-apart annular seals each traversed by an end part of the piston, these annular seals associated with the cylinder delimiting two external chambers connected to the means of hydraulic actuation and each housing one end of the piston rod and these seals also delimiting two interior chambers connected to the discharge pipe.
- Les moyens d'aspiration et de refoulement comportent une tuyauterie centrale communiquant avec la conduite de refoulement et entourée d'un cylindre mobile lui-même entouré d'un cylindre fixe dans lequel il coulisse, le cylindre fixe ayant une extrémité obturant la tuyauterie centrale et une extrémité entourant cette tuyauterie centrale, l'espace compris ente la tuyauterie centrale et le cylindre mobile étant divisé en deux chambres intérieures reliés aux moyens d'actionnement, l'espace extérieur au cylindre mobile compris dans le cylindre extérieur étant divisé en deux chambres extérieures chacune étant reliée d'une part à la tuyauterie centrale et d'autre part au fluide à pomper par l'intermédiaire de clapets. - The suction and discharge means comprise a central pipe communicating with the discharge pipe and surrounded by a movable cylinder itself surrounded by a fixed cylinder in which it slides, the fixed cylinder having one end closing the central pipe and one end surrounding this central piping, the space between the central piping and the movable cylinder being divided into two interior chambers connected to the actuation means, the space outside the movable cylinder included in the exterior cylinder being divided into two chambers external each being connected on the one hand to the central piping and on the other hand to the fluid to be pumped by means of valves.
- Le deuxième piston est fixé entre deux parties de tige qui s'étendent axialement dans le cylindre, une partie de tige traversant un joint annulaire pour être reliée, à son extrémité opposée du piston, à des moyens moteurs et l'autre partie de tige se prolongeant à l'intérieur du cylindre à travers un joint annulaire dans lequel elle coulisse de façon à égaliser les volumes de fluide déplacés chacun par un côté respectif du piston. Des moyens pour compenser les pertes de fluide des moyens d'actionnement sont en outre prévus. - The second piston is fixed between two parts of rod which extend axially in the cylinder, a part of rod passing through an annular seal to be connected, at its opposite end of the piston, to motor means and the other part of rod extending inside the cylinder through an annular seal in which it slides so as to equalize the volumes of fluid each displaced by a respective side of the piston. Means for compensating for the losses of fluid from the actuating means are also provided.
- Les moyens d'actionnement, les moyens d'aspiration et de refoulement et la conduite de refoulement, ont une dimension telle et sont disposés de telle façon qu'ils présentent ensemble un encombrement transversal suffisamment réduit pour s'étendre dans un trou de forage classique. - The actuating means, the suction and delivery means and the delivery pipe, have such a dimension and are arranged in such a way that they together have a transverse size which is sufficiently small to extend into a borehole classic.
- Au moins une partie des moyens d'actionne ment et de la conduite de refoulement, est squple de façon à ce que ces moyens et cette conduite puissent être introduits dans un trou de forage incurvé. - At least a part of the actuation means and of the discharge pipe, is squple so that these means and this pipe can be introduced into a curved borehole.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.1 est une vue d'ensemble schématique d'une installation de pompage mettant en oeuvre une pompe de l'invention
- la Fig.2 est une vue schématique partielle, illustrant les moyens moteurs de la pompe de la Fig.1
- la Fig.3 est une vue schématique, à plus grande échelle, des moyens d'aspiration et de refoulement de la Fig.l ; ;
- la Fig.4 est une vue schématique, en coupe transversale, à plus grande échelle, d'un trou de forage dans lequel est disposée la pompe de la Fig.1, cette coupe étant prise dans la partie inférieure du trou au niveau des moyens d'aspiration et de refoulement de la pompe
- la Fig.5 est une vue schématique partielle, à plus grande échelle, des moyens d'actionnement, d'entraînement et moteurs de la Fig.1
- la Fig.6 est une vue schématique d'un deuxième mode de réalisation des moyens d'aspiration et de refoulement
- la Fig. 7 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation des moyens d'aspiration et de refoulement;
- la Fig. 8 est une vue schématique d'un quatrième mode de réalisation des moyens d'aspiration et de refoulement;;
- la Fig. 9 est une vue schématique, illustrant un deuxième mode de réalisation des moyens moteurs de la pompe de l'invention
- la Fig. 10 est une vue schématique, illustrant un troisième mode de réalisation des moyens moteurs ; et
- la Fig. 11 est une vue schématique, illustrant un deuxième mode de réalisation des moyens d'entraînement de la pompe de l'invention;
- la Fig. 12 est une vue schématique d'un troisième mode de réalisation des moyens d'entrainement de la pompe selon l'invention;
- la Fig. 13 est une vue schématique d'uh quatrième mode de réalisation des moyens d'entraînement de la pompe selon l'invention.The invention will be better understood on reading the description which follows, of various embodiments given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which
- Fig.1 is a schematic overview of a pumping installation using a pump of the invention
- Fig.2 is a partial schematic view illustrating the motor means of the pump of Fig.1
- Fig.3 is a schematic view, on a larger scale, of the suction and discharge means of Fig.l; ;
- Fig.4 is a schematic view, in cross section, on a larger scale, of a borehole in which is arranged the pump of Fig.1, this section being taken in the lower part of the hole at the level of pump suction and discharge means
- Fig.5 is a partial schematic view, on a larger scale, of the actuation, drive and motor means of Fig.1
- Fig.6 is a schematic view of a second embodiment of the suction and discharge means
- Fig. 7 is a schematic view of a third embodiment of the suction and delivery means;
- Fig. 8 is a schematic view of a fourth embodiment of the suction and discharge means ;;
- Fig. 9 is a schematic view illustrating a second embodiment of the motor means of the pump of the invention
- Fig. 10 is a schematic view illustrating a third embodiment of the drive means; and
- Fig. 11 is a schematic view illustrating a second embodiment of the drive means of the pump of the invention;
- Fig. 12 is a schematic view of a third embodiment of the drive means of the pump according to the invention;
- Fig. 13 is a schematic view of a fourth embodiment of the drive means of the pump according to the invention.
L'installation de pompage illustrée schématiquement sur la Fiv.1, est destinée à pomper un fluide d'une nappe souterraine (non représentée), par exemple de l'eau. The pumping installation illustrated diagrammatically on Fiv. 1 is intended to pump a fluid from an underground water table (not shown), for example water.
Cette installation comprend une pompe munie de moyens 1 d'aspiration et de refoulement du fluide à pomper, disposés au fond d'un trou de forage (non représentés) au voisinage de la nappe de fluide. Ces moyens d'aspiration et de refoulement sont reliés à des moyens 2 d'entraînement disposés sur un bâti 3 fixé sur le sol S à la surface du puits, par l'intermédiaire de deux canalisations 4 d'actionnement qui s étendent dans le trou de forage. This installation comprises a pump provided with means 1 for sucking and discharging the fluid to be pumped, arranged at the bottom of a borehole (not shown) in the vicinity of the sheet of fluid. These suction and discharge means are connected to drive means 2 arranged on a frame 3 fixed to the ground S on the surface of the well, by means of two actuation pipes 4 which extend into the hole drilling.
Les moyens d'aspiration et de refoulement sont en outre reliés à une conduite 5 de refoulement du fluide pompé qui s'étend également dans le trou de forage et qui débouche à la surface, en se prolongeant au-dessus du bâti 3 par une partie d'extrémité réalisée sous la forme d'un col de cygne 6. The suction and discharge means are also connected to a pipe 5 for discharging the pumped fluid which also extends into the borehole and which opens to the surface, extending above the frame 3 by a part end made in the form of a swan neck 6.
Dans ce mode réalisation, les moyens d'entraînement sont reliés à des moyens moteurs 7 comprenant deux manivelles 8 disposées en regard l'une de l'autre et montées mobiles à rotation autour d'un même axe (Fig.2). In this embodiment, the drive means are connected to drive means 7 comprising two cranks 8 arranged opposite one another and mounted movable in rotation about the same axis (Fig.2).
Les moyens d'aspiration et de refoulement illustrés sur la Fig.3, comprennent un cylindre 9 délimité par un tube cylindrique à l'intérieur duquel deux pistons 10, espacés et solidaires l'un de l'autre sont montés coulissants. Les pistons 10 sont reliés entre eux par une tige 11, elle-même montée coulissante dans un joint annulaire d'étanchéité 12 qui délimite respectivement dans le cylindre avec chacun des pistons, une chambre intérieuré 13, deux chambres extérieures 14 etant également délimitées chacune entre un piston 10 correspondant et l'extrémité voisine du cylindre 9. The suction and discharge means illustrated in FIG. 3 comprise a cylinder 9 delimited by a cylindrical tube inside which two pistons 10, spaced apart and integral with one another are slidably mounted. The pistons 10 are interconnected by a rod 11, itself slidably mounted in an annular seal 12 which delimits, respectively in the cylinder with each of the pistons, an internal chamber 13, two external chambers 14 being also each delimited between a corresponding piston 10 and the adjacent end of cylinder 9.
Chaque chambre extérieure 14 est reliée à une canalisation 4 d'actionnement correspondante et chaque chambre intérieure 13 est reliée, d'une part, à un conduit d'aspiration 15 respectif dont l'extrémité opposée à la chambre, est munie d'un clapet anti-retour 16 et d'une crépine 17 correspondants pour permettre l'aspiration du fluide à pomper, directement dans la nappe, tout en empêchant son retour dans cette dernière et, d'autre part, à un conduit de refoulement 18 respectif. Each outer chamber 14 is connected to a corresponding actuation pipe 4 and each inner chamber 13 is connected, on the one hand, to a respective suction duct 15 whose end opposite the chamber, is provided with a valve. non-return 16 and a corresponding strainer 17 to allow the suction of the fluid to be pumped, directly into the ply, while preventing its return therein and, on the other hand, to a respective discharge conduit 18.
Chaque conduit de refoulement 18 est relié à la conduite de refoulement 5 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 19 correspondant. Each discharge line 18 is connected to the discharge line 5 by means of a corresponding non-return valve 19.
Sur le plan de la réalisation pratique de ces moyens de refoulement et d'aspiration, le tube délimitant le cylindre 9 est raccordé, de préférence, par chacune de ses extrémités respectivement à l'une des canalisations 4 et les conduits d'aspiration 15 et de refoulement 18 associés à une même chambre du cylindre 9, sont délimités par un tube 20 correspondant accolé parallèlement sur le tube du cylindre 9, la communication de ces tubes est ménagée, de préférence, par une ouverture oblongue (non représentée) autour de laquelle les tubes sont soudés l'un à l'autre, par exemple, par brasage. In terms of the practical realization of these delivery and suction means, the tube delimiting the cylinder 9 is preferably connected by each of its ends respectively to one of the pipes 4 and the suction pipes 15 and discharge 18 associated with the same chamber of the cylinder 9, are delimited by a corresponding tube 20 attached in parallel to the tube of the cylinder 9, the communication of these tubes is preferably provided by an oblong opening (not shown) around which the tubes are welded to each other, for example, by brazing.
Par rapport à l'ouverture oblongue de communication correspondante, chaque tube 20 délimite intérieurement dans sa partie inférieure, le conduit d'aspiration 15 respectif et, dans sa partie supérieure, le conduit de refoulement 18 respectif. Relative to the corresponding oblong communication opening, each tube 20 internally delimits in its lower part, the respective suction duct 15 and, in its upper part, the respective discharge duct 18.
Les tubes 20 sont accolés chacun en étant espacés l'un de l'autre, par exemple de 90e, sur la périphérie du tube du cylindre 9, au niveau d'une partie concave de leur périphérie (Fig.4) qui s'adapte à la périphérie extérieure convexe du cylindre 9. The tubes 20 are joined together, being spaced from each other, for example 90th, on the periphery of the cylinder tube 9, at a concave part of their periphery (Fig. 4) which fits at the convex outer periphery of cylinder 9.
Cette disposition permet de présenter un encombrement transversal réduit de sorte que l'ensemble formé par le cylindre 9, les deux tubes 20 des conduits d'aspiration et de refoulement et la canalisation 4 reliée à la chambre 14 inférieure du cylindre, peut être reçu dans un trou de forage classique muni éventuellement d'un tubage intérieur, c'est-à-dire un trou ménageant une ouverture d'un diamètre d'au moins 10 cm environ. This arrangement makes it possible to present a reduced transverse size so that the assembly formed by the cylinder 9, the two tubes 20 of the suction and discharge conduits and the pipe 4 connected to the lower chamber 14 of the cylinder, can be received in a conventional borehole optionally provided with an inner casing, that is to say a hole providing an opening with a diameter of at least 10 cm approximately.
On voit sur la Fig.4, l'encombrement respectif des différents organes de la pompe dans un trou de forage de diamètre intérieur T au niveau ou l'ensemble de ces organes présente l'encombrement transversal le plus important, c'est-à-dire au niveau du cylindre 9. Ce dernier, le tube 20 et la canalisation d'actionnement 4 reliée à l'extrémité inférieure du cylindre, sont reçus librement dans le trou et leurs axes projetés sur un plan transversal délimitent à peu près un quadrilatère. We see in Fig.4, the respective size of the various pump members in a borehole with an internal diameter T at the level where all of these members have the largest transverse size, that is to say - say at the level of the cylinder 9. The latter, the tube 20 and the actuation pipe 4 connected to the lower end of the cylinder, are freely received in the hole and their axes projected on a transverse plane roughly delimit a quadrilateral .
Au niveau supérieur, plus proche de la surface, l'encombrement du trou est limité à la présence des deux canalisations 4 d'actionnement et des deux tubes 20 des conduites d'aspiration et de refoulement. At the upper level, closer to the surface, the size of the hole is limited to the presence of the two actuating pipes 4 and the two tubes 20 of the suction and discharge lines.
Au niveau encore supérieur, ces deux tubes 20 sont raccordés à la conduite de refoulement 5 et seule cette dernière et les deux canalisations d'actionnement 4 s'étendent dans le trou de forage.At the still higher level, these two tubes 20 are connected to the discharge pipe 5 and only the latter and the two actuation pipes 4 extend into the borehole.
Les moyens d'entrainement 2 représentés sur la Fig.5 comprennent un deuxième cylindre 21 à l'intérieur duquel est monté coulissant un deuxième piston 22. Ce dernier est porté par une tige 23 qui le traverse, une extrémité de cette tige traversant un joint annulaire 24 d'étanchéité prévu dans le cylindre pour être fixée à un coulisseau 25 disposé à l'intérieur de ce dernier et son extrémité opposée, se prolongeant à l'extérieur du cylindre à travers un joint annulaire 26 d'étanchéité dans un logement 27 délimité par un corps 28. The drive means 2 shown in Fig.5 include a second cylinder 21 inside which is slidably mounted a second piston 22. The latter is carried by a rod 23 which passes through it, one end of this rod passing through a seal annular seal 24 provided in the cylinder to be fixed to a slide 25 disposed inside the latter and its opposite end, extending outside the cylinder through an annular seal 26 in a housing 27 delimited by a body 28.
Le piston 22 et les joints annulaires 24 et 26 délimitent ainsi deux chambres à l'intérieur du deuxième cylindre, chacune de ces dernières étant reliée à une canalisation d'actionnement 4 corres pondante.-
Le coulisseau 25 est articulé sur l'extrémité d'une bielle 29 dont l'autre extrémité est articulée sur deux bras 30 portés respectivement chacun sur l'extrémité motrice d'une des manivelles 8, à peu près perpendiculairement à l'axe de ces dernières (Fig.1, 2 et 5). L'ensemble des articulations du coulisseau, de la bielle 29 et des bras 30 est isolé du milieu extérieur par un capotage 31 (Fig.2 et 5) empêchant la pénétration d'impuretés telles que des grains de sable, susceptibles de gripper ces articulations.De plus, pour éviter toute compression ou toute dépression nuisible de l'air emprisonné entre le joint annulaire 24 et le coulisseau 25, le deuxième cylindre 21 est muni d'un orifice 21 par lequel ce volume compris entre le coulilsseau et le joint annulaire voisin communique avec l'atmosphère.The piston 22 and the annular seals 24 and 26 thus delimit two chambers inside the second cylinder, each of the latter being connected to a corresponding corresponding actuation pipe.
The slide 25 is articulated on the end of a connecting rod 29, the other end of which is articulated on two arms 30 each carried respectively on the driving end of one of the cranks 8, roughly perpendicular to the axis of these last (Fig. 1, 2 and 5). The assembly of the articulations of the slide, of the connecting rod 29 and of the arms 30 is isolated from the external environment by a casing 31 (FIGS. 2 and 5) preventing the penetration of impurities such as grains of sand, liable to seize these joints. .Moreover, to avoid any compression or any harmful depression of the air trapped between the annular seal 24 and the slider 25, the second cylinder 21 is provided with an orifice 21 through which this volume comprised between the slider and the annular seal neighbor communicates with the atmosphere.
Le logement 27 à l'intérieur duquel coulisse une extrémité de la tige 23, est relié, d'une part, à la conduite de refoulement 5 par l'intermédiaire d'un étranglement 32 ménageant une faible section de passage et, d'autre part, à une canalisation d'actionnement 4 par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour 33. The housing 27 inside which slides one end of the rod 23, is connected, on the one hand, to the discharge pipe 5 via a throttle 32 providing a small passage section and, on the other hand part, to an actuating pipe 4 via a non-return valve 33.
Ainsi que cela sera explicité ci-après, cet agencement permet de compenser les pertes de fluide dans le circuit d'actionnement en prélevant par actionnement du deuxième piston dans le cylindre associé, du fluide dans la conduite de refoulement 5 pour l'injecter dans la canalisation d'actionnement 4 correspondante par l'intermédiaire du clapet antiretour 33 qui empêche le fluide de s'échapper de cette dernière. As will be explained below, this arrangement makes it possible to compensate for the losses of fluid in the actuation circuit by withdrawing by actuation of the second piston in the associated cylinder, of the fluid in the discharge line 5 for injecting it into the corresponding actuation pipe 4 by means of the non-return valve 33 which prevents the fluid from escaping from the latter.
Complémentairement, le point le plus haut de chaque canalisation d'actionnement 4 est relié avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un dispositif 34 de purge d'air correspondant par exemple, sous la forme d'un clapet ou d'une soupape. In addition, the highest point of each actuating pipe 4 is connected to the atmosphere by means of a corresponding air purge device 34 for example, in the form of a valve or a valve. .
En service, la ou chaque manivelle est en trainée en rotation par un ou plusieurs utilisateurs, ce qui amène par l'intermédiaire des bras 30, de la bielle 29, du coulisseau 25 et de la tige 23; le piston 22 à coulisser alternativement dans le deuxième cylindre 21 (suivant les flèches A et B de la Fig.1) pour ainsi augmenter alternativement le volume d'une chambre de ce dernier tout en diminuant simultanément celui de la chambre voisine.Les chambres du deuxième cylindre et les canalisations d'actionnement 4 sont remplies par un fluide, de préférence, de fluide pompé et les contractions et dilatations du volume de ces chambres vont être transmises de manière complémentaire (flèches A, B de la Fig.1) par déplacement du fluide dans les canalisations d'actionnement 4 au premier cylindre 9 des moyens d'aspiration et de refoulement. In service, the or each crank is rotated by one or more users, which leads via the arms 30, the connecting rod 29, the slide 25 and the rod 23; the piston 22 to slide alternately in the second cylinder 21 (according to the arrows A and B of FIG. 1) so as to alternately increase the volume of a chamber of the latter while simultaneously decreasing that of the neighboring chamber. second cylinder and the actuation pipes 4 are filled with a fluid, preferably, pumped fluid and the contractions and expansions of the volume of these chambers will be transmitted in a complementary manner (arrows A, B in FIG. 1) by displacement fluid in the actuation lines 4 to the first cylinder 9 of the suction and discharge means.
Les pistons 10 vont alors être amenés'à coulisser alternativement dans ce premier cylindre 9 en dilatant alternativement une chambre intérieure 13 tout en contractant simultanément la chambre intérieure 13 voisine. The pistons 10 will then be brought to slide alternately in this first cylinder 9 by alternately expanding an interior chamber 13 while simultaneously contracting the neighboring interior chamber 13.
A chaque déplacement des pistons 10 dans le premier cylindre 9, le clapet anti-retour 16 interposé dans le conduit d'aspiration 15 communiquant avec la chambre intérieure 13 dilatée, doit être ouverte par dépression pour permettre l'aspiration du fluide à pomper par le conduit d'aspiration 15 correspondant, le clapet anti-retour 19 associé au conduit 18 de refoulement respectif étant maintenu fermé. Parallèlement, le clapet anti-retour 19 interposé dans le conduit de refoulement 18 communiquant avec la chambre intérieure 13 contractée, va être ouvert par pression pour permettre au fluide pompé de circuler à travers le conduit de refoulement 18 correspondant et déboucher dans la conduite de refoulement 5, le clapet anti-retour 16 associé au conduit d'aspiration 15 respectif étant maintenu fermé. Each time the pistons 10 move in the first cylinder 9, the non-return valve 16 interposed in the suction duct 15 communicating with the expanded internal chamber 13 must be opened by vacuum to allow the suction of the fluid to be pumped by the corresponding suction pipe 15, the non-return valve 19 associated with the respective delivery pipe 18 being kept closed. At the same time, the non-return valve 19 interposed in the discharge pipe 18 communicating with the contracted interior chamber 13 will be opened by pressure to allow the pumped fluid to flow through the corresponding discharge pipe 18 and open into the discharge pipe 5, the non-return valve 16 associated with the respective suction duct 15 being kept closed.
Lorsque la tige 23 portant le deuxième pis ton 22 des moyens d'entraînement se retire du logement 27 par coulissement, du fluide est aspiré par dépression dans ce dernier (flèche B, Fig.1), à partir de la conduite de refoulement 5, le clapet anti-retour 33 voisin étant maintenu fermé. When the rod 23 carrying the second udder 22 of the drive means is withdrawn from the housing 27 by sliding, fluid is sucked by vacuum in the latter (arrow B, FIG. 1), from the delivery pipe 5, the neighboring non-return valve 33 being kept closed.
Lorsque la tige 23 avance ensuite dans le logement 27, le fluide est refoulé (flèche A, Fig.1) principalement par l'intermédiaire du clapet antiretour 33 dans la canalisation d'actionnement 4 correspondant, l'étranglement 32 créant une forte perte de charge qui résiste à l'ecoulement en direction de la conduite de refoulement 5. When the rod 23 then advances into the housing 27, the fluid is discharged (arrow A, FIG. 1) mainly via the non-return valve 33 in the corresponding actuation pipe 4, the constriction 32 creating a high loss of load which resists flow towards the discharge line 5.
Une fois les pertes de fluide, par exemple par fuite, compensées dans cette canalisation d'actionnement 4, l'excédent de liquide est évacué à force dans la conduite de refoulement 5 à travers l'étranglement 32. Once the losses of fluid, for example by leakage, have been compensated in this actuation pipe 4, the excess liquid is forcibly evacuated in the discharge pipe 5 through the constriction 32.
Cette pompe emploie avantageusement des moyens d'actionnement hydrauliques qui suppriment les efforts nécessaires pour soulever alternativement une tringle métallique dans un puits et qui tout en étant d'une conception simple, robuste et économique, permet en association avec les moyens d'aspiration et de refoulement précédemment décrits, d'obtenir un débit important de fluide pompé, de l'ordre de 2,7m3/h à 30m et environ 1m3/h à 80m de profondeur. This pump advantageously employs hydraulic actuating means which suppress the efforts necessary to alternately lift a metal rod in a well and which, while being of a simple, robust and economical design, allows in combination with the suction and delivery previously described, to obtain a significant flow of pumped fluid, of the order of 2.7m3 / h at 30m and about 1m3 / h at 80m deep.
De tels moyens d'actionnement permettent en outre d'utiliser la pompe avec un trou de forage incurvé. Dans ce cas, la canalisation 4 et la conduite de refoulement 5 sont en un matériau souple pour pouvoir être introduits dans le trou en s'adaptant à son profil, par exemple, en polyéthylène ou en chlorure de polyvinyl. Such actuation means also allow the pump to be used with a curved borehole. In this case, the pipe 4 and the discharge pipe 5 are made of a flexible material so that it can be introduced into the hole by adapting to its profile, for example, made of polyethylene or polyvinyl chloride.
On va décrire maintenant en référence aux
Fig. 6 à 13, différents modes de réalisation de divers organes de la pompe de l'invention, les éléments analogues ou identiques à ceux précédemment décrits portant une référence numérique identique à celle attribuée ci-dessus.We will now describe with reference to
Fig. 6 to 13, different embodiments of various members of the pump of the invention, elements similar or identical to those previously described bearing a reference numeral identical to that assigned above.
Le deuxième mode de réalisation des moyens d'aspiration et de refoulement de la pompe, illustré sur la Fig.6, ne diffère de celui précédemment décrit uniquement par le fait que les canalisations d'actionnement 4 sont reliées chacune à une chambre intérieure 13 respective du cylindre 9 tandis que chacune des chambres extérieures 14 de ce dernier sont reliées respectivement chacune au conduit d'aspiration 15 et de refoulement 18 correspondant. Le principe de fonctionnement n'est pas modifié, seul les rôles des chambres intérieures et extérieures du premier cylindre 9 sont inversés. The second embodiment of the suction and discharge means of the pump, illustrated in FIG. 6, differs from that previously described only by the fact that the actuation pipes 4 are each connected to an respective internal chamber 13 of the cylinder 9 while each of the outer chambers 14 of the latter are each connected respectively to the suction pipe 15 and discharge 18 corresponding. The operating principle is not changed, only the roles of the interior and exterior chambers of the first cylinder 9 are reversed.
Sur la Fig. 7, on a représenté des moyens d'aspiration et de refoulement comportant un cylindre 9 divisé en deux chambres extérieures 14 à l'aide de deux joints annulaires d'étanchéité-12 fixés sur la paroi du cylindre 9. La partie comprise entre les deux joints 12 est elle-même divisée en deux chambres intérieures 13 par un piston mobile 10. Ces deux chambres intérieures 17 sont reliées aux conduites d'aspiration et de refoulement 18 munies de leurs clapets 16 et 19 et les deux chambres extérieures sont reliées chacune à une canalisation d'actionnement 4 respective. In Fig. 7, there is shown suction and discharge means comprising a cylinder 9 divided into two outer chambers 14 using two annular seals-12 fixed on the wall of the cylinder 9. The part between the two seals 12 is itself divided into two interior chambers 13 by a movable piston 10. These two interior chambers 17 are connected to the suction and discharge lines 18 provided with their valves 16 and 19 and the two exterior chambers are each connected to a respective actuation line 4.
Le piston 51 est solidaire d'une tige 11 s'étendant de part et d'autre du piston et traversant de manière étanche les deux joints 12, les extrémités de la tige 11 étant situées dans chacune des chambres extérieures quelle que soit le position du piston entre les deux joints 12. The piston 51 is integral with a rod 11 extending on either side of the piston and sealingly passing through the two seals 12, the ends of the rod 11 being located in each of the outer chambers whatever the position of the piston between the two seals 12.
Ces extrémités de la tige 12 sont des surfaces de poussée de la tige 11 et la pression appliquée sur ces extrémités détermine le mouvement du piston 10 ente les joints 12. Cette pression est fournie par les canalisations d'actionnement 4 et l'un quelconque des moyens d'entraînement décrits ou envisageables. These ends of the rod 12 are pushing surfaces of the rod 11 and the pressure applied to these ends determines the movement of the piston 10 between the seals 12. This pressure is supplied by the actuating lines 4 and any of the drive means described or conceivable.
Sur la Fig. 8, on a représenté une variante de réalisation des moyens d'aspiration et de refoulement selon l'invention. Ceux-ci comportent deux chambres extérieures 14 et deux chambres intérieures 13. In Fig. 8, an alternative embodiment of the suction and delivery means according to the invention has been shown. These include two exterior chambers 14 and two interior chambers 13.
Les chambres intérieures 13 sont délimitées par une tuyauterie centrale 101 reliée à la canalisation de refoulement 18, un cylindre 102 mobile ayant un mouvement alternatif entourant la tuyauterie centrale 101 et dont les extrémités sont munies de joints d'étanchéité 103 solidaires du cylindre mobile 102 et coulissant de manière étanche sur la tuyauterie centrale 101 avec le cylindre mobile 102. Un joint annulaire 104 solidaire de la tuyauterie centrale 101 divise l'espace compris entre cette dernière et le cylindre mobile 102 de manière à engendrer les deux chambres intérieures 13. Un cylindre fixe 105 entoure le cylindre mobile 102 et la tuyauterie centrale. Son extrémité inférieure obture le tuyau central 101 et son extrémité supérieure entoure celui-ci.L'espace intérieur de ce cylindre fixe 105 et extérieur à la tuyauterie centrale 101 et au cylindre mobile 102 est divisé en deux chambres extérieures 14 par un joint annulaire 106 d'étanchéité solidaire du cylindre mobile 102. Les chambres intérieures 13 comportent chacune un clapet d'admission 107 les mettant en communication sélective avec le fluide à pomper et un clapet de refoulement 108 débouchant dans la tuyauterie centrale 101. The interior chambers 13 are delimited by a central piping 101 connected to the discharge pipe 18, a movable cylinder 102 having a reciprocating movement surrounding the central piping 101 and the ends of which are provided with seals 103 integral with the movable cylinder 102 and sliding tightly on the central piping 101 with the movable cylinder 102. An annular seal 104 secured to the central piping 101 divides the space between the latter and the movable cylinder 102 so as to generate the two interior chambers 13. A cylinder fixed 105 surrounds the movable cylinder 102 and the central piping. Its lower end closes off the central pipe 101 and its upper end surrounds the latter. The interior space of this fixed cylinder 105 and exterior to the central piping 101 and to the movable cylinder 102 is divided into two exterior chambers 14 by an annular seal 106 sealing integral with the movable cylinder 102. The interior chambers 13 each have an inlet valve 107 putting them in selective communication with the fluid to be pumped and a discharge valve 108 opening into the central piping 101.
Les chambres intérieures 13 sont reliées aux moyens d'entraînement pour faire coulisser en va-etvient le cylindre mobile 102 et le joint annulaire 106. Ceci entraîne une variation de volume des chambres extérieures 14, l'une voyant réduire son volume va expulser du liquide dans la tuyauterie centrale 101, tandis que l'autre voyant son volume se dilater va aspirer le fluide environnant. On inverse ensuite le mouvement du cylindre ce qui inverse le rôle des chambres extérieures 14. The internal chambers 13 are connected to the drive means to slide the movable cylinder 102 and the annular seal 106 back and forth. This causes the volume of the external chambers 14 to vary, one seeing that its volume is reduced will expel liquid in the central piping 101, while the other seeing its volume expand will suck the surrounding fluid. The cylinder movement is then reversed, which reverses the role of the outer chambers 14.
Dans le deuxième mode de réalisation des moyens moteurs 7, illustré sur la Fig.9, la ou chaque manivelle 8 porte un excentrique 35 à son extrémité motrice, ce dernier étant relié à l'extrémité correspondante de la tige 23 portant le deuxième piston 22 de telle manière que cette dernière soit entraînée en translation alternative lors de la rotation d'une manivelle 8. La tige 23 peut porter, par exemple, un doigt 36 coopérant avec une gorge circulaire 37 formée dans l'excentrique 35. In the second embodiment of the drive means 7, illustrated in FIG. 9, the or each crank 8 carries an eccentric 35 at its driving end, the latter being connected to the corresponding end of the rod 23 carrying the second piston 22 in such a way that the latter is driven in alternative translation during the rotation of a crank 8. The rod 23 can carry, for example, a finger 36 cooperating with a circular groove 37 formed in the eccentric 35.
Le troisième mode de réalisation des moyens moteurs 7 de la pompe, illustré sur la Fig. 10, comprend un bras 38 articulé en un point intermédiaire de sa longueur sur la tige 23 des moyens moteurs 7. The third embodiment of the motor means 7 of the pump, illustrated in FIG. 10, comprises an arm 38 articulated at an intermediate point of its length on the rod 23 of the motor means 7.
L'extrémité de cette dernière, opposée au deuxième piston 22, est guidée dans une ouverture 39 ménagée dans le capotage 31 et le bras 38 est articulé à l'extrémité d'une biellette 40 dont l'extrémité opposée est montée oscillante sur le capotage 31, les deux extrémités de cette biellette étant situées d'un même côté du bras 38 par rapport à la tige 23. Cet agencement du bras 38 avec la bielle 40 permet une grande amplitude d'oscil-lation de ce bras manoeuvré par un ou deux utilisateurs au niveau de la ou de chacune de ses extrémités munies à cet effet de poignées 41.The end of the latter, opposite the second piston 22, is guided in an opening 39 formed in the cowling 31 and the arm 38 is articulated at the end of a rod 40 whose opposite end is mounted to oscillate on the cowling 31, the two ends of this rod being located on the same side of the arm 38 relative to the rod 23. This arrangement of the arm 38 with the rod 40 allows a large amplitude of oscillation-lation of this arm maneuvered by one or two users at the level of each of its ends provided with handles 41 for this purpose.
Le deuxième mode de réalisation des moyens 2 d'entraînement, illustré sur la Fig. 11 comporte deux cylindres 42 distincts, s'étendant à peu près parallèlement l'un à l'autre et dans chacun desquels est monté coulissant un piston 43 correspondant porté par une tige 44 respective. Chaque piston 43 délimite avec le cylindre 42 associé, une chambre reliée avec une canalisation d'actionnement 4 correspondante et chaque tige 44 est articulée sur un bras 45 de part et d'autre d'un point d'oscillation de ce dernier sur le bâti 3 de la pompe. The second embodiment of the drive means 2, illustrated in FIG. 11 comprises two separate cylinders 42, extending approximately parallel to one another and in each of which is slidably mounted a corresponding piston 43 carried by a respective rod 44. Each piston 43 delimits with the associated cylinder 42, a chamber connected with a corresponding actuation pipe 4 and each rod 44 is articulated on an arm 45 on either side of an oscillation point of the latter on the frame 3 of the pump.
Le bras 45 est en outre muni à chacune de ses extrémités de poignées 41 servant de prise de manoeuvre de la pompe. The arm 45 is furthermore provided at each of its ends with handles 41 serving to take the operation of the pump.
L'emploi en combinaison de deux pistons 44 à simple effet, forme ainsi des moyens d'entraînement à double effet, mis en oeuvre par oscillation du bras 45 autour de son point d'articulation sur le bâti 3. The use in combination of two single-acting pistons 44 thus forms double-acting driving means, implemented by oscillation of the arm 45 around its point of articulation on the frame 3.
Sur la Fig. 12, on a représenté une variante dans laquelle les moyens moteurs correspondent à ceux représentés sur la Fig. 1 et déjà décrits. Les moyens d'entraînement comprennent un dispositif analogue à celui représenté à la Fig. 5 dans lequel on a supprimé le coulisseau 25, la tige 23 étant reliée au bras 30. In Fig. 12, a variant is shown in which the drive means correspond to those shown in FIG. 1 and already described. The drive means include a device similar to that shown in FIG. 5 in which the slide 25 has been removed, the rod 23 being connected to the arm 30.
Pour éviter le coincement du piston 22 lors de son déplacement, le corps 28 est monté articulé sur un point fixe du sol.To avoid jamming of the piston 22 during its movement, the body 28 is mounted articulated on a fixed point on the ground.
Sur le Fig. 13, une autre variante reprend les moyens d'entraînement tels que décrits ci-dessus et représentés sur la Fig. 12, la tige 23 étant articulée sur un bras 45 lui-même articulé en un autre point et muni de poignées 41 à ses extrémités. In Fig. 13, another variant incorporates the drive means as described above and shown in FIG. 12, the rod 23 being articulated on an arm 45 itself articulated at another point and provided with handles 41 at its ends.
Dans les deux variantes des Figures 12 et 13, les canalisations d'actionnement 4 sont souples. In the two variants of Figures 12 and 13, the actuating pipes 4 are flexible.
De nombreuses variantes sont bien entendu envisageables sans sortir du cadre de l'invention. Many variants are of course conceivable without departing from the scope of the invention.
C'est ainsi que le logement 27 des moyens de compensation des fuites du circuit hydraulique d'actionnement peut être relié à l'une ou à l'autre des canalisations d'actionnement 4 ou aux deux à la fois par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour associé respectivement à l'une des canalisations d'actionnement ou par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour unique. Ces fuites peuvent également être compensées par introduction de fluide au niveau du raccordement de chaque dispositif de purge d'air 34 sur la canalisation d'actionnement 4 correspondante. Selon une autre variante, les moyens moteurs 7 précédemment décrits, en particulier ceux du type de à manivelle peuvent être aménagés pour être actionnés à l'aide d'un moteur, tel qu'un moteur à combustion interne ou électrique. Selon encore une autre variante, les rôles des différents cylindres et pistons peuvent être inversés, les cylindres coulissants étant montés sur les pistons fixes associés.Thus the housing 27 of the leakage compensation means of the hydraulic actuation circuit can be connected to one or the other of the actuation pipes 4 or to both at the same time via a non-return valve associated respectively with one of the actuating pipes or by means of a single non-return valve. These leaks can also be compensated by introducing fluid at the connection of each air purge device 34 on the corresponding actuation pipe 4. According to another variant, the motor means 7 described above, in particular those of the crank type can be arranged to be actuated using a motor, such as an internal combustion or electric motor. According to yet another variant, the roles of the different cylinders and pistons can be reversed, the sliding cylinders being mounted on the associated fixed pistons.
Quelle que soit la combinaison choisie entre les moyens d'aspiration et de refoulement et les moyens d'entraînement, on obtient une pompe pouvant être installée dans un trou de forage même non rectiligne et délivrant un débit important tout en étant résistante, fiable et économique. Whatever the combination chosen between the suction and delivery means and the drive means, a pump can be obtained which can be installed in a borehole, even a non-straight one, and delivering a high flow rate while being resistant, reliable and economical. .
Claims (21)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8717085A FR2624214A1 (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Pump, particularly intended for pumping water from a well |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8717085A FR2624214A1 (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Pump, particularly intended for pumping water from a well |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2624214A1 true FR2624214A1 (en) | 1989-06-09 |
Family
ID=9357633
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8717085A Pending FR2624214A1 (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Pump, particularly intended for pumping water from a well |
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| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2624214A1 (en) |
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