FR2732079A1 - Reciprocating pump for pumping water or oil from underground reservoirs - Google Patents
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Abstract
Description
Pompe alternative verticale
La présente invention concerne une pompe alternative verticale pour l'exhaure de liquides présents dans le sol, pompe comprenant - un tube d'exhaure reliant le niveau de sortie de la pompe
à la nappe de liquide à pomper en plongeant dans cette
nappe, - un clapet de fond équipant l'extrémité inférieure du tube
d'exhaure, laissant entrer le liquide dans le tube mais y
retenant la colonne de liquide, - une tige portant un ou plusieurs pistons, commandée en
mouvement alternatif pour faire monter la colonne de li
quide, - chaque piston laissant passer le liquide pendant son mou
vement de descente dans la colonne et devenant imperméa
ble lors de son mouvement de remontée, - des moyens de commande reliés à la tige et en commandant
le mouvement de montée et de descente à l'intérieur du
tube.Vertical reciprocating pump
The present invention relates to a vertical reciprocating pump for the dewatering of liquids present in the ground, pump comprising - a dewatering tube connecting the output level of the pump
to the layer of liquid to be pumped by plunging into this
tablecloth, - a bottom valve fitted to the lower end of the tube
dewatering, allowing the liquid to enter the tube but
retaining the liquid column, - a rod carrying one or more pistons, controlled by
reciprocating movement to raise the column of li
quide, - each piston letting the liquid pass during its slack
downhill in the column and becoming waterproof
ble during its ascent movement, - control means connected to the rod and by controlling
the up and down movement inside the
tube.
On connaît déjà une telle pompe alternative verticale notamment décrite dans le document OAPI 06 221 du 23 mars 1979. De telles pompes sont destinées à pomper des liquides présents dans le sol tels que des eaux souterraines, du pétrole, etc.. Such a vertical reciprocating pump is already known in particular described in the document OAPI 06 221 of March 23, 1979. Such pumps are intended to pump liquids present in the soil such as groundwater, petroleum, etc.
Les pompes alternatives verticales connues, destinées à pomper de l'eau, sont mues manuellement. Elles se composent, suivant la profondeur de pompage, soit d'une tige, soit d'un train de tiges, vertical, portant un ou plusieurs pistons à clapet. Known vertical reciprocating pumps, intended for pumping water, are moved manually. They are composed, depending on the pumping depth, either of a rod or of a vertical drill string carrying one or more valve pistons.
Les pistons connus se composent de manière générale d'un cylindre d'une certaine longueur muni à sa périphérie le long de l'un de ses bords notamment du bord supérieur, d'un joint coopérant avec le cylindre de la pompe, c'est-à-dire le tube d'exhaure. Known pistons generally consist of a cylinder of a certain length provided at its periphery along one of its edges, in particular of the upper edge, with a seal cooperating with the pump cylinder. ie the dewatering tube.
Cette partie cylindre de piston est engagée de manière coulissante sur un corps, par exemple formé d'ailettes et terminé à sa base par un clapet. Lorsque le cylindre du piston descend sur le clapet, le piston est étanche. Dans le cas contraire, le liquide peut traverser le piston. Ces deux positions différentes entre le cylindre et le clapet correspondent respectivement au mouvement de descente du piston dans la colonne d'eau contenue dans le cylindre du corps de la pompe ou tube d'exhaure et au mouvement de remontée de la colonne de liquide au-dessus du piston. This piston cylinder part is slidably engaged on a body, for example formed of fins and terminated at its base by a valve. When the piston cylinder descends on the valve, the piston is tight. Otherwise, the liquid can pass through the piston. These two different positions between the cylinder and the valve correspond respectively to the downward movement of the piston in the water column contained in the cylinder of the pump body or dewatering tube and to the upward movement of the liquid column above the above the piston.
Les cylindres des pistons connus présentent l'inconvénient de frotter d'une manière importante sur la surface intérieure de la colonne d'exhaure et ce frottement augmente lorsque le tube d'exhaure subit des déformations par suite de mouvements de terrain, car la tige est alors forcée de suivre ce trajet déformé. The cylinders of known pistons have the disadvantage of rubbing in a significant manner on the inner surface of the dewatering column and this friction increases when the dewatering tube undergoes deformations due to ground movements, because the rod is then forced to follow this distorted path.
Le joint prévu le long du bord supérieur du cylindre et venant s'appliquer contre la paroi intérieure du tube d'exhaure augmente ce frottement à cause de la pression exercée par la colonne de liquide contre le joint. The seal provided along the upper edge of the cylinder and pressing against the inner wall of the dewatering tube increases this friction due to the pressure exerted by the column of liquid against the seal.
Souvent les liquides pompés par de telles pompes sont chargés et à la longue les particules des liquides se déposent sur les sièges des clapets du piston. Les pistons perdent ainsi de leur étanchéité, c'est-à-dire que le débit de liquide pompé diminue. De ce fait il faut également remplacer plus fréquemment les pistons ce qui augmente le coût d'exploitation de la pompe. Often the liquids pumped by such pumps are charged and in the long run the particles of the liquids settle on the seats of the piston valves. The pistons thus lose their tightness, that is to say that the flow rate of pumped liquid decreases. As a result, the pistons must also be replaced more frequently, which increases the operating cost of the pump.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une pompe alternative, de construction simple et fiable, permettant de pomper des liquides avec un débit très constant même après un temps d'utilisation prolongé, et qui puisse le cas échéant s'entretenir ou se remplacer de manière simple. The present invention aims to remedy these drawbacks and proposes to create an alternative pump, of simple and reliable construction, making it possible to pump liquids with a very constant flow rate even after an extended period of use, and which may be the case. if necessary maintain or replace in a simple way.
A cet effet, l'invention concerne une pompe alternative verticale correspondant au type défini ci-dessus, caractérisée en ce que - le piston est formé d'un support à orifice(s), monté so
lidaire en translation de la tige, - une membrane formant clapet, reposant sur le support pour
fermer les orifices du piston sous le poids de la colonne
de liquide qui se trouve au-dessus ou libérer ces orifi
ces lorsque le piston descend dans la colonne d'eau dans
le tube d'exhaure.To this end, the invention relates to a vertical reciprocating pump corresponding to the type defined above, characterized in that - the piston is formed by a support with orifice (s), mounted so
lidaire in translation of the rod, - a membrane forming a valve, resting on the support for
close the piston holes under the weight of the column
of liquid that is on top or release these orifi
these when the piston goes down into the water column in
the dewatering tube.
La structure extrêmement simple des pistons équipant cette pompe est non seulement intéressante pour la fabrication et l'installation mais également pour le fonctionnement. Le support du piston ne peut pratiquement pas recevoir de dépôt de particules en suspension dans le liquide car l'ensemble du support est balayé par le liquide pompé lorsque le piston descend dans la colonne de liquide. The extremely simple structure of the pistons fitted to this pump is not only interesting for manufacturing and installation but also for operation. The support of the piston can hardly receive any deposit of particles in suspension in the liquid because the whole of the support is swept by the pumped liquid when the piston goes down in the column of liquid.
De plus, la souplesse du clapet interdit également tout dépôt sur le clapet même sur sa face non directement exposée à la circulation du liquide.In addition, the flexibility of the valve also prohibits any deposition on the valve even on its face not directly exposed to the circulation of the liquid.
Cette forme particulière du piston qui se limite fonctionnellement pratiquement à un disque soutenant le clapet, a l'avantage, outre la facilité de fabrication et la légèreté du piston, de limiter au minimum le contact avec la surface intérieure du tube d'exhaure. This particular shape of the piston which is functionally limited practically to a disc supporting the valve, has the advantage, in addition to the ease of manufacture and the lightness of the piston, to minimize contact with the inner surface of the dewatering tube.
Suivant les conditions d'utilisation et de fonctionnement de la pompe, le piston aura des dimensions plus ou moins voisines de la section intérieure du tube d'exhaure. Depending on the conditions of use and operation of the pump, the piston will have dimensions more or less close to the inner section of the dewatering tube.
Pour faire fonctionner la pompe légèrement, pour réduire la puissance nécessaire à son entraînement on laisse un jeu plus grand que si la pompe est entraînée par un moteur disposant de l'énergie d'un réseau électrique et non d'une source relativement limitée. To operate the pump slightly, to reduce the power necessary for its drive, a greater clearance is left than if the pump is driven by a motor having the energy of an electrical network and not from a relatively limited source.
Comme il n'y a par ailleurs au plus qu'un contact linéaire périphérique entre le piston et la surface intérieure du tube, même lorsque le tube d'exhaure est déformé par suite des mouvements du terrain, cela ne gêne pratiquement pas le mouvement de va-et-vient du piston et surtout cela n'augmente pratiquement pas les forces de frottement, en soi réduites entre le piston et la surface intérieure du tube. Since there is also at most only a peripheral linear contact between the piston and the inner surface of the tube, even when the dewatering tube is deformed as a result of ground movements, this practically does not hinder the movement of back and forth of the piston and above all this practically does not increase the friction forces, per se reduced between the piston and the inner surface of the tube.
D'ailleurs il se forme un film liquide entre la paroi du tube et le ou les pistons réduisant le frottement pratiquement à zéro, d'autant plus qu'il n'y a pas de joint entre le piston et la paroi qui raclerait ce film liquide. Besides, a liquid film is formed between the wall of the tube and the piston or pistons reducing friction practically to zero, all the more since there is no seal between the piston and the wall which would scrape this film. liquid.
Suivant d'autres caractéristiques intéressantes - le support est une pièce en forme de roue à rayons com
prenant une couronne extérieure reliée par des branches
radiales à un moyeu traversé par la tige.According to other interesting features - the support is a part in the shape of a spoked wheel.
taking an outer crown connected by branches
radial to a hub through which the rod passes.
- le piston comporte un moyeu auxiliaire situé en dessous
du moyeu de la roue et relié à la couronne de la roue par
des jambes.- the piston has an auxiliary hub located below
of the wheel hub and connected to the crown of the wheel by
legs.
- la couronne extérieure a une section biseautée ou arron
die pour son contact avec la surface intérieure du tube
de la pompe.- the outer crown has a bevelled or arron section
die for its contact with the inner surface of the tube
of the pump.
- le clapet est une membrane en forme de disque recouvrant
toute la surface supérieure du support. - the valve is a disc-shaped membrane covering
the entire upper surface of the support.
- le tube d'exhaure est prolongé au-dessus du niveau du sol
par un tube fontaine.- the dewatering tube is extended above ground level
by a fountain tube.
La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une coupe verticale schématique d'une pompe alternative verticale,
- la figure 2 est une coupe verticale schématique partielle d'un piston en cours de descente de sa tige,
- la figure 3 est une coupe verticale schématique du piston en cours de montée de la tige,
- la figure 4 est une vue en coupe axiale du support du piston,
- la figure 5 est une vue de dessus du support du piston,
- la figure 6 est une vue éclatée du piston.The present invention will be described below in more detail with the aid of the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a schematic vertical section of a vertical reciprocating pump,
FIG. 2 is a partial schematic vertical section of a piston during the descent of its rod,
FIG. 3 is a schematic vertical section of the piston during the rise of the rod,
FIG. 4 is a view in axial section of the support of the piston,
FIG. 5 is a top view of the support of the piston,
- Figure 6 is an exploded view of the piston.
Selon la figure 1, la pompe alternative verticale selon l'invention se compose d'une embase 1 reposant sur le sol 2. Une fontaine verticale 3 est solidaire de l'embase 1 ; elle comporte un bec de sortie de liquide 4 qui débite par exemple dans un réservoir 5. Ce tube fontaine 3 se prolonge à son extrémité inférieure par un tube d'exhaure 6. Ce tube 6 reçoit une tige de commande 7 équipée d'un ou plusieurs pistons 8 qui seront décrits ultérieurement. L'extrémité inférieure du tube d'exhaure 6 est équipée d'un clapet de pied 9. According to Figure 1, the vertical reciprocating pump according to the invention consists of a base 1 resting on the ground 2. A vertical fountain 3 is integral with the base 1; it includes a liquid outlet spout 4 which discharges for example into a reservoir 5. This fountain tube 3 is extended at its lower end by a dewatering tube 6. This tube 6 receives a control rod 7 equipped with one or several pistons 8 which will be described later. The lower end of the dewatering tube 6 is fitted with a foot valve 9.
La tige 7 qui peut également être un train de tiges, c'est-à-dire un assemblage de tiges fixées les unes à la suite des autres suivant la profondeur de la nappe dans laquelle on pompe, est commandée en mouvement alternatif par un mécanisme 10 qui n'est représenté que très schématiquement. Ce mécanisme 10 est porté par un chevalet 11. The rod 7 which can also be a train of rods, that is to say an assembly of rods fixed one after the other according to the depth of the ply in which one is pumping, is controlled in reciprocating movement by a mechanism 10 which is only shown very schematically. This mechanism 10 is carried by an easel 11.
Le mécanisme 10 peut être entraîné soit manuellement, soit par un animal, soit encore par un moteur thermique ou électrique et dans ce dernier cas, on peut envisager une unité d'alimentation électrique autonome, par exemple des batteries chargées par des piles solaires.The mechanism 10 can be driven either manually, or by an animal, or even by a heat or electric motor and in the latter case, it is possible to envisage an autonomous electrical supply unit, for example batteries charged by solar cells.
Le mouvement vertical alternatif de la tige 7 et des pistons 8 assure d'abord la remontée de la colonne de liquide s'appuyant sur les pistons 8 et le déversement d'une certaine quantité de liquide dans le réservoir 5 puis la tige 7 fait descendre les pistons 8 à l'intérieur de la colonne de liquide contenue dans le tube d'exhaure 6 et retenue par le clapet de fond 9. Arrivés en fin de course basse, les pistons 8 sont remontés par la tige 7. The reciprocating vertical movement of the rod 7 and the pistons 8 first assures the ascent of the column of liquid supported by the pistons 8 and the pouring of a certain quantity of liquid into the reservoir 5 then the rod 7 lowers the pistons 8 inside the column of liquid contained in the dewatering tube 6 and retained by the bottom valve 9. When the bottom stroke reaches the end, the pistons 8 are raised by the rod 7.
Les pistons soulèvent ainsi la colonne de liquide qui se trouve au-dessus de chaque piston comme cela a déjà été décrit. En même temps, le piston le plus au-dessus du clapet de fond 9 crée une dépression en dessous de lui. Cette dépression aspire du liquide à travers le clapet de fond 9 dans le tube 6. Le cycle se poursuit ainsi.The pistons thus raise the column of liquid which is located above each piston as has already been described. At the same time, the piston most above the bottom valve 9 creates a depression below it. This vacuum draws liquid through the bottom valve 9 in the tube 6. The cycle thus continues.
Les figures 2 et 3 montrent la structure des pistons 8, d'abord en position de descente d'un piston 8 entraîné par sa tige 7 et en figure 3, la remontée du piston 8. FIGS. 2 and 3 show the structure of the pistons 8, first in the descent position of a piston 8 driven by its rod 7 and in FIG. 3, the raising of the piston 8.
Dans cette figure on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 1 pour désigner les mêmes éléments. In this figure we used the same references as in Figure 1 to designate the same elements.
La figure 2 est une coupe axiale partielle du tube d'exhaure 6 montrant la tige 7 ou train de tige formé d'une partie de tige 71 reliée à une partie de tige 72 par l'intermédiaire d'un manchon fileté 74 ; l'extrémité inférieure 73 de la tige 71 est filetée au-delà de ce qui est nécessaire au simple vissage du manchon 74 de manière à recevoir le piston 8. Ce piston 8 fixé entre un écrou inférieur 12 et un écrou supérieur 13 se compose d'un disque formé d'une couronne extérieure 81 reliée par des rayons 82 à un moyeu 83 traversé par la tige 71 (ou sa partie 73) et par un moyeu inférieur 84 également traversé par la tige 71 ; ce moyeu inférieur 84 est relié à la couronne 81 par des jambes 85 soutenant la couronne 81. Figure 2 is a partial axial section of the dewatering tube 6 showing the rod 7 or rod train formed of a rod part 71 connected to a rod part 72 via a threaded sleeve 74; the lower end 73 of the rod 71 is threaded beyond what is necessary for the simple screwing of the sleeve 74 so as to receive the piston 8. This piston 8 fixed between a lower nut 12 and an upper nut 13 consists of 'A disc formed of an outer ring 81 connected by spokes 82 to a hub 83 crossed by the rod 71 (or its part 73) and by a lower hub 84 also crossed by the rod 71; this lower hub 84 is connected to the crown 81 by legs 85 supporting the crown 81.
Au-dessus du support, le piston 8 comporte une membrane 86, souple. Above the support, the piston 8 comprises a flexible membrane 86.
La forme radiale du support, tant au niveau des branches 85 que des rayons 82, permet le passage du liquide (remontée) dans le sens des flèches A, B, lorsque le piston descend dans la colonne de liquide contenue dans le tube d'exhaure 6 comme l'indique la flèche C. The radial shape of the support, both at the branches 85 and the spokes 82, allows the passage of the liquid (ascent) in the direction of the arrows A, B, when the piston descends in the column of liquid contained in the dewatering tube 6 as indicated by arrow C.
Cette descente du piston 8 provoque le relèvement de la membrane 86. This descent of the piston 8 causes the membrane 86 to rise.
La figure 3 montre le mouvement de remontée de la tige 7 ou des éléments de tige 71, 72 dans le cas d'un train de tige, identique à celui de la figure 2, suivant un mouvement de remontée indiqué par la flèche D. FIG. 3 shows the upward movement of the rod 7 or of the rod elements 71, 72 in the case of a rod train, identical to that of FIG. 2, according to an upward movement indicated by the arrow D.
Au cours de ce mouvement de remontée, la colonne de liquide appuie la membrane 86 contre le support et notamment la partie supérieure du support du piston 8, c'est-à-dire la couronne 81, les rayons 82 et le moyeu 83, fermant de manière étanche le piston ; cela permet de soulever la colonne de liquide. During this upward movement, the liquid column presses the membrane 86 against the support and in particular the upper part of the support of the piston 8, that is to say the crown 81, the spokes 82 and the hub 83, closing sealingly the piston; this will lift the column of liquid.
I1 est à remarquer que, comme déjà indiqué, le piston 8 est bloqué sur la tige 7 par les écrous 12, 13 qui bloquent également la membrane 86. It should be noted that, as already indicated, the piston 8 is blocked on the rod 7 by the nuts 12, 13 which also block the membrane 86.
Pendant le mouvement de remontée, les jambes 85 transmettent une partie des efforts appliqués sur la partie extérieure du support vers le moyeu inférieur 84. During the ascent movement, the legs 85 transmit part of the forces applied to the external part of the support towards the lower hub 84.
Selon ces figures 2, 3, la couronne extérieure 81 du support présente un bord en biseau ou un bord arrondi, réduisant au minimum le contact entre le piston et la surface intérieure du tube d'exhaure 6. Ce contact se fait suivant un cercle et non selon une surface cylindrique ce qui permet d'absorber toutes les déviations ou différences d'alignement par exemple en courbe entre la tige 7 et le tube d'exhaure 6, réduisant au minimum les efforts de frottement qui s'opposent aux mouvements de remontée. According to these Figures 2, 3, the outer ring 81 of the support has a beveled edge or a rounded edge, minimizing the contact between the piston and the inner surface of the dewatering tube 6. This contact is made in a circle and not according to a cylindrical surface which makes it possible to absorb all the deviations or differences of alignment for example in curve between the rod 7 and the dewatering tube 6, reducing to a minimum the frictional forces which oppose the movements of ascent .
Par ailleurs, la membrane 86 se soulève de manière souple du support 81, 82, 83 et permet au liquide qui traverse le support de rincer le support, évitant ainsi tout dépôt de particules solides affectant l'étanchéité du piston pour le mouvement de remontée. Furthermore, the membrane 86 is lifted flexibly from the support 81, 82, 83 and allows the liquid which passes through the support to rinse the support, thus avoiding any deposit of solid particles affecting the sealing of the piston for the upward movement.
Il est à remarquer que de manière générale la section du tube d'exhaure et celle du piston est circulaire sans que cette forme ne soit limitative et n'exclut pas de forme polygonale : hexagonale ou carrée, etc.. It should be noted that in general the section of the dewatering tube and that of the piston is circular without this shape being limiting and not excluding a polygonal shape: hexagonal or square, etc.
Les figures 4, 5, 6 montrent de manière plus détaillée la structure d'un piston tel que décrit cidessus. La figure 4 montre en coupe le support avec sa couronne extérieure 81, une branche coupée 82, la collerette du moyeu 83, une jambe coupée 85 et l'autre non coupée ainsi que la collerette du moyeu inférieur 84. La moitié de la membrane 86 est également représentée coupée, l'autre moitié n'est pas représentée. Figures 4, 5, 6 show in more detail the structure of a piston as described above. Figure 4 shows in section the support with its outer ring 81, a cut arm 82, the hub flange 83, a cut leg 85 and the other uncut as well as the flange of the lower hub 84. Half of the membrane 86 is also shown cut, the other half is not shown.
La figure 5, qui est une vue de dessus correspondant à la figure 4, montre la moitié de la membrane 86 et les différentes parties du support et notamment les rayons 82 laissant entre eux les intervalles pour le passage du liquide à pomper. Figure 5, which is a top view corresponding to Figure 4, shows half of the membrane 86 and the different parts of the support and in particular the spokes 82 leaving between them the intervals for the passage of the liquid to be pumped.
La vue éclatée de la figure 6 montre ces différentes pièces, à savoir la membrane 86, le support et ses parties constitutives 81, 82, 83, 84, 85. The exploded view of FIG. 6 shows these different parts, namely the membrane 86, the support and its constituent parts 81, 82, 83, 84, 85.
Le support du piston est une pièce réalisée de préférence en une seule partie. I1 peut s'agir d'une pièce en matière plastique moulée. La membrane 86 est de préférence en une matière souple telle qu'un caoutchouc de synthèse ou une matière plastique. The piston support is a part preferably made in a single part. I1 can be a molded plastic part. The membrane 86 is preferably made of a flexible material such as synthetic rubber or a plastic material.
Les dimensions de la membrane sont telles que la membrane recouvre les orifices du support et arrive près de la surface intérieure du tube d'exhaure avec un intervalle au moins suffisant pour laisser un film de liquide le long de la paroi du tube. The dimensions of the membrane are such that the membrane covers the orifices of the support and arrives near the interior surface of the dewatering tube with an interval at least sufficient to leave a film of liquid along the wall of the tube.
Claims (6)
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1995
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- 1995-05-05 FR FR9505415A patent/FR2738039A1/en active Pending
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FR2738039A1 (en) | 1997-02-28 |
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