Pompe à vis excentrique
Qu'est-ce qu'une pompe à vis excentrée ?
Une pompe à vis excentrée est une pompe à déplacement rotatif. Cette pompe porte d'autres noms tels que pompe à cavité progressive et pompe à cavité. Ce type de pompe fonctionne en déplaçant le fluide en le faisant progresser à travers la pompe dans une séquence de petites cavités discrètes de forme fixe pendant que son rotor tourne. Le débit de la pompe à vis excentrée est ainsi proportionnel à la vitesse de rotation du rotor. Les cavités discrètes se rétrécissent vers les extrémités et se chevauchent. Les cavités sont telles que lorsqu'une cavité se termine, une autre augmente. Les pompes à vis excentrique sont utilisées dans plusieurs applications telles que le dosage de fluides et le transport de matériaux visqueux et sensibles au cisaillement. Les pompes à vis excentrique permettent un écoulement du fluide avec des impulsions faibles ou nulles.
Figure : Pompe à vis excentrique.
Composants de la pompe à vis excentrée
Une pompe à vis excentrée comporte plusieurs pièces qui fonctionnent ensemble pour améliorer le débit du fluide pompé. Parmi les principales pièces de cette pompe figurent le rotor, le stator, les articulations, l'arbre d'entraînement, les roulements, le moteur principal et l'accouplement, entre autres.
Figure : Composants d'une pompe à vis excentrée.
Rotor
La conception primaire d'une pompe à vis excentrée est constituée d'un rotor et d'un stator. Le rotor est constitué d'un matériau résistant tel que l'acier à haute résistance. Des vis hélicoïdales sont usinées sur le rotor. Le rotor est placé dans un stator en caoutchouc.
Stator
Le rotor est fixé par des bras reliés entre eux, ce qui lui permet de rouler dans le stator. Le mouvement est renforcé par l'utilisation de roulements.
Articulations
L'articulation est utilisée dans les pompes à vis excentrique pour supporter les forces créées par le couple et la force axiale entre le rotor et le moteur.
Corps de pompe et brides
La partie où le fluide est pompé est le corps de la pompe. Dans le corps de la pompe, la bride d'aspiration est fixée et le fluide entre dans la pompe par cette bride d'aspiration.
Capteur de marche à vide
Il s'agit d'un capteur utilisé pour protéger les stators contre le fonctionnement à sec en utilisant un capteur de température lorsque la température du stator devient supérieure à la température programmée. Cela permet d'arrêter le moteur d'amorçage et d'éviter ainsi d'endommager la pompe.
Capteur de produit
Il s'agit d'un capteur utilisé dans une pompe à vis excentrique afin que la pompe puisse se mettre en marche lorsqu'un produit est placé à l'entrée ou dans la trémie.
Vestes chauffantes
Des enveloppes chauffantes sont placées dans le stator et, pour les pompes à vis excentriques à trémie, dans la trémie afin de protéger les matériaux de la solidification.
Pressostat
Il s'agit d'un interrupteur qui permet de contrôler la pression de la pompe à l'entrée.
Soupape de sécurité
Il s'agit d'une vanne placée sur la pompe ou sur les tuyaux afin d'éviter une accumulation de pression excessive susceptible d'endommager le système de tuyauterie ou la pompe.
Comment fonctionne une pompe à vis excentrée ?
Les pompes à vis excentriques sont alimentées par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne. Les pompes à vis excentrique ont un rotor qui tourne dans un stator en caoutchouc. Le rotor ressemble à un tire-bouchon allongé et tourne dans un stator en caoutchouc constitué de doubles hélices internes. Les fabricants de pompes à vis excentriques font en sorte que l'hélice du stator soit deux fois plus grande que celle du rotor. La différence de pas permet de former des cavités étanches entre le stator et le rotor. Ces cavités sont conçues pour s'écouler axialement le long du stator lorsque le rotor tourne, ce qui provoque un écoulement axial régulier du fluide. Le fluide est forcé de s'écouler à travers la pompe jusqu'à ce qu'il sorte par l'orifice de refoulement.
Figure : Fonctionnement d'une pompe à vis excentrée.
Types de pompes à vis excentrique
Il existe différents modèles de pompes à vis excentrée. Ces modèles sont conçus en fonction des fonctions et de l'orientation de la pompe. Voici quelques-uns des types de pompes à vis excentrique.
Pompe à vis excentrique de trémie
Il s'agit d'une pompe à vis excentrique équipée d'une trémie. Ce type de pompe à vis excentrique permet de retenir le produit à pomper. Cette pompe à vis excentrique est utilisée pour pomper des liquides visqueux, des matériaux de grande taille qui doivent être coupés en petits morceaux, des solides qui se plastifient et des matériaux qui contiennent des niveaux élevés de matière sèche.
Figure : Pompe à vis excentrique de trémie.
Pompe à vis excentrique de qualité alimentaire
Il s'agit d'une pompe à vis excentrique principalement destinée au pompage de denrées alimentaires. Comme son nom l'indique et compte tenu du fait que cette pompe est destinée à pomper des denrées alimentaires, les fabricants de pompes à vis excentrique l'ont conçue en tenant compte de la nécessité d'améliorer l'hygiène des aliments pompés. Cette pompe est conçue de manière à être facile à nettoyer. Certains modèles de pompes à vis excentrique sont également équipés de chariots pour faciliter les déplacements entre les processus.
Figure : Pompe à vis excentrique de qualité alimentaire avec un chariot.
Pompe à vis excentrique horizontale
Une pompe à vis excentrée horizontale est une pompe dont l'arbre d'entraînement est aligné horizontalement. Ce type de pompe est facile à installer et à entretenir, ses pièces internes étant facilement accessibles. Cependant, ce type de pompe a tendance à prendre beaucoup d'espace d'installation. De plus, ce type de pompe a une capacité limitée en ce qui concerne la hauteur positive nette d'aspiration (NPSH). Ce type de pompe à vis excentrée fonctionne sur le même principe que les autres pompes à vis excentrée, à savoir l'utilisation de rotors et de stators pour créer des cavités de fluide.
Figure : Pompe à vis excentrique horizontale
Pompe à vis excentrique verticale
Il s'agit de pompes à vis excentriques installées dans le sens vertical. Ces pompes conviennent parfaitement aux endroits où l'espace d'installation est limité par rapport à la pompe horizontale. Les fabricants de pompes à vis excentrique fabriquent des pompes dont la longueur d'immersion est personnalisable. Cela permet à l'utilisateur final d'installer la pompe sans avoir à se préoccuper d'une longueur d'immersion insuffisante. Ces pompes ont été utilisées dans des applications telles que le pompage des eaux usées vers la principale station d'épuration. Ces pompes sont fabriquées en version courte et longue, ce qui permet de répondre à un large éventail d'applications. La version courte de cette pompe à vis excentrique est équipée d'une plaque de montage qui sert de support lors de l'installation, tandis que la version longue est équipée d'un guide et d'un support pour réduire les oscillations et les vibrations lorsqu'elle est utilisée pour des applications en immersion profonde. Ces deux versions sont dotées de configurations à couplage étroit et d'acier inoxydable pour les protéger contre la corrosion des pièces telles que le boîtier du stator.
Figure : Pompe à vis excentrique verticale.
Pompe à vis excentrique Macerator
Cette pompe est utilisée pour déchiqueter et couper les particules solides dans le fluide pompé. Cette pompe à vis excentrée est équipée d'un couteau en acier inoxydable trempé. Ce couteau est chargé de couper les particules solides. Cela permet à la pompe de pomper efficacement le fluide dans des tuyaux de petit diamètre sur une hauteur élevée ou sur de longues distances sans difficultés lorsque le fluide contient de gros composants solides. Ce type de pompe à vis excentrée est fabriqué de manière à atteindre une hauteur d'aspiration élevée, ce qui la rend adaptée à des applications difficiles telles que celles où le fluide à pomper contient des composants solides ainsi que des fluides très visqueux. Une fois que les solides sont déchiquetés en petits morceaux, ils sont transférés dans les tuyaux sans provoquer de défaillance ou de blocage de la pompe.
Figure : Pompe à vis excentrique Macerator.
Pompe à vis excentrique multiphasée
Il s'agit d'une pompe à vis excentrique conçue pour traiter des fluides en phases solide, liquide et vapeur. Il s'agit d'une pompe très importante dans les applications où les fluides sont mélangés aux trois phases. Les solides peuvent entraîner une abrasion, tandis que les vapeurs peuvent entraîner une surchauffe, ce qui peut réduire la durée de vie de la pompe. Cependant, les fabricants de pompes à vis excentriques multiphases fabriquent ces pompes avec des caractéristiques qui garantissent une résistance suffisante pour traiter les fluides à trois phases. C'est souvent le cas dans les applications de pétrole brut, où le pétrole brut est mélangé à du sable, du gaz et de l'eau. Traditionnellement, il est nécessaire d'extraire le gaz du pétrole brut. Cependant, l'utilisation d'une pompe à vis excentrique multiphase ne pose pas de problème, car la pompe fonctionne avec les trois phases du fluide. En raison de la capacité de cette pompe à travailler sur des fluides multiphasiques, sa conception et son coût sont généralement plus élevés que ceux des autres pompes à vis excentrique.
Figure : pompe à vis excentrique multiphasée.
Quand utiliser une pompe à vis excentrée ?
- Lors du pompage de fluides visqueux. Une pompe à vis excentrée est une bonne option pour le pompage de fluides très visqueux par rapport à d'autres pompes telles que les pompes centrifuges. Lorsque des pompes centrifuges sont utilisées pour pomper des fluides très visqueux, elles deviennent inefficaces. Ainsi, le débit du fluide devient très faible et, au bout d'un certain temps, il peut s'arrêter. En revanche, lorsqu'une pompe à vis excentrique est utilisée pour pomper des fluides visqueux, elle devient mécaniquement efficace et réduit la puissance requise ainsi que l'augmentation du débit. Avec une pompe à vis excentrée, le débit est continu, quel que soit le niveau de viscosité. De même, en termes de viscosité variable, une pompe à vis excentrique serait très appropriée car elle peut fournir un débit constant quelle que soit la viscosité du fluide.
- Lorsque l'on a besoin d'un débit variable. La pompe à vis excentrée est capable de fournir un débit de fluide variable, car il est facile de réguler le débit de fluide en fonction des besoins de l'utilisateur. Le débit peut être régulé en faisant varier la vitesse de la pompe par l'intermédiaire du réducteur. La vitesse de la pompe est proportionnelle au débit.
- Lorsque vous devez séparer des fluides. Une pompe à vis excentrée est une bonne option lorsque des fluides doivent être séparés. Par exemple, supposons que quelqu'un veuille une pompe pour transférer de l'eau et de l'huile dans un certain dispositif de séparation. Pour faciliter le processus de séparation, les gouttelettes d'eau doivent être plus petites que les gouttelettes d'huile. Si ces fluides sont pompés à l'aide d'autres pompes, comme les pompes centrifuges, ils mélangent l'huile et les gouttelettes d'huile deviennent alors très petites, ce qui gêne le processus de séparation. Si la pompe utilisée est une pompe à vis excentrique, la séparation sera plus facile car cette pompe n'émulsifie pas et ne mélange pas les gouttelettes d'huile.
- Conditions d'aspiration. Les pompes à vis excentrique ont besoin d'un faible couple pour aspirer le fluide dans la pompe, car leur vitesse de rotation est faible. Ces pompes peuvent également remplir malgré une pression d'aspiration très faible. Les pompes centrifuges ne peuvent pas fonctionner dans des conditions de basse pression et fonctionnent à une vitesse très élevée, ce qui signifie que leur couple est faible.
- Utilisées pour le dosage et la distribution. Ces pompes transfèrent des fluides à faible pulsation et conviennent donc au dosage et à la distribution.
- Lorsqu'un débit précis est nécessaire. Une pompe à vis excentrée peut fournir un débit précis à chaque tour, car chaque tour produit un volume spécifique de fluide.
- Pour traiter les fluides abrasifs. Les pompes à vis excentrée ont une vitesse interne faible par rapport aux pompes centrifuges. Lorsque le fluide contient des particules solides dans d'autres pompes fabriquées en matériaux métalliques, il peut facilement provoquer l'usure ou l'endommagement des pièces en raison de la faible tolérance et du régime élevé.
Applications de la pompe à vis excentrée
- Les pompes à vis excentrique sont utilisées pour le pompage des boues et des eaux usées.
- Ils sont utilisés pour pomper des produits chimiques visqueux dans les usines de fabrication.
- Ils sont utilisés dans les industries du papier et de la pâte à papier.
- Ils sont utilisés pour pomper la biomasse.
- Ils sont utilisés dans la production de gaz et de pétrole.
- Ils sont utilisés dans les applications de dosage.
- Ils sont utilisés pour pomper des produits sensibles au cisaillement.
- Ils sont utilisés dans la transformation des aliments et des boissons.
Avantages de la pompe à vis excentrée
- Ils ont un faible débit pulsé.
- Ils sont réversibles.
- Ils peuvent pomper des fluides très visqueux.
- Ils peuvent broyer et pomper des particules solides.
- Une pompe à vis excentrée peut fonctionner avec des fluides abrasifs.
- Il peut produire des pressions élevées.
- Sa vitesse peut être modifiée en fonction de l'application.
Inconvénients de la pompe à vis excentrée
- Ils se déplacent lentement, ce qui réduit le débit.
- Ils peuvent pomper sur une distance limitée.
- Les arbres peuvent se déformer sous l'effet de fortes charges.
Dépannage de la pompe à vis excentrique
La pompe à vis excentrique ne démarre pas
- Adhésion du stator et du rotor. Lubrifier le stator et le rotor avec de l'huile inerte ou de la glycérine.
- Pression excessive à la sortie. Utiliser un moteur ou une pompe plus puissant(e). Essayez également de modifier la configuration des tuyaux pour réduire la pression de sortie.
- Blocage. Retirez les solides présents dans l'orifice d'inspection. Si cela n'est pas possible, démontez la pompe pour pouvoir retirer facilement tous les solides et nettoyer la pompe.
- Fluide gelé. Cela peut être dû à la température très basse de la pompe. Installez un système de chauffage par traçage.
- Le stator n'est pas compatible avec le fluide. Vérifier la compatibilité chimique entre le stator et le fluide.
- La vitesse de la pompe n'est pas correcte. Vérifier la vitesse de la pompe pour s'assurer qu'elle se situe dans la plage recommandée. Vérifiez également que le régime, la tension, la puissance absorbée et la fréquence sont conformes aux recommandations du fabricant.
- Viscosité très élevée. Vérifier que la viscosité du fluide correspond aux spécifications de la pompe.
Pompe à vis excentrique ne produisant pas d'aspiration
- Blocage. Retirez les solides présents dans l'orifice d'inspection ou essayez de démonter la pompe pour un nettoyage efficace.
- Entrée d'air. Il peut s'agir d'une infiltration d'air par les tuyaux d'entrée ou les joints. Serrez les boulons des joints et remplacez les joints usés.
- Vitesse élevée de la pompe. S'assurer que la vitesse de la pompe se situe dans la plage recommandée.
- Mauvais sens de rotation. S'assurer que le sens de rotation est celui indiqué sur la plaque signalétique de la pompe.
- Stator usé ; remplacer.
- Rotor usé ; remplacer.
Pompe à vis excentrique ayant un débit incorrect
- Transmission défectueuse ou cassée. Vérifier la transmission et la réparer si nécessaire.
Pompe à vis excentrique ayant des vibrations très élevées
- Arbre de transmission. Vérifier le mouvement de l'arbre d'entraînement. Il peut s'agir d'une douille mal montée.
- Désalignement de l'arbre. S'assurer que tous les arbres sont correctement alignés.
- Solides de grande taille. Réduire la taille des solides ou installer un coupeur pour réduire les solides avant le pompage.
Fuite du joint
- Système d'étanchéité. Le système d'étanchéité utilisé n'est pas adapté à cette pompe et doit être remplacé.
- Garniture mécanique. Vérifier si les joints sont usés et les remplacer si nécessaire.
- Blocage. Retirer les solides de l'orifice d'inspection. Si possible, démontez la pompe pour la nettoyer efficacement.
Résumé
La pompe à vis excentrée est également connue sous le nom de pompe à cavité progressive. Cette pompe est alimentée par un moteur d'entraînement qui est soit un moteur à combustion interne, soit un moteur électrique. Le moteur principal, par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement et de l'accouplement, contribue à transmettre la puissance à la pompe. La pompe comporte un rotor métallique et un stator en caoutchouc. Le rotor est usiné avec des vis hélicoïdales qui aident la pompe à créer des cavités de fluide lorsque le rotor tourne. La rotation du rotor continue à déplacer le fluide de la section d'entrée à la section de sortie. La pompe à vis excentrée déplace les fluides avec de faibles pulsations et a un débit constant. Chaque rotation du rotor produit un volume spécifique de fluide, ce qui facilite la détermination du débit d'une pompe à vis excentrée, contrairement à d'autres pompes telles que les pompes centrifuges.
Cette pompe est utilisée dans de nombreuses industries telles que la production de pétrole et de gaz, l'alimentation et les boissons, le papier et la pâte à papier, le transfert de boues et d'eaux usées, le transfert de biomasse, le dosage et les applications de mesure, entre autres. La raison pour laquelle cette pompe est utilisée dans de nombreuses applications est due à ses caractéristiques uniques telles que sa réversibilité, sa capacité à pomper des fluides de n'importe quel niveau de viscosité, sa capacité à libérer un débit constant, à faire varier sa vitesse, sa capacité à travailler avec des fluides contenant des solides, sa capacité à travailler avec des fluides qui nécessitent des dispositifs de séparation, entre autres. Cependant, les pompes à vis excentrique utilisent des arbres pour les déflexions de puissance qui ont tendance à se déformer sous de lourdes charges. De telles déviations peuvent endommager les roulements de la pompe et même d'autres composants de la pompe. Cependant, les avantages de la pompe à vis excentrique l'emportent largement sur ses inconvénients.