Qu'est-ce qu'une roue de pompe ?
Une roue de pompe est un composant utilisé dans pompes centrifuges pour transférer l'énergie mécanique du moteur principal (moteur électrique ou moteur diesel) au fluide pompé. La roue est faite d'un matériau métallique tel que l'acier, et elle est munie d'ailettes.
Comment une roue transfère-t-elle le fluide dans une pompe ?
Lorsqu'une pompe démarre (mise en marche), l'arbre du moteur se met à tourner à une vitesse élevée comprise entre 1000 et 3000 tr/min. Comme la roue est attachée à l'arbre du moteur, elle tourne également à la même vitesse. La rotation de la roue crée un vide à l'intérieur de la pompe. Un vide est un niveau de basse pression par rapport à la pression atmosphérique. En raison de cette basse pression à l'intérieur de la pompe, le fluide contenu dans le réservoir de stockage pénètre dans la pompe par le tuyau d'aspiration, afin de créer un équilibre de pression. Lorsque le fluide pénètre dans la pompeIl rencontre la roue et les ailettes qui tournent à grande vitesse. L'énergie de rotation de la roue est transmise au liquide, ce qui augmente son énergie cinétique. Au fur et à mesure que le liquide se dirige vers le corps de la pompe, l'énergie cinétique diminue tandis que l'énergie de pression augmente. L'augmentation de l'énergie de pression permet de déplacer le fluide vers la destination souhaitée.
Figure : Roue fonctionnant pour transférer le fluide à l'intérieur d'une pompe.
Types de roues de pompes centrifuges
Il existe deux types principaux de roues à aubes fabriquées par fabricants de pompes centrifuges: la roue ouverte et la roue fermée.
Roue ouverte
Une roue ouverte est une roue dont les aubes sont ouvertes des deux côtés. Cette roue n'a pas de carter de protection. En tant que telle, la roue est utilisée dans des pompes peu coûteuses et de petite taille qui ne seront pas utilisées à des tensions élevées car elles sont faibles. Ces roues ont l'avantage de pouvoir pomper des fluides contenant quelques solides.
Figure : Roue ouverte.
Roue fermée
La roue est fermée à l'avant et à l'arrière. Cette conception renforce la résistance de la roue, ce qui la rend adaptée aux applications lourdes. Les roues fermées ont une faible hauteur d'aspiration positive nette et un débit plus efficace. Cependant, ces roues sont de conception complexe et coûteuse, car elles utilisent des anneaux à faible jeu pour maintenir l'efficacité et réduire les charges axiales. Les fabricants de pompes centrifuges utilisent des roues fermées dans les grosses pompes pour transférer des fluides propres et éviter le colmatage.
Figure : Roue fermée.
Différence entre une roue ouverte et une roue fermée
- Une pompe qui utilise une roue fermée doit être démontée lorsque l'utilisateur doit vérifier l'état des bagues d'usure. En revanche, avec une roue ouverte, l'utilisateur n'a pas besoin de démonter la pompe car les bagues sont montées à l'extérieur de la roue. Les bagues d'usure sont donc facilement accessibles et visibles. Ainsi, les roues ouvertes sont moins coûteuses à réparer et permettent de gagner du temps.
- Les roues fermées ont un rendement élevé au début de leur utilisation. Cependant, l'efficacité diminue avec le temps car le jeu de la bague d'usure augmente. Le jeu augmente avec l'usure des aubes de la roue, ce qui crée un espace entre le bord de la roue et la bague d'usure, réduisant ainsi l'efficacité. En revanche, une roue ouverte peut conserver son efficacité en ajustant régulièrement le jeu. Ce réglage s'effectue en déplaçant la roue vers l'avant ou vers l'arrière dans son boîtier. Ce faisant, la roue reste proche de la bague d'usure, ce qui permet d'obtenir un rendement élevé sur une longue période.
- Les roues fermées sont courantes dans la plupart des industries car elles peuvent contenir des fluides explosifs et volatils. La conception des roues fermées assure une étanchéité parfaite, empêchant les fuites de liquides dangereux. En outre, une roue fermée produit une hauteur de charge et une pression plus élevées qu'une roue ouverte.
- Les aubes d'une roue ouverte sont fixées à un moyeu central sans être entourées d'un carénage ou d'un boîtier. Il y a donc suffisamment d'espace entre les aubes, ce qui réduit le risque de colmatage lorsque l'on travaille avec des fluides contenant des solides. En revanche, les aubes d'une roue fermée sont entièrement fermées par un carter ou un boîtier, ce qui augmente les risques de colmatage si la pompe traite des matériaux filandreux ou des solides.
Facteurs à prendre en compte lors de la sélection de la roue de la pompe
- Débit. Le débit est la quantité de liquide que la roue de la pompe débite dans un laps de temps donné. Il est exprimé en gallons par minute. Une roue de pompe capable de fournir 100 GPM est adaptée aux applications à haut débit par rapport à 50 GPM.
- Hauteur de chute. La hauteur de charge est la hauteur maximale à laquelle le fluide sera soulevé. Elle est exprimée en mètres ou en pieds.
- Gravité spécifique. La gravité spécifique est le rapport entre la densité d'un fluide et la densité de l'eau. Un liquide dont la densité est supérieure à 1 est plus lourd que l'eau ; il a donc besoin d'une pompe puissante.
- Matières solides. Si le fluide contient des particules solides, il est conseillé d'utiliser une roue ouverte pour éviter le colmatage de la pompe.
- Viscosité du fluide. Un fluide visqueux a besoin d'une roue ouverte pour être transféré.