Pompe à huile à engrenage électrique
Qu'est-ce qu'une pompe à huile à engrenage électrique ?
Une pompe à huile à engrenage électrique est une pompe rotative à déplacement positif (PD) qui utilise un moteur électrique comme élément moteur. Les fabricants de pompes à huile à engrenages électriques développent le dispositif avec un ensemble d'engrenages imbriqués qui agissent comme l'élément rotatif. La pompe à huile à engrenages électriques déplace l'huile en enfermant de manière répétée un volume fixe à l'aide d'engrenages enchevêtrés, la transférant mécaniquement par une action de pompage cyclique. Elle est particulièrement adaptée au pompage d'huiles et d'autres fluides à haute viscosité et se retrouve dans les systèmes hydrauliques et les équipements d'éclairage commerciaux et domestiques. Les pompes à huile à engrenages électriques se distinguent par la disposition des engrenages et peuvent être des pompes à huile à engrenages externes ou internes. La pompe à huile à engrenage externe peut supporter une pression et un débit plus élevés que son homologue à engrenage interne. Toutefois, la pompe à huile à engrenage interne offre de meilleures capacités d'aspiration. D'une manière générale, ces dispositifs de coupe des arêtes présentent de nombreux avantages remarquables, tels qu'une faible consommation d'énergie, un rendement élevé et une structure compacte et simple avec peu de pièces mobiles.
Figure : Illustration de la configuration d'une pompe à huile électrique à engrenages
Composants d'une pompe à huile à engrenage électrique
Moteur électrique
Les fabricants de pompes à huile à engrenages électriques équipent l'unité d'un moteur électrique pour entraîner l'élément rotatif - le moteur électrique fonctionne en convertissant l'énergie électrique en énergie mécanique. Un moteur électrique peut être à courant alternatif ou à courant continu (CC). La plupart des unités utilisent un moteur à courant continu sans balais.
Corps de pompe
Le corps ou le carter de la pompe protège l'élément rotatif et les autres composants internes, tels que l'arbre, les paliers et les manchons d'arbre. Les fabricants de pompes à huile à engrenages électriques assurent généralement l'étanchéité du corps de la pompe afin d'éviter les fuites et de maintenir la pression. Les fabricants de pompes à huile à engrenage électrique conçoivent le corps de la pompe à partir de divers matériaux tels que le laiton, l'acier moulé ou la fonte ductile.
Arbre
La pompe est un composant mécanique rotatif soutenu par le palier et relié à l'engrenage d'entraînement. Elle relie l'élément rotatif au moteur électrique directement ou par l'intermédiaire d'un accouplement. Elle est généralement fabriquée en acier inoxydable, car elle est solide et peut supporter les vibrations pendant le fonctionnement de la pompe.
Engrenages
La pompe à huile électrique à engrenages comprend un ensemble d'engrenages qui s'emboîtent les uns dans les autres. Un engrenage entraîneur et un engrenage entraîné forment l'élément rotatif. L'objectif des engrenages est de déplacer le fluide à travers le corps de la pompe. Les fabricants de pompes à huile à engrenages électriques créent ces composants à partir de bronze, d'aciers alliés, d'aciers au carbone traités thermiquement, etc.
Paliers
Les roulements supportent l'assemblage du rotor et assurent son alignement parfait avec le corps de la pompe. Ils supportent la charge entièrement rotative de l'arbre pendant le fonctionnement et minimisent le frottement entre l'arbre rotatif et le stator pour un fonctionnement en douceur.
Joints mécaniques
Les garnitures mécaniques empêchent le fluide sous pression de s'échapper de la pompe. Les garnitures mécaniques empêchent la pompe d'aspirer l'air dans des conditions de vide.
Comment fonctionne une pompe à huile électrique à engrenages ?
Une pompe à huile électrique à engrenages utilise l'action rotative des engrenages pour déplacer le fluide dans la pompe. Lorsque le moteur électrique démarre, l'élément rotatif tourne, développant un joint liquide avec le corps de la pompe et créant une aspiration à l'entrée de la pompe. Lorsque les engrenages sortent de l'engrenage du côté de l'entrée de la pompe, ils créent un volume élargi. L'huile est aspirée dans le corps de la pompe et enfermée dans les cavités développées entre les dents de l'engrenage. L'huile emprisonnée est transférée de l'entrée au refoulement autour du corps de la pompe. Les dents de l'engrenage qui s'emboîtent du côté du refoulement de la pompe réduisent le volume et expulsent le fluide sous pression. Tant que les engrenages tournent, ils s'engrènent et enferment de manière répétée un volume fixe d'huile et le transfèrent mécaniquement dans une action de pompage cyclique.
Types de pompes à huile électriques à engrenages
Pompe à huile électrique à engrenage externe
Une pompe à huile électrique à engrenage extérieur comprend deux engrenages identiques, emboîtés l'un dans l'autre, montés sur des arbres distincts. L'engrenage d'entraînement, qui est directement alimenté par un moteur électrique, entraîne l'autre engrenage (appelé engrenage d'entraînement ou engrenage de renvoi). Toutefois, dans certains cas, les deux arbres peuvent être entraînés par des moteurs. Les fabricants de pompes à huile électriques à engrenage extérieur peuvent équiper le dispositif d'un engrenage droit, d'un engrenage hélicoïdal ou d'un engrenage à chevrons. Des roulements situés de part et d'autre du corps supportent les arbres. Ce type de pompe à huile électrique à engrenages se caractérise par des tolérances étroites entre les engrenages et le corps de la pompe, ce qui permet à la pompe de développer une aspiration à l'entrée et de protéger le fluide contre les fuites du côté du refoulement. Une pompe électrique à engrenages extérieurs peut supporter des pressions et des débits plus élevés grâce à l'utilisation d'un arbre plus rigide et à des tolérances plus étroites. Elle est principalement utilisée dans les applications hydrauliques, généralement dans les véhicules, les engins de levage et les équipements mobiles.
Figure : Illustration de la disposition des engrenages dans une pompe à huile électrique à engrenages externes.
Pompe à huile électrique à engrenage interne
Une pompe à huile électrique à engrenages internes comprend deux engrenages imbriqués de tailles différentes, l'un tournant à l'intérieur de l'autre. L'engrenage le plus grand, appelé rotor, est un engrenage interne, c'est-à-dire que ses dents dépassent à l'intérieur. L'engrenage plus petit, appelé pignon, est situé à l'intérieur du plus grand et maintenu en place par un pignon et une douille fixés au corps de la pompe. L'engrenage intermédiaire est conçu pour s'emboîter avec le rotor de manière à ce que les dents de l'engrenage s'enclenchent en un seul point. Une pompe à huile électrique à engrenage interne est parfaite pour les liquides sensibles au cisaillement, tels que le savon et les peintures, car elle présente un meilleur jeu et peut fonctionner à faible vitesse. Les pompes à huile électriques à engrenages internes offrent de meilleures capacités d'aspiration et conviennent aux fluides à haute viscosité. Elles ont également une large plage de fonctionnement et sont faciles à démonter, à nettoyer et à assembler.
Figure : Illustration de la disposition des engrenages dans la pompe à huile électrique à engrenages internes.
Applications de la pompe à huile à engrenage électrique
Une pompe à huile électrique à engrenages s'adapte parfaitement à diverses applications de puissance hydraulique dans les véhicules, les machines de levage et les équipements d'usine mobiles. On les trouve également dans les équipements commerciaux et les appareils d'éclairage domestique. Les utilisations typiques des pompes à huile à engrenages électriques sont les suivantes :
- Les pompes à huile électriques pour engrenages sont utilisées pour lubrifier la transmission automatique ou à variation continue, notamment lors du démarrage ou de l'arrêt du véhicule.
- Ils sont utilisés pour pomper des produits à haute viscosité tels que l'huile, les peintures et les résines.
- Ils sont utilisés pour le transfert d'huile à faible viscosité, d'antigel (A), de diesel (D) et d'eau (W).
- Les pompes à huile électriques à engrenages sont également largement utilisées dans les applications nécessitant un dosage précis ou un débit à haute pression.
- Elles sont utilisées dans diverses applications où l'alimentation est irrégulière, car le débit de la pompe n'est que légèrement affecté par la pression.
- Elles sont utilisées pour les opérations de dosage et de mélange dans les applications chimiques et agricoles car le débit de la pompe est directement proportionnel à sa vitesse.
Avantages d'une pompe à huile électrique à engrenages
- Les pompes à huile électriques à engrenages fournissent un débit régulier, sans impulsion, proportionnel à la vitesse de rotation des engrenages.
- Elles fournissent des pressions et des débits plus élevés que les pompes à palettes ou à lobes.
- Ils sont auto-amorçants et peuvent se soulever à sec, bien que leurs caractéristiques d'amorçage s'améliorent si les engrenages sont mouillés.
- Elles peuvent être conçues pour traiter des produits corrosifs et visqueux en sélectionnant soigneusement les matériaux de la pompe. L'utilisation de matériaux composites peut permettre à la pompe d'absorber des liquides corrosifs tels que l'acide sulfurique, l'hypochlorite de sodium, le chlorure ferrique et l'hydroxyde de sodium.
- Les pompes à huile électriques à engrenages sont légères, compactes et simples grâce à leur faible nombre de pièces mobiles.
- Ils ont un rendement élevé et une faible consommation d'énergie.
- Ils offrent des caractéristiques de pression et de température supérieures.
- Les pompes à huile électriques à engrenages sont moins sensibles à la cavitation.
- Ils sont faciles à utiliser, à entretenir et à reconstruire.
- Ils sont disponibles dans des tailles minuscules pour fournir un débit de liquide constant et une décharge sans impulsion.
- Le débit de la pompe est contrôlable.
Inconvénients de la pompe à huile électrique à engrenages
- Une pompe à huile électrique à engrenages nécessite une lubrification régulière des engrenages par le fluide pompé ; elle ne peut donc pas fonctionner à sec pendant des périodes prolongées.
- Les engrenages qui s'emboîtent peuvent être bruyants.
- Les pompes électriques à engrenages sont sensibles à l'usure, principalement lorsqu'elles sont utilisées avec des liquides abrasifs, en raison de la tolérance étroite entre les engrenages et le corps de la pompe. Pour traiter avec succès l'huile contenant des particules abrasives, une pompe de plus grande capacité fonctionnant à faible vitesse serait nécessaire pour minimiser l'usure de la pompe. Cependant, une telle pompe fonctionnerait avec un faible rendement volumétrique.
- Le rendement volumétrique d'une pompe à huile électrique à engrenages est réduit à des vitesses et des débits plus faibles.
- Ils pompent contre la contre-pression, et tout blocage en aval peut entraîner une défaillance de la tuyauterie ou de l'équipement.
Dépannage d'une pompe à huile à engrenage électrique
Le moteur ne démarre pas
- Le câble d'alimentation est cassé. Demandez à un technicien en électricité agréé d'inspecter et de remplacer les fils cassés.
- Le panneau de contrôle n'est pas alimenté en électricité ou l'alimentation électrique est inadéquate. Vérifiez le panneau d'entrée principal et assurez-vous que les connexions du câble d'alimentation sont conformes aux directives relatives à la pompe à huile à engrenage électrique.
- Le fusible est grillé ou le disjoncteur se déclenche. Vérifiez que le fusible de la pompe n'est pas grillé et remplacez-le si nécessaire. Veillez à réinitialiser le disjoncteur si nécessaire.
Le moteur fonctionne, mais il n'y a pas de débit de fluide.
- Le sens de rotation du moteur est incorrect. Vérifier que le sens de rotation est conforme à la flèche figurant sur le boîtier et la plaque signalétique.
- Il y a une poche d'air dans la conduite d'aspiration. Remplir la conduite d'aspiration de liquide, incliner la tuyauterie vers le haut et s'assurer qu'il n'y a pas de coude dans la conduite d'aspiration et que la tuyauterie est aussi droite que possible.
- La soupape de décharge est défaillante. Assurez-vous que le réglage de la pression est correct selon le fabricant de la pompe à huile à engrenage électrique. Nettoyez la soupape de décharge.
- Il y a une entrée d'air par le joint. Inspectez les joints, la tuyauterie et les joints raccordés et corrigez-les. Remplacer le joint de la pompe si nécessaire. Inspectez les joints toriques de la pompe et remplacez-les si nécessaire.
La pompe injecte trop d'air
- La vitesse de la pompe est faible. Augmentez la vitesse de la pompe jusqu'au niveau recommandé par le fabricant de la pompe à huile à engrenage électrique.
- Les raccords de tuyauterie sont très usés. Inspecter, réparer ou remplacer les raccords de tuyauterie.
- L'étanchéité de l'orifice d'aspiration est défectueuse. Inspecter et réparer l'étanchéité de la pompe.
La pompe ne peut pas s'amorcer automatiquement
- Le sens de rotation du moteur est incorrect/inversé. Vérifier le sens de rotation du moteur et inverser les polarités si nécessaire. Assurez-vous que la rotation du moteur correspond au sens de la flèche indiquée sur la plaque signalétique par le fabricant de la pompe à huile à engrenage électrique.
La pompe est bruyante
- La pompe est en train de caviter. Utiliser des tuyaux de diamètre correct selon le fabricant de la pompe à huile à engrenage électrique. Réduisez la hauteur d'aspiration et nettoyez les filtres. Essayez également de réduire la vitesse de la pompe et d'augmenter le niveau de liquide dans le réservoir.
- Vibrations dans les soupapes de sécurité. Ajuster le réglage de la pression au niveau recommandé par le fabricant de la pompe à engrenages électrique ou remplacer la soupape de sécurité si nécessaire.
- Les engrenages sont endommagés. Inspecter les engrenages et les remplacer si nécessaire.
- La pompe présente un désalignement important. Inspecter la pompe et réaligner les composants si nécessaire.
Résumé
Une pompe à huile à engrenage électrique est un type de pompe rotative à déplacement positif (PD) qui repose sur un moteur électrique et des engrenages intégrés pour déplacer l'huile dans la pompe et le réseau de tuyaux. Les fabricants de pompes à huile à engrenage électrique équipent les unités de deux engrenages qui s'emboîtent, constituant un élément rotatif qui entraîne le liquide à l'intérieur de la pompe. La pompe à huile électrique à engrenages déplace l'huile d'un endroit à l'autre en enfermant de manière répétée un volume fixe à l'aide d'engrenages qui s'emboîtent, la transférant mécaniquement par une action de pompage cyclique. Elles sont particulièrement adaptées au pompage de l'huile et d'autres fluides à haute viscosité tels que les savons, les peintures et les résines. Les pompes électriques à engrenages sont disponibles en configuration à engrenages externes ou internes. Une pompe à huile électrique à engrenage externe peut supporter des pressions plus élevées (jusqu'à 7500 psi). En revanche, une pompe à huile électrique à engrenage interne a de meilleures capacités d'aspiration et convient mieux aux fluides à haute viscosité et sensibles au cisaillement. Les pompes à huile à engrenages électriques présentent de nombreux avantages, tels qu'un rendement élevé, une faible consommation d'énergie et une conception simple et compacte, facile à installer et à utiliser.