Pompe à huile pour engrenages
Qu'est-ce qu'une pompe à huile à engrenages ?
Une pompe à huile à engrenages est une pompe qui utilise l'engrènement d'engrenages pour pomper un fluide par déplacement. Il s'agit d'une pompe volumétrique rotative typique, qui pompe une quantité constante de fluide à chaque tour. La pompe à engrenages pompe principalement des huiles et d'autres fluides industriels très visqueux. Les fabricants de pompes à huile à engrenages conçoivent la pompe avec une paire d'engrenages imbriqués. Un arbre entraîne un engrenage, et le premier engrenage entraîne le second. En raison des tolérances étroites entre les engrenages, les pompes à huile à engrenages sont principalement utilisées pour les liquides propres. Elles sont utilisées dans les systèmes hydrauliques, les usines de traitement chimique et les raffineries de pétrole et de gaz. La pompe à engrenages est disponible en deux variantes principales : une pompe à huile à engrenages externes qui utilise deux engrenages droits externes ou une pompe à huile à engrenages internes qui utilise des engrenages de synchronisation. En comparaison, la pompe à huile à engrenages externes peut gérer des pressions et des débits plus élevés que la pompe à huile à engrenages internes.
Figure : Illustration de la configuration de la pompe à huile à engrenages.
Composants de la pompe à huile à engrenages
Moteur électrique
La pompe à huile à engrenages utilise un moteur électrique pour entraîner l'élément rotatif. Le moteur électrique est un dispositif électrotechnique qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Les deux types de moteurs électriques sont les moteurs à courant alternatif (CA) et les moteurs à courant continu (CC). La plupart des fabricants de pompes à huile à engrenages conçoivent les unités avec un moteur à courant continu sans balais.
Corps de pompe
Le corps ou le carter de la pompe protège l'élément rotatif et d'autres composants internes, tels que l'arbre, les paliers et les chemises d'arbre. Le corps de la pompe peut être fabriqué à partir de différents matériaux tels que l'acier moulé, la fonte ductile et le laiton. Les fabricants de pompes à huile à engrenages scellent généralement le corps de la pompe pour éviter les fuites et maintenir la pression.
Arbre
La pompe est un composant mécanique rotatif supporté 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 à engrenages comprend un ensemble d'engrenages imbriqués - un engrenage d'entraînement et un engrenage entraîné - qui constituent 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 conçoivent les engrenages à partir d'acier moulé, d'acier au carbone traité thermiquement, de bronze et d'aciers alliés.
Joints mécaniques
Les garnitures mécaniques empêchent le fluide sous pression de s'échapper de la pompe. Elles empêchent également la pompe d'aspirer de l'air dans des conditions de vide.
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.
Soupape de sécurité
Les fabricants de pompes à huile à engrenages installent généralement un clapet de décharge dans la tuyauterie de refoulement de la pompe. Ce composant essentiel permet de protéger la pompe et la tuyauterie contre les surpressions.
Comment fonctionne la pompe à huile à engrenages ?
La pompe à huile 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, enfermée dans les cavités développées entre les dents de l'engrenage, et transférée de l'entrée au refoulement autour de la paroi extérieure à l'intérieur 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, leurs dents s'engrènent de manière répétée, enfermant un volume fixe d'huile et le transférant mécaniquement dans une action de pompage cyclique. Lorsque l'huile atteint la sortie de la pompe, les engrenages s'engrènent et se scellent.
Types de pompes à huile à engrenages
Pompe à huile à engrenage externe
Une pompe à huile à engrenages extérieurs comprend deux engrenages identiques, emboîtés l'un dans l'autre, montés dans un carter ajusté. Elle peut utiliser des engrenages droits, hélicoïdaux ou à chevrons pour déplacer le fluide pompé à travers la pompe. L'engrenage d'entraînement se connecte à l'arbre de la pompe et fait tourner l'engrenage entraîné dans la direction opposée. Les fabricants de pompes à huile à engrenages assemblent les engrenages et le carter de la pompe avec un jeu délicat pour protéger le fluide contre les fuites du côté du refoulement et permettre à la pompe de développer une aspiration à l'entrée. Grâce à une tolérance plus étroite et à un arbre plus rigide, la pompe à huile à engrenage externe peut supporter des pressions et des débits plus élevés. Cette pompe est très répandue dans les applications hydrauliques, généralement dans les véhicules, les équipements mobiles et les machines de levage.
Figure : Illustration d'une pompe à huile à engrenage externe.
Figure : Illustration de la disposition des engrenages dans la pompe à huile à engrenage externe.
Pompe à huile à engrenage interne
La pompe à huile à engrenages intérieurs diffère de la pompe à huile à engrenages extérieurs par la disposition des engrenages. Une pompe à huile à engrenages intérieurs est également constituée de deux engrenages imbriqués, mais l'un tourne à l'intérieur de l'autre et dans le même sens. L'engrenage le plus grand, appelé rotor, est un engrenage interne, c'est-à-dire que ses dents dépassent à l'intérieur. L'engrenage le plus petit, appelé pignon, est un engrenage droit situé à l'intérieur du plus grand et maintenu en place à l'aide d'un pignon et d'une douille fixés au corps de la pompe. L'engrenage intermédiaire s'enclenche avec le rotor, permettant aux dents de l'engrenage de s'engager en un seul point. La pompe à huile à engrenage interne présente un meilleur jeu et peut fonctionner à faible vitesse, ce qui la rend idéale pour les liquides sensibles au cisaillement tels que le savon et les peintures. Contrairement aux pompes à engrenages externes, les pompes à engrenages internes offrent de meilleures capacités d'aspiration et peuvent traiter des fluides plus visqueux. Elles présentent de nombreux avantages, tels qu'une large plage de fonctionnement et une facilité d'installation et d'entretien.
Figure : Illustration d'une pompe à huile à engrenage interne.
Applications de la pompe à huile à engrenages
Les pompes à huile à engrenages sont largement utilisées dans diverses industries telles que les industries chimiques, pétrochimiques, du savon, du papier, les raffineries de pétrole et de gaz, etc. Elles sont des composants essentiels des systèmes de puissance hydraulique dans les équipements d'usines mobiles, les véhicules et les machines de levage. On les trouve également dans les systèmes de transmission automatique, les embrayages semi-automatiques, la direction assistée et les systèmes de propulsion. Les utilisations typiques des pompes à huile à engrenages sont les suivantes :
- Les pompes à huile à engrenages sont utilisées comme pompes à huile dans les moteurs pour fournir de l'huile de lubrification et à des fins de refroidissement.
- Ils sont utilisés pour transférer le pétrole brut et le diesel dans les industries pétrochimiques.
- Ils sont utilisés 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.
- 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.
- Ils sont utilisés pour transférer les huiles, les graisses végétales et le beurre dans les industries alimentaires.
Avantages de la pompe à huile à engrenages
- Les pompes à huile à engrenages peuvent produire une pression de refoulement élevée (jusqu'à 5000 Psi).
- Ils fournissent un débit régulier, sans impulsion, proportionnel à la vitesse de rotation de leurs engrenages.
- Elles permettent un excellent contrôle du débit. Elles peuvent donc être utilisées comme pompe doseuse.
- Les pompes à huile à engrenages sont légères, compactes et simples grâce à leur faible nombre de pièces mobiles.
- Ils sont auto-amorçants et peuvent se soulever à sec, bien que leurs caractéristiques d'amorçage s'améliorent si les engrenages sont mouillés.
- Ils peuvent résister à des températures élevées allant jusqu'à 700 degrés Fahrenheit.
- Ils ont un rendement élevé et une faible consommation d'énergie.
- Ils sont parfaits pour le transfert de fluides très visqueux.
- La pompe à huile à engrenages est bi-rotative, ce qui permet de changer l'extrémité de refoulement.
- Ils sont faciles à utiliser, à entretenir et à reconstruire.
- Ils permettent un fonctionnement sans cavitation
Inconvénients de la pompe à huile à engrenages
- La pompe à huile à engrenages ne peut pas pomper un fluide contenant des particules solides en suspension. Les particules solides affectent la rotation de l'engrenage.
- Ils doivent toujours maintenir un jeu fixe entre les engrenages et le corps de la pompe.
- Elles nécessitent une lubrification régulière des engrenages par le fluide pompé ; elles ne peuvent donc pas fonctionner à sec pendant des périodes prolongées. La pompe à huile pour engrenages fournit plus que ce qui est habituellement nécessaire pour une lubrification adéquate, afin d'assurer un débit d'huile suffisant dans des conditions de fonctionnement extrêmes.
- La pompe à huile à engrenages fonctionne contre la contre-pression, et tout blocage en aval peut entraîner une défaillance de la tuyauterie ou de l'équipement.
- Les engrenages nécessitent une fabrication précise et peuvent être coûteux.
- Les engrenages qui s'emboîtent peuvent être bruyants.
Dépannage de la pompe à huile à engrenages
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 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 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 engrenages.
La pompe n'est pas en mesure de s'auto-amorcer
- 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 engrenages.
- La pompe est bloquée par l'air. Ouvrir le robinet de la conduite d'évacuation de l'air.
- La hauteur d'aspiration est trop élevée pour la vitesse de la pompe. Assurez-vous de bien comprendre les exigences en matière de hauteur d'aspiration avant de choisir votre pompe.
La pompe donne un débit nul
- Le sens de rotation du moteur est incorrect. Vérifier que le sens de rotation du moteur 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 et incliner la tuyauterie vers le haut. S'assurer que la tuyauterie est droite et sans coude.
- La soupape de décharge est défectueuse. Inspecter et nettoyer ou remplacer 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 est bruyante
- La pompe est en train de caviter. Utiliser des tuyaux de diamètre correct selon le fabricant de la pompe à huile à engrenages. 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 la pression au niveau recommandé par le fabricant de la pompe à huile à engrenages 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.
La pompe injecte trop d'air
- L'étanchéité de l'orifice d'aspiration est défectueuse. Inspecter et réparer l'étanchéité de la pompe.
- 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 engrenages.
- Les raccords de tuyauterie sont très usés. Inspecter, réparer ou remplacer les raccords de tuyauterie.
Résumé
Une pompe à huile à engrenages est un type courant de pompe volumétrique qui utilise l'engrènement d'engrenages pour transférer des fluides par déplacement. Les fabricants de pompes à huile à engrenages équipent la pompe d'une paire d'engrenages imbriqués, qui enferment de manière répétée un volume fixe de fluide pompé et le transfèrent mécaniquement par une action de pompage cyclique. Les pompes à engrenages sont utilisées pour pomper de l'huile et d'autres fluides à haute viscosité dans les industries chimiques, pétrochimiques et papetières. Ces pompes à engrenages sont disponibles dans deux configurations de base : les pompes à engrenages internes et les pompes à engrenages externes. La pompe à huile à engrenages internes diffère de la pompe à huile à engrenages externes par la disposition des engrenages. Cependant, en termes de fonctionnement, la pompe à huile à engrenages internes a de meilleures capacités d'aspiration et convient mieux aux fluides à haute viscosité et sensibles au cisaillement. D'une manière générale, les pompes à huile à engrenages offrent les avantages exceptionnels d'une structure compacte et simple avec peu de pièces mobiles. Elles ont également une faible consommation d'énergie et un rendement énergétique et volumétrique élevé.