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Bélier hydraulique

Pages de Hervé de Baillenx

NB : Les pages originelles (hervedebaillenx/, hervedebaillenx/belier.htm et hervedebaillenx/belier99.htm), publiées sur le site des membres Lycos (http://membres.lycos.fr/), ne sont plus disponibles actuellement. Elles sont mises à disposition dans ce chapitre spécial avec l'aimable autorisation de l'auteur.

Sommaire de ce chapitre ( Paragraphe Début / Suivant )

  1. Construire un bélier hydraulique
  2. Voici la description du bélier, construit à Duisabeau (Salies de Béarn)
  3. Voici les dernières informations à propos du bélier de Duisabau (Salies de Béarn)

1. Construire un bélier hydraulique ( Paragraphe Précédent / Suivant )

Voici une photo d'un exemple d'un bélier de toute petite taille (tuyau de 12 mm) qui a fonctionné plusieurs mois, la structure proposée sera la même à part le ballon (celui de la photo est vendu chez Castorama comme ballon anti coup de bélier!!) qui sera remplacé par une lyre de tuyauterie, et le clapet de batellerie qui  qui sera un clapet à battant au lieu d'une crépine mise en position inversée (et que l'on trouve au BHV de Paris, au sous-sol ).

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C'est ce modèle que vous pouvez voir en photo dans l'article de de la revue Science et Avenir de novembre 2003, page 91.

Il a été réalisé par les élèves du lycée Jules Verne à Tarare (contact Mr Benjamin Topouzkhanian professeur). Il semble avoir eu du succès, et bien amusé, et sûrement douché ! aussi bien les enseignants que les élèves.

C'est un modèle vraiment facile à réaliser, sans aucun outillage, et idéal pour faire ces premiers tests. Le seul "usinage" à faire est le perçage du fond du filtre de la crépine (vanne de batellerie), pour pouvoir avec un crayon, appuyer sur le clapet pour l'ouvrir ...

Deux  T , un coude, un ballon, un clapet, et une crépine, quelques mamelons (bizarrement on n'a jamais les bons), 2 vannes, la nomenclature est vite faite ... et un peu de téflon, qu'on oublie toujours pour les joints.

Et le tuyau de batellerie, au moins 15 mètres rectiligne, avec un dénivelé de 1 à 3 mètres 

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Rappel du fonctionnement :

Le fonctionnement du bélier hydraulique repose sur un cycle continu en 4 phases:

1- Le clapet de batterie est ouvert et l'eau provenant du réservoir situé en amont du bélier hydraulique s'écoule par la conduite de batterie à travers le clapet de batellerie.

2-L'augmentation de la vitesse d'écoulement de l'eau provoque la fermeture brutale du clapet de batterie. Ce brusque arrêt de la circulation de l'eau crée une onde de pression qui provoque l'ouverture rapide du clapet de retenue qui laisse passer une certaine (petite) quantité d'eau dans le ballon. 

3-Il se produit une dépression sous le clapet de batterie qui s'ouvre de nouveau. L'eau reprend de la vitesse et le cycle recommence indéfiniment et automatiquement. (si tout va bien !!!)

4-L'eau qui rentre dans le ballon comprime peu à peu l'air enfermé dans celle-ci. C'est l'augmentation de la pression de l'air qui fera monter dans le tuyau de refoulement l'eau contenue dans le ballon.

Note le fonctionnement dépend de la pression dans le ballon, en modifiant cette pression on peut optimiser la fonctionnement, mon expérience est qu'avec une chute d'eau de 5 mètres il faut au moins 2 bar dans le ballon, un manomètre permet de vérifier. 

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Mon bélier home made: 

Le bélier proposé sera dimensionné pour un tube de 40 mm (1"1/4) ce qui est le maximum constructible  facilement de mon point de vue ... et compte tenu de mon expérience 

La longueur du tuyau d'amenée (tuyau de batellerie) optimale est comprise entre 15 et 25 mètres, le polystyrène est assez facile à manipuler, le tube métal beaucoup moins ...

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Convention:

Le diamètre 40 = 1"1/4,  le diamètre 35 = 1",  le diamètre 25 = 3/4",  tous les éléments sont femelle les raccords sont fait avec des mamelons toujours males. les raccords en laiton sont plus cher mais plus confortables !

On peut limiter le nombre de mamelons en optimisant les sorties male ou femelle pour chaque élément, mais c' est vraiment plus facile de n'avoir que des sorties femelles et des mamelons ...

Liste des pièces à approvisionner:

1  Tuyau de batellerie diamètre 40 longueur 15 à 25 mètres matière polystyrène (le + rigide possible) (la qualité gaz avec une bande jaune est très rigide), moi j'utilise la qualité arrosage la moins chère ... 

1 Raccord entre le tuyau de batellerie et la vanne d'isolement de préférence en laiton éventuellement en plastique dans ce cas la marque Plaston est la meilleure, pièce à acheter impérativement en même temps que le tuyau et chez le même fournisseur !!!

2 ou 3 Colliers de fixation pour le tuyau pièce à acheter impérativement en même temps que le tuyau et chez le même fournisseur !!!

1  Vanne d'isolement  diamètre 40 , type boule,  matière acier, (pas absolument indispensable mais bien utile)

1  Tee diamètre 40, matière laiton ou fonte, les 3 sorties filetés  femelle 

1 Coude 90° diamètre 40,  matière laiton ou fonte,  type  femelle (on trouve aussi du male femelle)

1  Clapet (de batellerie) à battant et sans ressort diamètre 40 matière laiton,  type  femelle (se trouve dans les jardineries 15 euro) 

5  Mamelons diamètre  40 -  40 matière laiton ou fonte (en prendre au moins un de + on les perd facilement)

1  Mamelon réduit diamètre  40 - 35 matière laiton ou fonte

1  Clapet (de retenue) à ressort diamètre 35, matière laiton sorties filetés  femelle 

1  Tee diamètre 35, matière laiton, les 3 sorties filetés  femelle 

1 Tee diamètre 35 en matière plastique de  type: une sortie fileté male et deux sorties avec joint torique pour du tube plastique polyéthylène diamètre 35

2  Mamelons diamètre 35 -  35,  matière laiton (en prendre au moins un de + on les perd facilement)

1  Mamelon réduit 35 - 25 matière laiton 

1  Vanne de sortie diamètre  25 type  femelle

3 à 6 mètres de tuyau en polystyrène diamètre 35 pour faire une lire qui constituera le ballon d'air

 Le tuyau de refoulement jusqu'a votre bassin qui doit être à 20 mètre au dessus du bélier  un diamètre de 16 ou 20 mm suffit

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Option:

On peut (et je le recommande fortement) rajouter un manomètre (0 à 5 ou 10 bar) juste en amont de la vanne de refoulement, (entre le ballon et la vanne) cela permet de contrôler la pression dans le ballon d'air, moi je le fait toujours. 

Cela demande un T et une vanne et quelque petites réductions de +  ne pas oublier d'isoler le manomètre quand on ne l'utilise pas les coups de bélier le détruisait vitte.

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Montage :

Bien faire l'étanchéité, en fonctionnement la bélier passe en dépression (juste après la fermeture de la vanne de batellerie la pression monte d'abord très haut puis descend sous la pression atmosphérique), les prise d'air sont nocive, utilisez de la pâte à joint ou du téflon, selon les goûts, si vous choisissez le téflon prévoir plusieurs rouleaux....  on en consomme pas mal ... on en manque toujours le WE

Le "ballon" est constitué d'une lyre faite avec le tuyau de 35 mm les 2 extrémités venant sur un même Tee, le centre de la boucle maintenu en hauteur pour emprisonner l'air 

Le tuyau de battelerie doit être le plus rectiligne possible, en pente continue sans point haut pour ne pas bloquer de l'air, le prise d'eau doit être propre, prévoir un filtre attention aux feuilles mortes .. C est probablement la partie la + difficile. Le tuyau doit être bien fixé par des collier il aura tendance à avancer ....

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Plan de montage:

Il est à faire ... voici un début avec la photo sa devrais aller ...

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Mise en marche:

1) Fermer les 2 vannes. 

2) Ouvrit la vanne d'arrivé d'eau diamètre 40 en maintenant le clapet de batellerie ouvert, bien purger tout l'air de la tuyauterie de batellerie.

3) Laisser le clapet se refermer, le rouvrir manuellement en appuyant dessus, (attention à la douche!!) recommencer l'opération  jusqu'a que la pression dans le ballon monte à 2 bar au minimum. (cela peut prendre entre 2 et 10 minutes ... )

4) Normalement à partir de 2 bars dans le ballon le clapet se met à battre tout seul si il n'y a pas d'air dans la tuyauterie de batellerie.

5) Ouvrir doucement la vanne de refoulement pour maintenir la pression à 2 bar dans le ballon. 

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version 1.0

Mise à jour le 01/12/2003

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2. Voici la description du bélier, construit à Duisabeau (Salies de Béarn) ( Paragraphe Précédent / Suivant )

Il existait 2 fabricants de béliers en France :

I.P.E.P. S.A. à Dreux 28 Tel 02 37 64 83 60 prix à partir de 1000 Euro(aurait disparu depuis 2 ans)
Walton Hydrolic à Lormon 33 Tel 05 57 77 59 77 prix à partir de 500 Euro

Il y a aussi un fabricant de longue date de bélier en Suisse. Déjà son arrière grand père en aurait construit en Suisse en 1885.

In 1885 the first Schlumpf hydraulic ram was made by Johann Georg Schlumpf, great-grandfather of schlumpf innovations founder Florian Schlumpf. Hydraulic ram means a water pumping system, that works only with the power of water. Example: If you install a hydraulic ram 10m below the level of a source, the ram is able to pump water to a height of 100m or even more, without any energy consumption such as electricity or gasoline. Ci-joint son adresse :
Hans Peter Schlumpf pour plus d'info
Information amicalement donnée par : Corinne Wieser corinne.w@starband.net

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Mon bélier est reconstruit à uniquement à partir d'éléments du commerce, sans usinage. La vanne d'impulsion est un clapet de diamètre 40 mm (1" ¼ ) à battant (que l'on trouve dans toutes les jardineries) légèrement modifiée (voir partie technique)  et monté verticalement à contre sens, le clapet de refoulement est un clapet standard à ressort 26x34 mm (1"). Le réservoir tampon est une bouteille de butane très courante en France. La fixation est faite par des sangles (achetés dans une station service) sur un tronc d'arbre placé en travers du ruisseau.

La formule qui permet de calculer le débit théorique maxi est   :
hauteur-de-chute x débit-de-chute / hauteur-de-refoulement  x  0,45

Les contraintes d'installation sont  :
La longueur de la tuyauterie amont doit être au moins 5 fois la hauteur de chute elle doit être le plus rigide possible et avec le minimum de coudes

La situation actuelle à Salies de Béarn est la suivante :

Dénivellation de la chute           : 5 mètres
Longueur du tuyau d'amené       : 25 mètres   
Nombre de coups par minutes   : 10 à 15      (on pourrait probablement faire mieux)
Type de tuyaux d'amenée : polyéthylène diamètre 1" (26x34 mm)
Tuyau de refoulement longueur 350 mètres en polyéthylène diamètre 1/4" (12x17 mm)
Hauteur de refoulement 35 mètres

Dans mon cas le débit varie de 0.3 à 1 litre par minute  (soit 500 à 1500 litres par 24 heures) selon les réglages. Les derniers mètres sont dur à franchir ...  en pratique 0,6 litres par minutes.

La puissance du système donne à peu prés 3 Watts ... pour un débit moyen de 0.6 litres par minute à 30 mètres de haut :   ( 0.6 kg x 9,81 / 60 x 30),   j'ai prévu d'utiliser l'eau pour alimenter une cressonnière de 3 m2 prés de la maison.

Et voila donc la machine en pleine action

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Un peu de technique, si vous voulez  : La vanne d' impulsion est faite à partir d'un clapet à battant du commerce. Les modifications faites sont :
1) Remplacement de la vis qui fixe le joint par une vis plus longue de 40 mm de long et de diamètre 4 mm.
2) Ajout d'une palette en tôle pour limiter l'ouverture et fixer les poids. Ajout du poids au bout de la palette.

      Clapet fermé                        Clapet ouvert                    Clapet en Coupe

clapet11.gif (3456 octets)  clapet21.gif (3661 octets) clapet3.gif (2499 octets)

Je pense que les dessins sont compréhensibles (je n'ai pas dessiné les écrous qui permettent le réglage de l'ouverture en déplacent la palette ...) si vous voulez plus d'informations, envoyez moi un message. 

Quelques Questions réponses en vrac ...

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Me voici en vacances (en août 98 dans le Béarn) avec ma famille et mon nouveau projet de bélier de 50x60 mm (2") prévu pour être installé au fil de l'eau,   puissance 10 Watts,  si tout va bien ...

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Une nouvelle version est en test a suivre ...

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Autre pages, Autre liens ... toujours sur les énergies renouvelables
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Mise à jour par Herve de Baillenx le 28 octobre 1998, fin 2000, août 2001, août 2002

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3. Voici les dernières informations à propos du bélier de Duisabau (Salies de Béarn) ( Paragraphe Précédent / Début )

Voici les dernières informations mon bélier hydraulique suite à mes dernières vacances dans le Sud West.

Après quelques mois d'utilisation (6 mois a peu prés). Le clapet d'impulsion a lâché par usure de l'axe. Il s'avère que le clapet a battant doit être de bonne qualité pour un fonctionnement sur plusieurs années. Il est difficile de trouver ce type de clapet dans le commerce de détail

En outre la longueur du tuyau d'amenée (tuyau de batellerie) optimale est comprise entre 15 et 25 mètres, il existerais une loi permettant de calculer cette longueur en fonction de la hauteur de charge et de la hauteur de refoulement. L installation a évolué comme sur le schéma joint  :

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J'ai aussi changé le clapet en le remplacent par une crépine en laiton que j'ai trouvé au BHV de Paris (sous-sol) et qui est installée verticalement à l'envers . Le réglage de l'ouverture se fait en rajoutant des rondelles de 8 mm de diamètres sous le clapet et le réglage du poids se fait en perçant le haut de la partie filtre de la crépine (foret de 10mm) et en plaçant un tube fileté de 10 mm (on les trouve au rayon électricité) fixé par 2 écrous (10 mm pas de 1mm) , à l intérieur de ce tube je passe une tige filetée de 4 mm sur laquelle je fixe les poids et qui pousse sur le clapet. Vous auriez bientôt ? une photo et/ou un dessin, ce sera plus clair.

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voici la photo promise .... depuis si longtemps

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Mise à jour par Herve de Baillenx le 01 juin 2000

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Pour  envelope.gif m'écrire (herve.debaillenx@free.fr)

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