OA11821A - Device for pumping liquid and piston equipping such a device. - Google Patents
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Abstract
Description
1 118 2 11 118 2 1
Dispositif de pompage_.de_liquide et piston équipant un tel dispositifLiquid pumping device and piston equipping such a device
La présent© invention concerne un dispositif de pompage deliquide du type constitué d'une colonne d'exhaure ayant uneextrémité dans le liquide à pomper, cette colonne étanttraversée par au moins une tige animée d'un mouvementalternatif pour entraîner au moins un piston-guide, ainsiqu'un piston-guide pour un tel dispositif de pompage.The present invention relates to a liquid pumping device of the type consisting of a dewatering column having an end in the liquid to be pumped, this column being traversed by at least one rod driven by an alternating movement to drive at least one guide piston, and a piston-guide for such a pumping device.
Des dispositifs de pompage du type précité, dont laconception générale est connue de longue date, sontlargement utilisés dans les pays africains. Àu regard de l'état de la technique, il est possible dedistinguer deux familles de dispositifs de pompage.Pumping devices of the aforementioned type, whose general design has been known for a long time, are widely used in African countries. In view of the state of the art, it is possible to distinguish two families of pumping devices.
La première famille concerne les dispositifs de pompagedans lesquels le corps de piston et le clapet derefoulement équipant le piston sont rendus solidaires de latige ou du train de tiges. Un tel exemple de réalisationest notamment décrit dans le brevet FR-À-2.634.253.L'inconvénient majeur de tels dispositifs réside dans leurimpossibilité à s'adapter à d'éventuels désalignements 118 2 1 2 entre axe de colonne d'exhaure et axe de tige, cesdésalignements se produisant notamment lors d'unedéformation de la colonne d'exhaure, généralement réaliséeen matière de synthèse, ou lors d'une erreur dans lepositionnement à la verticale de la colonne. Il en résulteune usure rapide de l'ensemble du dispositif. De plus, laprésence d'un clapet de refoulement constitué d'unemembrane souple déformable oblige à un renouvellementfréquent de cette dernière.The first family concerns pumping devices in which the piston body and the flap valve fitted to the piston are secured to the latige or the drill string. Such an exemplary embodiment is in particular described in patent FR-A-2,634,253. The major drawback of such devices lies in their inability to adapt to possible misalignments 118 2 1 2 between the axis of the dewatering column and the axis These misalignments occur especially during deformation of the dewatering column, generally carried out in synthesis material, or during an error in the vertical positioning of the column. This results in rapid wear of the entire device. In addition, the presence of a discharge valve made of a deformable flexible membrane requires a frequent renewal of the latter.
La seconde famille de dispositif de pompage concerne lesdispositifs dans lesquels le clapet de refoulement, qui estsolidaire du train de tiges, est mobile par rapport aucorps du piston qui est flottant. Un exemple de réalisationd'un tel dispositif . est notamment fourni dans le brevetd'invention OAPI (Organisation Africaine de la PropriétéIndustrielle) N° 56.772. La conception d'un tel dispositifgénère, lors du déplacement relatif des éléments l'un parrapport à l'autre, des frottements importants, enparticulier entre le guide de tige et le corps de piston,provoquant à nouveau une usure rapide des éléments. Deplus, la conception du clapet engendre les mêmesinconvénients que ceux précités pour la première famille dedispositifs. D'autres dispositifs de pompage présentent les mêmesinconvénients que ceux précités. Tel est le cas du brevetUS-A-5.407.333. Ce brevet décrit un dispositif de pompagecomportant un piston formé d'un corps creux cylindrique etd'une tige de piston à l'extrémité de laquelle estsolidarisée une soupape sphérique. Comme cette soupapesphérique n'est pas déplaçable à l'intérieur du corps depiston entre deux positions axiales de butée, la tige depiston est munie d'un organe de butée venant en appuicontre 1'extrémité supérieure du corps de piston lors dumouvement descendant de la tige de piston. A cet effet, latige de piston est montée coulissante à contact glissant lelong des parois intérieures de la colonne d'exhaure et du 118 2 1 3 corps de piston. Par ailleurs, la soupape à portéesphérique coopère avec un siège du piston affectant uneforme conique. Les deux caractéristiques précitéesempêchent toute oscillation relative entre soupape et corpsde piston pour permettre la correction d'éventuelsdésalignements entre axe de colonne d'exhaure et axe detige.The second family of pumping device relates to devices in which the discharge valve, which esttsolidaire of the drill string, is movable relative to the body of the piston which is floating. An exemplary embodiment of such a device. is especially provided in the patent of invention OAPI (African Industrial Property Organization) No. 56,772. The design of such a devicegenerates, during the relative movement of the elements relative to each other, significant friction, in particular between the rod guide and the piston body, again causing rapid wear of the elements. In addition, the design of the valve causes the same disadvantages as those mentioned above for the first family of devices. Other pumping devices have the same disadvantages as those mentioned above. Such is the case of US-A-5.407.333. This patent describes a pump device comprising a piston formed of a cylindrical hollow body and a piston rod at the end of which is solved a spherical valve. Since this ball valve is not displaceable inside the piston body between two axial stop positions, the piston rod is provided with an abutment member that presses against the upper end of the piston body during the downward movement of the rod. piston. For this purpose, the piston rod is slidably mounted sliding contact lelong the inner walls of the drainage column and the 118 2 1 3 piston body. Furthermore, the spherical port valve cooperates with a seat of the piston affecting a conical shape. Both of the above features prevent any relative oscillation between the valve and the piston body to allow the correction of any misalignments between the dewatering column axis and the detent axis.
Le problème précité ne peut pas non plus être résolu parles brevets US-A-4.740.141 et US-A-4.591.316 qui décriventun dispositif de pompage dans lequel soupape et sièges desoupape sont d'allure conique, ce qui nécessite unpositionnement précis des axes respectifs de la colonned'exhaure et de la tige.The above-mentioned problem can not be solved either by US Pat. No. 4,740,141 and US Pat. No. 4,591,316, which describe a pumping device in which the valve and valve seats are of conical shape, which requires a precise positioning of the respective axes of the column ofexhaure and the stem.
Un but de la présente invention est donc de proposer undispositif de pompage dont la conception du piston permetune usure réduite des pièces constitutives et un rendementau pompage amélioré.An object of the present invention is therefore to provide a pumping device whose piston design allows reduced wear of component parts and improved pumping efficiency.
Un autre but de la présente invention est de proposer undispositif de pompage dont la conception permet de garantirune étanchéité parfaite, y compris dans le cas où soit lacolonne d'exhaure n'est pas parfaitement rectiligne, soitle forage n'est pas parfaitement vertical.Another object of the present invention is to provide a pumping device whose design makes it possible to guarantee a perfect seal, even in the case where either the drainage column is not perfectly rectilinear, or the drilling is not perfectly vertical.
Un autre but de la présente invention est de proposer unpiston dont la conception permet de supprimer tout élémentdéformable faisant office de clapet. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif depompage de liquide, du type constitué d'une colonned'exhaure ayant une extrémité dans le liquide à pomper,cette colonne étant traversée par au moins une tige animéed'un mouvement alternatif pour entraîner au moins unpiston-guide, ce piston-guide étant formé d'un corpscylindrique creux, axialement traversant, ménageant entresa paroi intérieure et la tige un passage coaxial. 118 2 1 4 caractérisé en ce que ce piston-guide comprend, dans sonalésage intérieur, une chambre possédant, à au moins une deses extrémités ouvertes, une portée sphérique constituantun siège, de préférence d'étanchéité, pour une soupape àportée sphérique, cette soupape, déplaçable dans la chambredu corps de piston entre deux positions axiales de butéecontre le corps de piston, étant solidarisée à la tige depiston de manière à obtenir, lors du fonctionnement de lapompe, un entraînement du corps de piston maintenuautocentré en permanence par rapport à la colonne d'exhaurepar correction d'éventuels désalignements entre axe decolonne d'exhaure et axe de tige au moyen d'une oscillationrelative entre soupape et corps de piston.Another object of the present invention is to provide a piston whose design makes it possible to remove any deformable element acting as a valve. For this purpose, the subject of the invention is a device for liquid depollage, of the type consisting of a dehydration column having an end in the liquid to be pumped, this column being traversed by at least one moving shaft of an alternating movement for driving at least one guide piston, this guide piston being formed of a hollow axial body, axially through, providing betweenthe inner wall and the rod a coaxial passage. 118 2 1 4 characterized in that this piston-guide comprises, in its inner bore, a chamber having, at least one of the open ends, a spherical bearing constituting a seat, preferably sealing, for a spherical valve, this valve displaceable in the chamber of the piston body between two axial abutment positions against the piston body, being secured to the piston rod so as to obtain, during the operation of the pump, a drive of the piston body maintained automatically centered relative to the column for exhaling by correcting any misalignments between the discharge pipe axis and the shaft axis by means of a relative oscillation between the valve and the piston body.
La conception du dispositif de pompage permet un auto-centrage permanent entre corps de piston et colonned'exhaure, auto-centrage qui améliore l'étanchéité du jointhydraulique entre corps de piston et colonne d'exhaure et,par suite, le rendement au pompage du dispositif.The design of the pumping device allows a permanent self-centering between the piston body and the exhalation column, self-centering which improves the watertightness of the hydraulic joint between the piston body and the dewatering column and, consequently, the pumping efficiency of the piston. device.
Une telle conception permet encore, grâce à la possibilitéd'une orientation pluridirectionnelle de la soupape parrapport au corps de piston, une usure réduite du dispositifmalgré l'utilisation d'une colonne d'exhaure en matière desynthèse non parfaitement rectiligne et/ou des erreurs deforage aboutissant à un forage formant un angle avec laverticale. L'invention a encore pour objet un piston-guide pourdispositif de pompage de liquide, dispositif du typeconstitué d'une colonne d'exhaure ayant une extrémité dansle liquide à pomper, cette colonne étant traversée par aumoins une tige animée d'un mouvement alternatif pourentraîner au moins le piston, caractérisé en ce qu'il estformé d'un corps cylindrique creux, axialement traversant,ménageant entre sa paroi intérieure et la tige un passagecoaxial, ce piston-guide comprenant, dans son alésageintérieur, une chambre possédant à au moins une de ses. 118 2 1 5 extrémités ouvertes une portée sphérique constituant unsiège, de préférence d'étanchéité, pour une soupape àportée sphérique, cette soupape, déplaçable dans la chambredu corps de piston entre deux positions axiales de butéecontre le corps de piston, étant solidarisée à la tige depiston de manière à obtenir, lors du fonctionnement de lapompe, un entraînement du corps de piston maintenuautocentré en permanence par rapport à la colonne d'exhaurepar correction d'éventuels désalignements entre axe decolonne d'exhaure et axe de tige au moyen d'une oscillationrelative entre soupape et corps de piston. L'invention sera bien comprise à la lecture de ladescription suivante d'exemples de réalisation, enréférence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente une vue partielle en coupe d'undispositif de pompage de liquide conforme à1'invention lorsque la soupape entraîne le piston dansson mouvement ascendant ; la figure 2 représente une vue de dessous du pistoninférieur avec ses cannelures permettant le passage duliquide pompé dans son mouvement descendant ; la figure 3 représente une vue partielle en coupe dudispositif de pompage de la figure 1 lorsque lasoupape entraîne le piston dans son mouvementdescendant et la figure 4 représente une vue schématique en couped'un autre mode de réalisation d'un piston-guide d'undispositif de pompage conforme à l'invention avec unevue de détail partielle agrandie de dessus de la pièceconstitutive d'un des sièges de la soupape.Such a design makes it possible, thanks to the possibility of a multidirectional orientation of the valve relative to the piston body, a reduced wear of the device despite the use of a dewatering column in the matter of not perfectly rectilinear synthesis and / or drilling errors resulting in a borehole forming an angle with lavertical. The invention furthermore relates to a piston-guide for a device for pumping liquid, a device of the type consisting of a dewatering column having an end in the liquid to be pumped, this column being traversed by at least one rod driven by a reciprocating movement for driving at least the piston, characterized in that it is formed of a hollow cylindrical body, axially through, providing between its inner wall and the rod a passagecoaxial, the piston-guide comprising, in its internal bore, a chamber having at least one of its. 118 2 1 5 open ends a spherical bearing constituting a seat, preferably sealing, for a spherical ball valve, this valve, movable in the chamber of the piston body between two axial abutment positions against the piston body, being secured to the rod depiston so as to obtain, during the operation of the pump, a drive of the piston body maintainedautocentred permanently with respect to the exhaure column by correcting any misalignments between the de-winding shaft axis and shaft axis by means of a relative oscillation between valve and piston body. The invention will be better understood on reading the following description of embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents a partial sectional view of a liquid pumping device according to the invention when the valve causes the piston in its ascending movement; Figure 2 shows a bottom view of the lower piston with its grooves allowing the passage of liquid pumped in its downward movement; 3 shows a partial sectional view of the pumping device of FIG. 1 when the valve drives the piston in its downward movement and FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of a piston-guide of a device of FIG. pumping according to the invention with an enlarged partial detail view from above of the piéconstitutive one of the seats of the valve.
Comme mentionné ci-dessus, le dispositif de pompage, objetde l'invention, est constitué, de manière en soi connue, 118 2 1 6 · d'une tige 2, ou de préférence d'un train de tiges animéd'un mouvement de va-et-vient à l'intérieur d'une colonne 1d'exhaure ou corps de pompe. Dans le cas d'un train detiges, une pluralité de pistons sont positionnés,généralement de manière équidistante, le long du train detiges. La colonne 1 d'exhaure est par exemple constituéed'un tube en matière de synthèse telle que du PVC ouanalogue. Cette colonne d'exhaure présente une extrémitédisposée dans le liquide à pomper dans un forage ou unpuits jusqu'à la nappe aquifère. Cette extrémité, disposéedans le liquide à pomper, est fermée, de manière en soiconnue, au moyen d'un clapet anti-retour, encore appeléclapet de pied, non représenté. Cette colonne peut êtreformée d'un seul élément tubulaire ou d'un assemblaged'éléments tubulaires.As mentioned above, the pumping device, object of the invention, is constituted, in a manner known per se, 118 2 1 6 · of a rod 2, or preferably of a train of rods animéda movement of back and forth inside a column 1exheath or pump body. In the case of a drill string, a plurality of pistons are positioned, generally equidistantly, along the drill string. The dewatering column 1 consists, for example, of a tube of synthetic material such as PVC or analog. This dewatering column has an end disposed in the liquid to be pumped into a borehole or well to the aquifer. This end, disposed in the liquid to be pumped, is closed, so asonnonnue, by means of a non-return valve, also calledfoot flap, not shown. This column can be formed of a single tubular element or an assembly of tubular elements.
Le mouvement alternatif de la tige 2 ou du train de tigesest quant à lui obtenu par 1'intermédiaire d ' unesuperstructure, non représentée. Un exemple de réalisationd'une telle superstructure est par exemple fourni dans lebrevet OAPI N° 56.772. Cette superstructure, actionnéemanuellement ou mécaniquement, permet un entraînement enva-et-vient de la tige 2 ou du train de tiges. La tige 2 oule train de tiges, ainsi animé d'un mouvement alternatif,entraîne au moins un piston-guide, ou une pluralité depistons-guides disposés, généralement de manièreéquidistante, le long de la tige ou du train de tiges. Unedes caractéristiques de ce type de dispositif de pompageréside en effet dans la possibilité d'obtenir des débitsimportants en grandes profondeurs, la multiplicité despistons assurant une pression constante par piston quelleque soit la profondeur.The reciprocating movement of the rod 2 or of the drill string is obtained via a superstructure, not shown. An exemplary embodiment of such a superstructure is for example provided in OAPI patent No. 56.772. This superstructure, actuated mechanically or mechanically, allows a drive back and forth of the rod 2 or the drill string. The rod 2 or the drill string, thus reciprocated, drives at least one guide piston, or a plurality of guide pins disposed, generally equidistantly, along the rod or the drill string. One of the characteristics of this type of pumping device is in fact in the possibility of obtaining significant flows in great depths, the multiplicity of pistons assuring a constant pressure by piston whatever the depth.
Le ou chaque piston-guide est donc formé d'un corps 5, 6 ou17 cylindrique creux, axialement traversant, ménageantentre sa paroi intérieure et la tige 2 un passage 11coaxial à la tige, comme le montrent les figures. Le rôlede ce passage 11 coaxial sera décrit ci-après. Ce piston- 118 2 1 7 guide comprend encore, dans son alésage intérieur, unechambre 12, 12A. Dans les exemples représentés aux figures1 à 3, cette chambre 12 est formée d'une seule pièce avecle corps de piston par simple élargissement de la sectionintérieure du corps de piston sur une longueur de pistonprédéterminée, le diamètre extérieur du corps de pistonétant quant à lui maintenu constant et étant de préférencechoisi sensiblement inférieur au diamètre intérieur de lacolonne 1 d'exhaure. Dans l'exemple représenté à la figure4 qui illustre un autre mode de réalisation du piston-guide, la chambre 12A est délimitée à une de ses extrémitésouvertes par une lèvre périphérique intérieure 18 forméed'une pièce avec la paroi intérieure du corps de piston età son autre extrémité par un anneau 19 muni d'une pluralitéde doigts radiaux internes 19A, ledit anneau venant seloger à force dans le corps du piston qui peut à cet effetcomporter une gorge de réception périphérique interne. Lediamètre extérieur du corps de piston 17 est choisi quant àlui de manière identique au diamètre du piston-guide 5, 6.La chambre 12 ou 12A, débouchant directement dans lepassage 11 coaxial ménagé entre paroi intérieure du corpsde piston et tige 2, possède, à au moins une de sesextrémités ouvertes, une portée 13 sphérique. Cette portée13 constitue, dans les exemples représentés, un sièged'étanchéité pour une soupape 7 à portée 14 sphérique. Ilest à noter que les éléments ayant la même fonction sontreprésentés par les mêmes références numériques dans lesfigures 1 à 4.The or each guide piston is therefore formed of a body 5, 6 or hollow cylindrical, axially through, ménageantentre its inner wall and the rod 2 a passage 11coaxial to the rod, as shown in the figures. The role of this coaxial passage 11 will be described below. This guide piston further comprises, in its internal bore, a chamber 12, 12A. In the examples shown in FIGS. 1 to 3, this chamber 12 is formed in one piece with the piston body by simply widening the internal section of the piston body to a predetermined length of piston, the outer diameter of the piston body being maintained and preferably being substantially less than the inner diameter of the borehole. In the example shown in FIG. 4, which illustrates another embodiment of the piston-guide, the chamber 12A is delimited at one of its ends by an inner peripheral lip 18 formed in one piece with the inner wall of the piston body and its another end by a ring 19 provided with a plurality of internal radial fingers 19A, said ring forcing a force in the piston body which can for this purposecomporter an inner peripheral receiving groove. The outer diameter of the piston body 17 is chosen as for it in the same way as the diameter of the piston-guide 5, 6.The chamber 12 or 12A, opening directly into thepassage 11 coaxial formed between inner wall of the piston body and rod 2, has, at least one of its open ends, a sphere 13 spherical. This scope13 constitutes, in the examples shown, a sealing seat for a spherical bearing valve 7. It should be noted that the elements having the same function are represented by the same numerical references in FIGS. 1 to 4.
Dans les exemples représentés, la chambre 12 ou 12Apossède, à chacune de ses extrémités ouvertes, une portée 13, 15 sphérique apte à constituer un siège pour la portée 14, 16 sphérique correspondante de la soupape 7 à au moins deux portées sphériques. Toutefois, seule la portée 13sphérique dite supérieure de la chambre 12 ou 12A, apte àassurer l'étanchéité entre corps 5, 6 ou 17de piston et soupape 7, revêt une importance fondamentale pour lafonction de pompage du piston. Il est à noter qu'entre les 118 2 1 8 deux portées 13, 15 sphériques, les parois de la chambrepeuvent affecter une forme quelconque. Il en est de même ence qui concerne le corps de la soupape 7 entre les portées14, 16 sphériques. Dans les exemples représentés aux figures 1 à 3, la chaabre 12 du corps 5, 6 de piston et lasoupape 7 sont toutes deux d'allure générale sphérique. Lesportées 13, 15 sphériques ménagées sur la paroi intérieuredu corps de piston peuvent être formées d'une seule pièceavec ce dernier, comme cela est représenté aux figures 1 à 3, ou être constituées au moyen de pièces rapportéessolidarisées au corps de piston comme 1'illustre la figure 4. Dans l'exemple représenté à la figure 4, la portée 15 est constituée par l’extrémité distale des doigts radiaux19A qui sont conformés à cet effet. Il est à noter qu'enfonction de la course de soupape 7 souhaitée à l'intérieurde la chambre 12A, 1.’enneau 19, dont les doigts 19A font saillie d'un côté, pect être positionnée avec les doigts19A saillants en direction de la chambre 12A commel'illustre le doigt da droite dans la figure 4 ou saillantsen direction opposée «omme l'illustre le doigt de gauchedans la figure 4. L'anneau 19 muni de doigts 19A radiauxinternes est donc une pièce réversible pour faire varier àvolonté la course de la soupape 7 à 1 ' intérieur de lachambre 12A. Il est à noter que, par portée sphérique, onentend une portée qui peut être constituée simplement parla section plane d’une sphère, c'est-à-dire par un cerclecontinu lorsque la portée est étanche ou discontinu lorsquela portée forme un siège de soupape non étanche.In the examples shown, the chamber 12 or 12A has, at each of its open ends, a spherical bearing surface 13, 15 capable of constituting a seat for the corresponding spherical bearing surface 14, 16 of the valve 7 at at least two spherical bearing surfaces. However, only the so-called upper spherical surface of the chamber 12 or 12A, able to ensure the seal between the piston body 5, 6 or 17 and the valve 7, is of fundamental importance for the pumping function of the piston. It should be noted that between the two spherical surfaces 13, 15, the walls of the chamber can affect any shape. It is the same with regard to the body of the valve 7 between spherical bearing surfaces 14, 16. In the examples shown in Figures 1 to 3, the chaabre 12 of the body 5, 6 piston and lasoupape 7 are both general spherical appearance. The spherical ports 13, 15 provided on the inner wall of the piston body may be formed of a single component with the latter, as shown in FIGS. 1 to 3, or may be constituted by means of attachments which are connected to the piston body, as shown in FIG. In the example shown in Figure 4, the bearing surface 15 is constituted by the distal end of the radial fingers 19A which are shaped for this purpose. It should be noted that, in function of the desired valve stroke 7 within chamber 12A, the spring 19, whose fingers 19A project from one side, may be positioned with the projecting fingers in the direction of the 12A chamber as illustrated the right finger in Figure 4 or salient in the opposite direction "as the illustrated left finger in Figure 4. The ring 19 provided with fingers 19A radial internal is therefore a reversible part to vary the race voluntarily of the valve 7 to the interior of the chamber 12A. It should be noted that, by spherical bearing means a bearing which can be constituted simply by the flat section of a sphere, that is to say by a ring continued when the range is sealed or discontinuous when the scope forms a valve seat not waterproof.
La soupape 7 est donc déplaçable dans la chambre 12 ducorps 5, 6 de piston ou la chambre 12A du corps 17 de piston entre deux positions axiales de butée contre le corps de piston. Chaque position de butée correspond à une position d'appui d'une portée 14 ou 16 sphérique de la soupape 7 contre une portée 13 ou 15 sphérique de la chambre 12 ou 12A. Cette soupape 7 est déplaçable par1 ' intermédiaire de la tige 2 de manoeuvre ou du train detiges auquel elle est solidarisée de manière à obtenir, 118 2 1 9 lors du fonctionnement de la pompe, un entraînement en va-et-vient du corps 5, 6 ou 17 de piston.The valve 7 is thus displaceable in the chamber 12 of the piston body 5, 6 or the chamber 12A of the piston body 17 between two axial abutment positions against the piston body. Each abutment position corresponds to a bearing position of a spherical bearing surface 14 or 16 of the valve 7 against a spherical bearing surface 13 or 15 of the chamber 12 or 12A. This valve 7 is displaceable via the operating rod 2 or the drill string to which it is secured so as to obtain, during operation of the pump, a reciprocating drive of the body 5, 6 or 17 of piston.
Dans les exemples représentés, la soupape 7 est solidariséeà la tige 2 de piston par deux tubes 4 entretoises enfiléssur la tige 2 de part et d'autre de la soupape 7 etimmobilisés sur la tige par des moyens de serrage 3appropriés, tels qu’un système écrou/contre-écrou. Dans lesexemples représentés, on note que les tubes 4 entretoisesfont saillie du corps 5, 6 ou 17 de piston, rendant ainsiaccessibles en permanence les moyens de serrage de manièreà faciliter le montage et le démontage de la soupape 7.In the examples shown, the valve 7 is secured to the piston rod 2 by two tubes 4 spacers threaded on the rod 2 on either side of the valve 7 and immobilized on the rod by appropriate clamping means 3, such as a system nut / nut against. In the examples shown, it is noted that the tubes 4 spacers protrude from the body 5, 6 or 17 piston, thus making permanently accessible the clamping means so as to facilitate the assembly and disassembly of the valve 7.
La présence d'un passage 11 coaxial à la tige entre corps5, 6 ou 17 de piston et tige 2 et la réalisation de surfaces d'appui constituées par des portées sphériquesentre corps 5, 6 ou 17 de piston et soupape 7 permettent undéplacement relatif, et en particulier une oscillationrelative, entre soupape 7 et corps 5,6 de piston. Lapossibilité d'un tel déplacement permet de pallierd'éventuels désalignements entre l'axe de la colonne 1d'exhaure et l'axe de la tige 2 de telle sorte que le corpsde piston est maintenu auto-centré en permanence parrapport à la colonne 1 d'exhaure au cours de sonentraînement en déplacement, y compris dans le cas d'unedéformation importante de la colonne d'exhaure oulorsqu'une colonne 1 d'exhaure est positionnée de manièretelle dans un forage qu'elle présente une déviation parrapport à la verticale. En effet, en quelque sorte, lasoupape peut osciller de manière relative à l'intérieur dela chambre 12 ou 12A du corps 5, 6 ou 17 de piston montéflottant de telle sorte que le corps 5, 6 ou 17 de pistonet l'ensemble soupape 7/tige 2 peuvent prendre desorientations relatives différentes permettant le maintienen position centrée du corps 5, 6 ou 17 de piston par rapport à la colonne 1, tout en garantissant une parfaiteétanchéité de l'ensemble du fait de la conception desportées sphériques. Par ailleurs, grâce à la conception ci- 118 2 1 10 dessus, la soupape 7 peut être constituée par une piècerigide de telle sorte qu'elle ne comporte pas lesinconvénients inhérents à une pièce élastiquementdéformable.The presence of a passage 11 coaxial with the rod between body 5, 6 or 17 of piston and rod 2 and the realization of bearing surfaces constituted by spherical bearings between body 5, 6 or 17 of piston and valve 7 allow relative displacement, and in particular a relative oscillation between valve 7 and piston body 5,6. Lapossibility of such a displacement makes it possible to mitigate possible misalignments between the axis of the column 1 of 1'exhaure and the axis of the rod 2 such that the body of piston is maintained self-centered permanently compared with the column 1 d during its displacement training, including in the case of a significant deformation of the dewatering column or when a dewatering column 1 is positioned in a borehole so that it has a deviation from the vertical. Indeed, in a way, the valve may oscillate relative to the inside of the chamber 12 or 12A of the body 5, 6 or 17 piston mounted flotation so that the body 5, 6 or 17 of pistonet the valve assembly 7 / rod 2 can take different relative orientations for maintaining centrally position of the body 5, 6 or 17 of the piston relative to the column 1, while ensuring perfect sealing of all due to the design of spherical ports. On the other hand, by virtue of the above design, the valve 7 can be constituted by a trap element so that it does not have the disadvantages inherent in an elastically deformable part.
Le corps 5, 6 de piston, étant généralement formé d’uneseule pièce avec au moins une portée 13 ou 15 sphérique etune partie de chambre 12, il est nécessaire de réaliser cecorps de piston en au moins deux parties pour permettre lelogement de la soupape 7 à l'intérieur de la chambre 12 ducorps 5, 6 de piston. Ce corps 5, 6 de piston présente doncun plan de joint situé de préférence dans la zone de plusgrande dimension de la chambre 12 du corps de piston. Cesdeux parties 5, 6 du corps de piston peuvent êtreassemblées par embrèvement.Since the piston body 5, 6 is generally formed of a single piece with at least one spherical bearing surface 13 and 15 and a chamber portion 12, it is necessary to provide the piston housing in at least two parts to allow the valve 7 to meet. inside the chamber 12 of the piston body 5, 6. This piston body 5, 6 therefore has a joint plane preferably located in the zone of greater size of the chamber 12 of the piston body. These two parts 5, 6 of the piston body can be assembled by recessing.
Grâce à cette conception en deux parties, le corps depiston peut être aisément modifié. En effet, le piston-guide peut, en fonction de la conception des deux partiesdu corps de piston, remplir soit uniquement la fonction deguide, soit à la fois la fonction de piston et de guide.Dans le cas où le piston est destiné à assurer à la fois lafonction de piston et de guide, au moins l'une des deuxparties du corps 5, 6 de piston, en l'occurrence la partie6 présentant une portée 15 sphérique constituant un siègenon étanche pour la soupape 7, comporte, entre la chambre12 et son extrémité distale, correspondant à l'extrémitéorientée vers l'extrémité de la colonne 1 plongeant dans leliquide à pomper, des cannelures. Le détail de réalisationde ces cannelures est représenté à la figure 2, les partiespleines étant représentées en 9 et les vides en 10, laréférence 8 correspondant à la paroi du corps de piston delaquelle prennent naissance les cannelures. Ces canneluresforment des canaux axiaux débouchant dans la chambre 12pour le passage de l'eau de refoulement dans la fonction depompage du piston-guide lorsque la soupape 7 entraîne lepiston dans son mouvement descendant. L'autre partie 5 ducorps 5, 6 de piston est dans ce cas une partie pleine, de 118 2 1 11 telle sorte que lorsque la soupape 7 est en appui sur laportée 13 sphérique, dite supérieure du corps de piston,cette portée 13 sphérique constitue un siège d'étanchéitépour la soupape 7.Thanks to this two-part design, the piston body can be easily modified. Indeed, the piston-guide can, depending on the design of the two parts of the piston body, to fill only the function or guide function of both piston and guide.In the case where the piston is intended to ensure at the same time the piston and guide function, at least one of the two parts of the piston body 5, 6, in this case the part6 having a spherical bearing surface forming a sealed seat for the valve 7, comprises between the chamber12 and its distal end, corresponding to the endorientée towards the end of the column 1 immersing in the liquid to be pumped, splines. The detail of these splines is shown in Figure 2, the partsplants being shown at 9 and the voids at 10, the reference 8 corresponding to the wall of the piston body from which the grooves originate. These grooves form axial channels opening into the chamber 12 for the passage of the discharge water in the piston function of the guide piston when the valve 7 drives the piston in its downward movement. The other portion 5 of the piston body 5, 6 is in this case a solid portion 118 2 1 11 so that when the valve 7 bears on the spherical bore 13, said upper body of the piston body, this spherical bearing 13 constitutes a sealing seat for the valve 7.
Dans le cas du piston-guide 17 représenté à la figure 4, lecorps du piston-guide est formé d'une seule pièce, la lèvred'étanchéité 18 destinée à former la portée 13 sphériqueconstituant un siège d'étanchéité de la soupape 7 lors d'unmouvement ascendant de la tige 2 étant réalisée d'une seulepièce avec le corps de piston 17. L'autre portée 15sphérique constituant un siège non étanche pour la soupape7 est réalisée au moyen d'une pièce rapportée constituéecomme mentionné ci-dessus d'un anneau 19 portant des doigtsradiaux internes 19A. écartés l'un de l'autre d'un anglevoisin de 60° de telle sorte que l'anneau porte six doigts19A. Ces doigts 19A délimitent entre eux des canaux 20axiaux débouchant dans la chambre 12A pour le passage de1'eau de refoulement dans la fonction de pompage du piston-guide 17 lorsque la soupape 7 entraîne le piston dans sonmouvement descendant.In the case of the piston-guide 17 shown in FIG. 4, the body of the piston-guide is formed in one piece, the sealing lip 18 intended to form the spherical bearing surface 13 constituting a sealing seat of the valve 7 during an upward movement of the rod 2 being made of a single piece with the piston body 17. The other spherical bearing 15 constituting a non-sealed seat for the valve7 is made by means of an insert made as mentioned above of a ring 19 bearing inner radiating fingers 19A. spaced from each other by an anglevoisin of 60 ° so that the ring carries six fingers19A. These fingers 19A delimit between them 20axial channels opening into the chamber 12A for the passage of the discharge water in the pumping function of the piston guide 17 when the valve 7 drives the piston in its downward movement.
Le fonctionnement d'un tel dispositif de pompage est alorsle suivant. Lorsque le train de tiges 2 monte, il entraîneavec lui les soupapes 7. Chaque soupape 7 vient alors enappui, par l'intermédiaire de sa portée sphérique 14 ditesupérieure, contre la portée sphérique 13, dite supérieure,ménagée dans la chambre 12 ou 12A du corps de piston.L'ensemble devient ainsi étanche et remonte un volume deliquide lors de la poursuite du mouvement ascendant dutrain de tiges 2. La dépression ainsi réalisée permet defaire ouvrir le clapet anti-retour disposé dans l'extrémitéde la colonne plongeant dans le liquide à pomper, de sorteque 1 ' eau entre dans le corps de pompe ou colonne 1. Al'inverse, lorsque le train de tiges descend, il entraîneavec lui la soupape 7 qui vient en appui, parl'intermédiaire de sa portée 16 sphérique inférieure,contre la portée 15 sphérique, dite inférieure, du corps de 118 2 1 12 piston et entraîne ce dernier dans un mouvement descendant.L'eau, contenue dans la colonne d'exhaure passe par lescanaux 10 axiaux débouchant dans la chambre 12 de chaquepiston.The operation of such a pumping device is then the following. When the drill string 2 rises, it carries with it the valves 7. Each valve 7 then supports, via its spherical bearing surface 14 above, against the spherical bearing surface 13, said upper, formed in the chamber 12 or 12A of the The assembly thus becomes sealed and raises a liquid volume while continuing the upward movement of the rods 2. The depression thus produced makes it possible to open the non-return valve disposed in the end of the column immersed in the liquid. to pump, so that the water enters the pump body or column 1. Conversely, when the drill string descends, it carries with it the valve 7 which bears, through its spherical bearing 16 lower, against the so-called lower spherical bearing surface of the piston body 118 2 1 12 and drives the latter in a descending movement. The water contained in the dewatering column passes through the axial channels 10 singing in room 12 of eachpiston.
Lorsque le piston-guide est utilisé simplement à titre deguide, il suffit de modifier et de remplacer l'une desparties du corps de piston, à savoir la partie 5 pleine,par une partie de corps de piston analogue à la partie 6inférieure de manière à disposer, sur toute la hauteur ducorps de piston, de canaux pour une libre circulation del'eau. Dans cette configuration non représentée, les deuxparties du corps de piston comportent au moins, de part etd'autre de la chambre du corps de piston, des canaux axiauxdébouchant dans la chambre pour la libre circulation duliquide de part et d’autre de la soupape 7, indépendammentde la position relative entre corps de piston et soupape.On obtient ainsi un guidage auto-centré permanent du corpsde piston par rapport à la colonne 1 d’exhaure. Il estainsi possible, dans un même dispositif de pompage, dedisposer alternativement, le long du train de tiges 2, despistons faisant à la fois office de piston et de guide etdes pistons faisant uniquement office de guide.When the piston-guide is used simply as a guide, it suffices to modify and replace one part of the piston body, namely the solid part, by a part of the piston body similar to the lower part 6 so as to arrange, over the entire height of the piston body, channels for free circulation of the water. In this configuration, not shown, the two parts of the piston body comprise at least, on each side of the chamber of the piston body, axial channels opening into the chamber for the free circulation of liquid on either side of the valve 7. regardless of the relative position between the piston body and the valve. Thus, a permanent self-centering of the piston body with respect to the dewatering column 1 is obtained. It is thus possible, in the same pumping device, to detach alternately, along the drill string 2, pistons acting as both piston and guide and pistons acting solely as a guide.
Le dispositif de pompage décrit ci-dessus peut être adaptéà des superstructures diverses qui ne seront pas décritesplus en détail ci-après car elles sont bien connues à ceuxversés dans cet art.The pumping device described above can be adapted to various superstructures which will not be described in greater detail hereinafter as they are well known to those skilled in the art.
Un tel dispositif de pompage peut être installé dans unpuits ou un forage à profondeur variable tout en obtenantun rendement maximal de la pompe. De tels forages peuventparfois aller de quelques mètres jusqu'à plusieurscentaines de mètres pour permettre d'atteindre la zoneaquifère.Such a pumping device can be installed in a well or variable depth borehole while achieving maximum pump performance. Such drilling may sometimes go from a few meters to several hundred meters to reach the zoneaquifère.
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