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Molecule
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water
(19)
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DES
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normal pentane
(2)
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ice
(1)
[10][_]
butane
(1)
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Gene Or Protein
(6/ 24)
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Etre
(15)
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DANS
(3)
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Cla
(2)
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Est A
(2)
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Aspi
(1)
[17][_]
Et-2
(1)
[18][_]
Physical
(20/ 23)
[19][_]
8,7 m3/h
(2)
[20][_]
10 m
(2)
[21][_]
3,5 atmospheres
(2)
[22][_]
100 percent de
(1)
[23][_]
de 100 percent
(1)
[24][_]
0 percent
(1)
[25][_]
de 70 percent
(1)
[26][_]
0 s
(1)
[27][_]
700 mm
(1)
[28][_]
2.000 mm
(1)
[29][_]
16 m2
(1)
[30][_]
0,3 m2
(1)
[31][_]
24 m
(1)
[32][_]
3,5 percent
(1)
[33][_]
28 m2
(1)
[34][_]
de 0,7 atmosphere
(1)
[35][_]
3 m
(1)
[36][_]
de 24 m
(1)
[37][_]
de 50 percent
(1)
[38][_]
8 atmospheres
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518184A1
Family ID 8072190
Probable Assignee Serete Sa
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title POMPE MUE PAR UN CYCLE THERMODYNAMIQUE DANS LEQUEL LE FLUIDE
DE CYCLE EST EN CONTACT DIRECT AVEC LE LIQUIDE POMPE ET FONCTIONNANT
EN PUSH-PULL
EN Title PUMP OPERATED BY FLUID CYCLE - HAS TWO IMMISCIBLE FLUIDS IN
DIRECT CONTACT IN TWO CHAMBERS POWERED BY SOLAR PANEL
Abstract
_________________________________________________________________
POMPE MUE PAR UN CYCLE THERMODYNAMIQUE DANS LEQUEL LE FLUIDE DE CYCLE
EST EN CONTACT DIRECT AVEC LE LIQUIDE POMPE ET FONCTIONNANT EN
PUSH-PULL.
ELLE COMPORTE DEUX CORPS DE POMPE1, 2, UNE SOURCE CHAUDE3 ET UNE
SOURCE FROIDE4, UN PREMIER CIRCUIT10, 12 DE VAPORISATION DU FLUIDE DE
CYCLE ET UN SECOND CIRCUIT14, 16 DE VAPORISATION DU FLUIDE DE CYCLE,
UN PREMIER CIRCUIT DE CONDENSATION DE LA VAPEUR18, 20 ET UN SECOND
CIRCUIT22, 24 DE CONDENSATION DE LA VAPEUR, UN ENSEMBLE DE
CANALISATIONS D'ASPIRATION5, 6, 7 MUNI DE CLAPETS ANTI-RETOUR, DES
CANALISATIONS DE REFOULEMENT26, 28, 30 COMPORTANT DES CLAPETS
ANTI-RETOURC, C, DES CLAPETS ANTI-RETOUR (C, C, C, C) ET DES VANNES
(V, V, V, V) ET UN SYSTEME8 QUI PILOTE LES VANNES DE MANIERE A CE QUE
LE FLUIDE DE CYCLE SUBISSE DANS CHACUN DES CORPS DE POMPE LES PHASES
DE COMPRESSION, D'EQUILIBRE ET DE DETENTE.
The pump works on the basis of vapourisation and condensation of a
fluid. Two immiscible fluids are in direct contact in two chambers
(1,2), connected by circuitry with one way valves. A heat source (3),
consisting of a solar panel, and a condenser (4) evaporate and
condense the working fluid. The fluids form a 'liquid piston' (p) in
each chamber. The pump operates by the motion of one piston due to the
thermodynamic cycle in the other chamber. This operation takes place
in each chamber in turn, pumping the fluid into the reservoir (31) in
a reciprocating motion.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne une pompe mue par un cycle
thermodynamique dans lequel le fluide de cycle est en contact direct
avec le liquide pompe et fonctionnant en push-pull.
On connait dans l'art anterieur des pompes mues par une source
thermique, cette source etant constituee par exemple par un capteur
solaire plan sans concentration du rayonnement solaire. Un exemple
d'une telle pompe est decrit dans l'article paru dans le "Marche de
l'Innovation", numero 30, pages 13, 14.
Cette pompe comporte une cavite separee en deux par une membrane
deformable. La vapeur d'un fluide de cycle, vaporisee par le capteur
solaire plan, penetre dans la cavite d'un cote de la membrane. De
l'autre cote de la membrane, on trouve l'veau motrice du pompage.
Un systeme de clapets commandes par la membrane assure l'admission de
la vapeur, la fermeture de l'admission de vapeur et l'ouverture de
l'echappement de vapeur vers un condenseur. L'water poussee par la
membrane actionne une pompe de fond de puits de type refotfiante
comportant un ressort de rappel qui compense la hauteur manometrique
de la colonne d'water et fournit la pression necessaire au remplissage
de la cavite motrice et au bouclage du cycle.
Une telle pompe presente l'avantage d'assurer une etancheite absolue
du circuit de vapeur, d'etre de construction economique et de ne
necessiter pratiquement ni surveillance, ni entretien.
Cependant, une pompe de ce type ne permet pas d'atteindre des
puissances elevees en raison de sa constitution meme. La presence
d'une membrane limite le volume de la cavite. D'autre part,
l'installation comporte une pompe de puits, qui, comme son nom l'in
dique, est descendue au fond du puits. En consequence, son
encombrement ne doit pas etre trop important. En particulier, son
diametre doit etre inferieur a celui du puits. Il en resulte une
limitation du volume pompe a chaque cycle. De meme, la presence de
ressorts de rappel limite ce volume pompe.
Au contraire, la pompe de l'invention permet de realiser des corps de
pompe de tres grandes dimensions parce quelle n'utilisee pas
de-membrane. Ceci permet de pomper un volume important a chaque cycle,
et donc, a debit egal, d'augmenter la duree d'un cycle. Dans une pompe
de ce type, la duree du cycle est importante car, dans un premier
temps, la chaleur fournie par la source chaude sert a rechauffer les
parois du corps de pompe. Par consequent, lorsque la duree d'un cycle
diminue, le rendement baisse; car les pertes thermiques inevitables
absorbent une part plus importante de la chaleur fournie.
Par ailleurs, la pompe de l'invention peut etre realisee de facon
simple, avec des materiaux bon marche. Les corps de pompes peuvent
titre construits en beton. I1 n'est de plus pas necessaire que ce
beton presente un etat de surface uni. La pompe fonctionne quelles que
soient les asperites de la surface a l'in- terieur des corps de pompe.
La pompe de l'invention, du genre de celles qui fonctionnent par
vaporisation d'un fluide de cycle dans une source chaude et par
condensation de ce fluide de cycle dans une source froide, la
vaporisation et la condensation du fluide de cycle etant utilisees
pour obtenir un mouvement de va-et-vient qui assure le pompage d'un
fluide, se caracterise en ce quelle comporte - deux corps de pompei -
un premier circuit de vaporisation du fluide de cy cle qui relie la
source chaude au premier corps de pompe et un second circuit de
vaporisation du fluide de cycle qui relie la source chaude au second
corps de pompe, - un premier circuit de condensation de la vapeur qui
relie le condenseur au premier corps de pompe et un second circuit de
condensation de la vapeur qui re lie le condenseur au second corps de
pompe, - un ensemble constitue par des canalisations d'aspi ration
plongeant dans le liquide a pomper et debou chant au point le plus bas
de chacun des corps de pompe et muni de clapets anti-retour, - des
canalisations de refoulement comportant des cla pets anti-retour, la
canalisation traversant le con denseur, - des organes de sectionnement
constitues par des cla pets anti-retour et par des vannes et un
systeme qui pilote les vannes de maniere que le fluide de cycle
subisse dans chacun des corps de pompe les phases de compression,
d'equilibre et de detente.
Le fluide pompe peut etre chaud ou froid.
Lorsqu'il est chaud, la source froide, constituee par un condenseur,
est refroidie par la circulation d'un fluide auxiliaire de
refroidissement.
Au contraire, lorsque le fluide pompe est suffisamment froid, on peut
l'utiliser pour refroidir le condenseur, le fluide pompe absorbant au
cours de son passage la chaleur de condensation du fluide de cycle.
Etant donne que, au cours du fonctionnement de la pompe
de-l'invention, le fluide de cycle peut se presenter soit sous forme
liquide, soit sous forme de vapeur, on designera dans la suite du
texte le fluide de cycle par le terme "liquide de cycle" lorsqu'il se
presente sous forme liquide, et par 12 terme "vapeur de cycle"
lorsqu'il est a l'etat de vapeur.
La source chaude peut etre une source a bas se temperature. Dans ce
cas, elle pourra etre consti tuee par un capteur solaire plan. Elle
peut egalement avoir une temperature plus elevee, de l'ordre de 3000C.
Dans ce cas, elle pourra etre constituee par un capteur solaire a
concentration.
Le fluide de cycle peut etre soit le fluide pompe lui-m8me, soitun
fluide plus leger que le fluide pompe et non miscible avec lui, par
exemple, le normal pentane si le fluide pompe est de l'water.
Dans le cas ou le fluide de cycle est un fluide plus leger que le
fluide pompe, il constitue un piston liquide situe au-dessus du fluide
pompe dans chacun des corps de pompe. Ce piston est constitue par un
melange a concentration variable du fluide de cycle condense, et du
liquide pompe. La concentration varie selon la hauteur, du fait de la
difference de densite: 100 percent de liquide de cycle sur le dessus
du piston liquide et 08 sur le dessous.
De preference le dispositif de distribution du fluide de cycle dans
les premier et second circuits est constitue par quatre vannes
installees chacune --sur l'une des branches des premier et second
circuits de vapeur du fluide de cycle et par quatre clapets antiretour
installes sur l'autre branche de ces circuits ou circule le liquide du
fluide de cycle et par un capteur qui detecte une information relative
au fluide de cycle dans un ou deux corps de pompe et pilote les vannes
en fonction de cette information.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention apparaitront
encore a la lecture de la description d'un exemple de realisation de
l'invention donne a titre d'exemple non limitatif. La description se
refere aux figures annexees sur lesquelles la la figure 1 represente
schematiquement une pompe realisee selon l'invention;
- la figure 2 represente un exemple de realisation d'un dispositif de
pilotage des organes de sectionnement de la pompe de la figure 1
- la figure 3 represente un cycle de fonctionnement de la pompe
schematisee sur les figures 1 et 2;
- la figure 4 est un tableau qui resume l'etat (ouvert ou ferme) des
organes de sectionnement (vanne et clapet) de la pompe schematisee sur
les figures 1 et 2
- la figure 5 represente une variante de realisation de la pompe de la
figure 1;;
- la figure 6 represente une deuxieme variante de realisation de la
pompe de la figure 1.
La pompe de l'invention representee sur la figure 1 comporte deux
corps de pompe 1 et 2. Chaque corps de pompe se presente sous la forme
d'un recipient de grandes dimensions qui peut prendre la forme
generale d'un cylindre vertical, comme represente sur la figure 1.
Mais ils pourraient egalement avoir la forme d'une sphere ou d'un
cylindre horizontal. La forme est choisie en fonction des dimensions
du corps de pompe, en particulier, en fonction du rapport entre la
surface du corps de pompe et son volume, afin de limiter les pertes
thermiques.
Pendant le fonctionnement de la pompe, il y a du liquide pompe a la
partie inferieure de chaque corps de pompe. Au dessus du niveau du
liquide pompe flotte un piston liquide (p). Ce piston liquide est
constitue par un melange, a concentration variable suivant la hauteur,
du fluide de cycle condense et du liquide pompe. La concentration en
liquide de cycle varie de 100 percent sur le dessus du piston (p) a 0
percent sur le dessous en raison de la difference de densite entre les
deux liquides. Le piston liquide evite les transferts de chaleur entre
le fluide de cycle et le fluide pompe.Il evite egalement
l'entrainement de fluide de cycle dans les canalisations de
refoulement. I1 existe un gradient de temperature dans ce piston
liquide. I1 s'adapte a la forme geometrique du corps de pompe, en
particulier lorsque cette forme varie, par exemple dans le cas d'une
sphere. I1 s'adapte egalement a l'etat de surface, meme grossier, du
corps de pompe.
Par exemple, ce dernier peut sans inconvenient etre realise en beton
brut.
Une certaine quantite de liquide de cycle se trouve au-dessus du
piston (p). Cette quantite varie au cours d'un cycle de la pompe.
Ainsi, on observe sur la figure 1 que dans le corps de pompe (1) la
quantite de liquide de cycle est plus grande que dans le corps de
pompe 2. Cette difference correspond a la masse de fluide de cycle
vaporise.
Un capteur solaire 3 constitue une source chaude. Dans l'exemple de
realisation decrit, le cap teur solaire 3 est un capteur plan sans
concentration qui constitue une source chaude a basse temperature.
I1 permet d'atteindre des temperatures de l'ordre de 800C; son
rendement est de l'ordre de 70 percent. Il est robuste et relativement
bon marche.
Le capteur plan pourrait etre remplace par un capteur a concentration
qui permettrait d'obtenir une temperature superieure, de l'ordre de
3000C.
Le capteur solaire 3 est raccorde par des canalisations 10 et 12 au
corps de pompe 1 pour former un premier circuit de vaporisation du
liquide de cycle, et par des canalisations 14 et 16 au corps de pompe
2 pour former un deuxieme circuit de vaporisation du liquide de cycle.
On remarque que les canali sation 10 et 14 debouchent dans les corps 1
et 2 au niveau du liquide de cycle situe au-dessus du piston (p). Ceci
permet l'alimentation par gravite du capteur solaire 3 qui est place
plus bas; Dans les canalisa tions 10 et 14 circule du liquide de
cycle. Dans les canalisations 12 et 16 circule de la vapeur de cycle
provenant de la vaporisation du liquide de cycle dans le capteur 3.
Des organes de sectionnement constitues par les clapets C31 et C32 et
par les-vannes V31 et V32 sont disposes respectivement sur les
canalisations 10, 14, 12 et 16.
Un condenseur 4 constitue une source froide.
I1 est relie par des canalisations 18 et 20 au corps de pompe 1 pour
former un premier circuit de condensation de la vapeur de cycle
presente dans ce corps de pompe. La vapeur est dirigee sur le
condenseur par la canalisation 20, le fluide de cycle condense revient
au corps de pompe 1 par la canalisation 18. Les canalisations 22 et 24
constituent un circuit symetrique pour le corps de pompe 2. Des
organes de sectionnement, constitues par les vannes V41 et V42 et les
clapets C41 et C42 sont disposes respectivement sur les canalisations
20, 24, 18 et 22.
On remarque que les clapets sont situes sur les canalisations dans
lesquels circule le liquide de cycle, contrairement aux vannes,
situees sur des canalisations parcourures par la vapeur du cycle.
Enfin, un dispositif de pilotage des vannes, contenu dans la boite 8,
mesure une grandeur, par exemple la pression du fluide de cycle ou
encore son niveau, dans un ou deux corps de pompe (le corps 2 dans
l'exemple represente) et pilote les vannes en fonction de cette
grandeur. On a represente schematiquement en traits pointilles 9 la
mesure de l'information dans le corps de pompe 2 et en traits mixtes
il la commande des quatre vannes.
Deux canalisations de refoulement 26, 28 sont branchees en derivation
sur les canalisations d'aspiration 5, 6. Ces deux canalisations 26, 28
se rejoignent en une canalisation unique de refoulement 30 qui
traverse le condenseur 4 puis amene le fluide pompe a son point
d'utilisation schematise par un reservoir 31. Selon une variante, on
aurait pu imaginer deux canalisations de refoulement independantes
traversant chacune le condenseur 4.
Dans l'exemple decrit, le condenseur 4 est refroidi par le fluide
pompe lui-meme. Cependant, ice fluide etait trop chaud pour evacuer la
chaleur de condensation de la vapeur de cycle, on pourrait utiliser un
refroidissement independant.
Quatre clapets anti-retour C1, C2, C111 C12 sont situes sur les
canalisations 5, 6, 26 et 28. Les clapets C1, C2 se trouvent
en-dessous du branchement des canalisations 26, 28. Ils ont pour but
d'eviter que le fluide pompe ne soit refoule au travers de la
canalisation 7. De facon symetrique, les clapets antiretour C11, C12
ont pour but d'eviter que le fluide contenu dans la canalisation de
refoulement 30 ne puisse revenir dans les corps de pompe 1 et 2.
On a represente sur la figure 2 un exemple de realisation d'un
dispositif de pilotage 8 des vannes V31, 32, 41 V42 Il est constitue
par une capacite tampon 13 reliee a la partie superieure du corps de
pompe 2 par les canalisations 15 et 17. Une vanne V80 se trouve sur la
canalisation 15. La pression necessaire a la commande des vannes est
constituee par la pression du gaz contenu-dans la capacite tampon 13
et est transmise aux servomoteurs de commande des vannes non
representes sur les figures par la canalisation 11. La vanne pointeau
V90 situee sur la canalisation 17 permet d'obtenir une pression qui
diminue re gulierement a l'interieur de la capacite 13 grace a un
debit de fuite permanent controle. Un clapet anti-retour 100 empeche
l'inversion de sens d'ecoulement du debit de fuite. La pression dans
la capacite 13 est utilisee pour commandeur les quatre vannes.
Selon une variante on pourrait piloter la vanne V80 par le niveau du
fluide pompe contenu dans le corps de pompe 2.
Selon une autre variante la canalisation 15 pourrait aller de la
capacite 13 a l'endroit ou la pression est le plus souvent minimum
soit a la jonction des canalisations 18 et 22.
Le fonctionnement de la pompe representee sur les figures 1 et 2 sera
maintenant decrit en reference a ces figures et a la figure 3 qui
represente un diagramme illustrant un cycle complet de la pompe. Ce
diagramme donne la pression exprimee en atmospheres absolues a
l'interieur de chacun des corps de pompe, ainsi que la pression a
l'interieur de la capacite tampon 13 en fonction du temps. On a
designe par la reference 101 la caracteristique de pression,
representee en traits pointilles, dans le corps de pompe 1, par la
reference 102 la caracteristique de pression, representee en traits
pleins dans le corps de pompe 2.
La reference 108 designe la caracteristique de pression a l'interieur
de la capacite tampon 13.
Le dispositif de pilotage des vannes V31,
V32, V41, V42 est constitue par une capacite tampon et, par une vanne
V80 reliee a la partie superieure du corps de pompe 2 a la capacite
tampon 8 et par une vanne pointeau V90 La pression necessaire a la
commande des vannes est constituee par la pression du gaz contenu dans
la capacite tampon 8. La vanne V80 s'ouvre des que la pression maximum
du fluide de cycle est atteinte dans le corps de pompe 2. Le fluide de
cycle gonfle la capacite tampon de facon quasi instantanee.
Lorsque la pression du fluide de cycle chute dans le corps de pompe 2,
la vanne V80 se ferme et un debit de fuite permanent controle par la
vanne pointeau Vgg permet d'obtenir une pression qui diminue reguliere
ment a l'interieur de la capacite 8 pendant un cycle complet de
fonctionnement de la pompe. Cette pression est utilisee pour commander
les quatre vannes.
D'autre part, on a resume sur le tableau de la figure 4 I'etat ouvert
ou ferme des organes de sectionnement, vannes et clapets, installes
sur les diverses canalisations.
Au temps t=0, l'etat initial represente sur la figure 3 est le
suivant.
Dans le corps de pompe 1, la pression est minimale et le niveau du
fluide pompe est maximal.
Correlativement, la quantite de liquide de cycle presente au-dessus du
piston liquide p est maximale.
Dans le corps de pompe 2, la pression est maximale, le niveau du
fluide pompe ainsi que la quantite de liquide de cycle presente
au-dessus du piston p sont minima.
Dans la capacite tampon 13 (voir figure 2), la pression est la meme
que celle qui regne a l'inte- rieur du corps de pompe 2. Elle est donc
maximale, car la vanne V30 est ouverte. La capacite tampon est donc
gonflee.
Juste avant l'etape initiale t=0 s'effectuaient simultanement la
vidange du corps de pompe 2 -et le remplissage du corps de pompe 1.
L'etat (ouvert ou ferme) des organes de sectionnement etait donc a ce
moment-la celui qui est donne dans la derniere colonne du tableau de
la figure 4. Les clapets C1, C12, C32,
C41 etaient ouverts. Les clapets C2, Cll, C31, C42 etaient fermes. Les
vannes V32 et V41 etaient ouvertes tandis que les vannes V31 et V42
etaient fermees.
A partir de cette etape initiale, le cycle debute par l'equilibrage
des- pressions qui regnent dans les deux corps de pompe. Cet
equilibrage s'effectue par l'ouverture simultanee des vannes V31 et
V32.
Le dispositif de pilotage 8 commande comme indique dans. la premiere
colonne de la figure 4, l'ou- verture de la vanne V31 et la fermeture
de la vanne
V41. Les pressions a l'interieur des corps de pompe 1 et-2
s'equilibrent. On doit noter que les niveaux- respectifs du fluide
pompe restent inchanges parce que dans le corps de pompe 1 la pression
n'augmente pas suffisamment pour equilibrer la pression de la colonne
de refoulement, tandis que dans le corps de pompe 2, la pression ne
descend pas en dessous de la pression atmospherique, ce qui ne permet
pas d'aspirer le fluide pompe dans ce corps de pompe.
Bien entendu, on aurait pu effectuer l'equi- librage par les vannes
V41 et V42 au lieu des vannes
V31 et V32.
Au temps t=a, l'equilibrage des pressions est termine. Les courbes 101
et 102 se coupent a ce point, comme on peut le voir sur la figure 3.
Le systeme de pilotage 8 commande alors la fermeture de la vanne V32
et liouverture de la vanne V42. Le capteur solaire 3 est donc relie au
corps de pompe 1 et le condenseur 4 au corps de pompe 2. La pression
monte a l'interieur du corps 1. Cette montee en pression est rapide,
comme on peut le voir sur l'etape ab. Elle se poursuit jusqu'a ce que
la pression dans le corps 1 equilibre la pression de la colonne de
refoulement 30.
Etant donne qu'il n'y a pas encore refoulement du fluide pompe,
l'water ne circule pas encore dans le condenseur 4 et il n'y a donc
pas encore condensation de la vapeur de cycle presente dans le corps
2, comme le montre le palier ab.
A partir du point b, le refoulement commence dans le corps 1. La
pression augmente plus lentement, ce qui correspond a une diminution
de la pente de la courbe 101, car l'energie fournie par le capteur
3est absorbee en grande partie par le travail necessaire au
refoulement. Simultanement, la pression diminue dans le corps 2. On
doit noter que l'aspiration du liquide dans le corps 2 ne debute pas
immediatement, mais commence seulement lorsque la pression dans le
corps 2 est devenue inferieure ala pression atmospherique, ce qui se
produit au point c.
Au point d, la pression est devenue maximale a l'interieur du corps de
pompe 1 et minimale dans le corps 2. Le refoulement du liquide pompe
hors du corps 1 et le remplissage du corps 2 sont acheves. Cet etat
est symetrique de l'etat initial du temps t=0.-
Le dispositif de pilotage commande alors les vannes de telle sorte que
la vanne V32 s'ouvre et la vanne V42 se ferme. Il y a donc a nouveau
equilibrage des pressions dans les corps de pompe. Cet equilibrage est
termine au point e.
L'etape ef symetrique de l'etape ab correspond a la montee en pression
dans 2. L'etape eh correspond a la vidange du corps de pompe 2 et a la
diminution de pression dans le corps 1, le remplissage de ce dernier
corps correspondant a l'etape gh. Au point h, on retrouve l'etat
initial du temps t=0. Un cycle complet a donc ete effectue.
On donne ci-apres un exemple chiffre de realisation qui donne une idee
des dimensions d'une pompe realisee selon l'invention.
Corps de pompe diametre 700 mm hauteur de virole: 2.000 mm
Capteur solaire surface: 16 m2 temperature maxi: 800C
Condenseur surface (0,3 m2
Fluide de cycle normal pentane (NC5H12)
Duree du cycle 2 fois 4 mn
Eau pompee temperature: 200 debit: 8,7 m3/h hauteur de refoulement 24
m
Rendement global 3,5 percent soit lkW pour 28 m2
Diagramme des voir figure 3 pressions
Materiau utilise matiere plastique pour les corps de pompe
Cette pompe est d'une tres grande simplicite et d'une grande
fiabilite.
En prenant toutes les vannes identiques et des clapets anti-retour
identiques, on rendra la maintenance de cette pompe tres facile.
L'water n'etant pas chauffee dans le corps de pompe, aucune corrosion
ni degazage n'est a crainre.
L'utilisation de matieres plastiques rendra son cout de fabrication
tres faible.
Elle permet de pomper l'water des rivieres, des mares, et des puits.
Elle peut s'adapter a n'importe quelle gamme de temperatures pour sa
source froide et sa source chaude. Par exemple: dans les pays froids,
on pourra utiliser du butane comme fluide de cycle; dans les pays
chauds, de l'essence ordinaire.
En remplacant le capteur solaire par un echangeur, elle peut
fonctionner avec n'importe quelle source de chaleur.
Toutes ces raisons rendent cette pompe particulierement bien adaptee a
toutes les formes d'irrigation. -
En utilisant l'water comme fluide de cycle, on peut realiser une unite
totalement autonome de dessalement de l'water de mer ou de l'water
saumatre. I1 suffit dans ce cas de recueillir les condensats et de ne
plus les renvoyer dans les corps de pompe.
Elle permet de pomper toutes sortes de liquides, meme des boues.
Cette liste de domaines d'application n'est evidemment pas limitative.
La pompe qui vient d'etre decrite permet d'aspirer de l'water jusqu'a
une certaine. profondeur.
Toutefois, comme pour n'importe quelle pompe aspirante cette
profondeur est limitee par la pression atmosph6- rique. La hauteur de
la colonne d'aspiration, y compris la hauteur du fluide present dans
le corps de pompe, ne peut depasser la hauteur d'une colonne
equivalant a une pression egale a la difference entre la pression
atmospherique et la pression d'aspiration.
Comme cette derniere est de l'ordre de 0,7 atmosphere absolue, on voit
que si le fluide aspire est de l'water, la hauteur d'aspiration ne
pourra depasser 3 m, ce qui est relativement faible.
Or, les corps de pompe 1 et 2 presentent des dimensions relativement
importantes. Si ie niveau d'water est bas, cela necessite un diametre
de puits important pour les descendre dans ce puits. En pratique, on
devra frequemment se contenter de poser les corps de pompe sur le sol
et d'aspirer l'water au moyen des seules canalisations d'aspiration.
C'est pourquoi on a prevu une variante de realisation de la pompe qui
permet d'aspirer l'water a une profondeur importante, par exemple
superieure a 10 m.
On a represente un exemple de realisation d'une telle pompe sur la
figure 5. Elle comporte une pompe P semblable a la pompe de la figure
1, possedant deux corps de pompe 1 et 2, un capteur solaire 3, un
condenseur 4, un circuit de condensation et un circuit de vaporisation
reliant respectivement le capteur salaire et le condenseur 4 a chacun
des corps de pompe.
On a donc designe ces parties constitutives par les memes references
que sur la figure 1.
La pompe comporte en outre un ensemble pompe-turbine immerge dans le
fluide a pomper. La pompe a ete designee par la reference 100 et la
turbine par la reference 102. La canalisation de refoulement 30a de la
pompe P refoule dans la turbine 102. L'echappement 30b de la turbine
aboutit dans un reservoir de stockage intermediaire 104 dispose
sensiblement a la meme hauteur que les corps de pompe 1 et 2. Sa
capacite est au moins egale au volume admis dans un corps de pompe
pendant la phase d'aspiration. L'arbre de la turbine 102 entraine la
pompe 100, qui est une pompe de type classique, par exemple une pompe
foulante, dont la hauteur de refoulement n'est pas limitee par la
pression atmospherique.La pompe 100 refoule le fluide pompe dans une
canalisation 30c qui traverse le condenseur 4 en le refroidissant,
comme dans le mode de realisation de la figure 1, avant d'etre amene
vers son point d'utilisation.
Le fonctionnement de l'ensemble est le suivant. L'water contenue dans
le reservoir de stockage-104 est admise dans l'un ou dans l'autre des
corps de pompe comme dans le cycle decrit en reference aux figures 1 a
4. Le fluide aspire dans l'autre corps de pompe au cours du cycle
precedent est-refoule par la canalisation 30a dans la turbine 102, ce
qui'entraine cette derniere. L'echappement de cette turbine retourne
dans le reservoir de stockage 104 par la canalisation 30b.
Ainsi, on constate qu'une quantite de fluide parcourt un circuit
ferme. Elle passe du reservoir de stockage 104 dans l'un des corps de
pompe, puis retourne au reservoir. Dans le cycle suivant, cette
quantite de fluide sera aspiree dans l'autre corps de pompe avant de
retourner a nouveau dans le reservoir 104. L'energie fournie par la
pompe est donc utilisee en totalite (aux pertes pres), pour entrainer
la turbine.
A titre d'exemple, imaginons que l'on veuille pomper l'water d'une
nappe situee a 10 m en dessous du niveau de la pompe P, identique a
celle de l'exem- ple chiffre donne precedemment. On pourra turbiner
8,7m3/h sur une hauteur de 24 m, aux pertes de charge pres dans les
canalisations. Si on suppose un rendement global turbine-pompe de 50
percent, et si on veut elever l'water a +10 nu par rapport au sol, le
debit sera
8,7 x 24x0,5 = 5,2 m3Xh
20
On a represente sur la figure 6 une troisie- me variante de
realisation de l'invention. Comme la precedente, l'installation
decrite sur la figure 6 permet d'obtenir une pression de sortie du
fluide plus elevee Cependant, dans ce cas, la pression plus elevee
n'est pas obtenue au moyen d'un ensemble pompeturbine, mais par
l'utilisation de deux pompes identiques P1 et P2 fonctionnant en
serie. Le premier etage est en tous points identique a la pompe
decrite en reference aux figures 1 a 4. La seule difference est que le
fluide pompe5 au lieu d'etre achemine directement vers son point-
d'utilisation est deverse par la canalisation de refoulement 302 dans
un reservoir de stockage intermediaire 106. La seconde pompe P2 aspire
dans ce reservoir 106. Ainsi, la pression a l'entree de ses corps de
pompe 1 et 2 est superieure a la pression atmospherique.Sa valeur est
egale a la pression de la colonne de fluide situee au-dessus de
l'entree des corps de pompe. Ainsi, le cycle dans la pompe P2 est
identique au cycle de la pompe P1 mais s'effectue entre des pressions
plus elevees. Par exemple, dans la pompe P1, le cycle s'effectue entre
0,7 et 3,5 atmospheres absolues. Dans la pompe P2, la pression varie
entre 3,5 atmospheres absolues et 8 atmospheres absolues.
La canalisation de refoulement 30" de la pompe P2 amene le fluide vers
son utilisation haute pression.
Dans un exemple de realisation, cette utilisation peut etre la
dialyse.
Pour toutes ces variantes, lorsque le fluide de cycle est le fluide
pompe lui-meme, par exemple de l'water, il est possible d'effectuer un
soutirage d'water distillee a la sortie du condenseur 4 par la
canalisation 108 representee en traits mixtes. Le piston liquide
constitue par le fluide pompe lui-meme se renouvelle, puisque l'on
soutire une certaine quantite de fluide a chaque cycle. La quantite
extraite est compensee par une aspiration supplementaire de fluide a
l'interieur du corps de pompe.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Pompe du genre de celles qui fonctionnent par vaporisation
d'un'fluide de cycle-dans une source chaude (3) et par condensation de
ce fluide de cycle dans une source froide, la vaporisation et la
condensation du fluide de cycle etant utilisees pour obtenir un
mouvement de va-et-vient qui assure le pompage d'un fluide,
caracterisee en ce qu'elle comporte:: - deux corps de pompe (1, 2), -
un premier circuit (10, 12) de vaporisation du fluide de cycle qui
relie la source chaude (3) au pre-mier corps de pompe (1) et un second
circuit (14,16) de vaporisation du fluide de cycle qui relie lasource
chaude (3) au second corps de pompe (2), - un premier circuit de
condensation de la vapeur (18,20) qui relie le condenseur (4) au
premier corps depompe (1) et un second circuit (22, 24) de
condensa-tion de la vapeur qui relie le condenseur (4) ausecond corps
de pompe (2), - un ensemble constitue par des canalisations
d'aspiration (5, 6, 7) plongeant dans le liquide a pomperet debouchant
au point le plus bas de chacun descorps de pompe (1, 2), et muni de
clapets anti-retour, - des canalisations de refoulement (26, 28, 30)
comportant des clapets anti-retour (Cll, C12), - des organes de
sectionnement constitues par des clapets anti-retour (C31, C32, 41 C
et par des van-nes (V31 V32 V41 V42) et un systeme (8) qui pilote les
vannes de maniere a ce que le fluide decycle subisse dans chacun des
corps de pompe lesphases-de compression, d'equilibre et de detente,
2. Pompe selon la revendication 1, caracte risee en ce que la source
froide est constituee par un condensateur (4) qui est refroidi par la
circulation du fluide pompe lui-meme, ce fluide pompe absorbant au
cours de son passage dans le condenseur (4) la chaleur de condensation
du fluide de cycle.
3. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 et 2,
caracterisee en ce que le fluide de cycle est constitue par le fluide
pompe lui-meme.
4. Pompe selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que le
fludie de cycle est un fluide plus leger que le fluide pompe et non
miscible avec lui, le melange du fluide pompe et du fluide de cycle
condense constituant un piston liquide p situe au-dessus du fluide
pompe present dans chacun des corps de pompe, la concentration de
chacun des deux liquides etant variable suivant la hauteur dans le
piston p en raison de la difference de densite entre eux.
5. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterisee
en ce que la source chaude (3) est constituee par un capteur solaire
plan.
6. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterisee
en ce que la source chaude est constituee par un capteur solaire avec
concentration du rayonnement.
7. Pompe selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caracterisee
en ce qu'elle comporte en outre: - un ensemble pompe-turbine (100,
102) immerge, - un reservoir de stockage alimentaire (104), le
refoulement (30a) de la pompe P etant raccorde al'alimentation de la
turbine (102) et son echappe-ment (30b) debitant dans le reservoir de
stockagealimentaire (104), la pompe (100) entrainee par laturbine
(102) debitant dans une canalisation de refoulement (30 qui traverse
le condenseur (4) avantd'amener le fluide pompe a son point
d'utilisation.
8. Installation de pompage, caracterisee en ce qu'elle comporte deux
pompes (P1, P2) realisees selon l'une quelconque des revendications 1
a 6 montees en serie, le refoulement (3(1) de la premiere pompe (P1)
debitant dans un reservoir de stockage intermediaire (106), la seconde
pompeCP2)aspirant le fludie dans ce reservoir intermediaire (106) et
le refoulant vers l'utilisation a haute pression.
9. Installation.de pompage selon la revendication 8, caracterisee en
ce que le fluide de cycle est le fluide pompe lui-meme et en ce que
l'on effectue un soutirage de ce fluide condense en sortie du
condenseur.
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