Pompe magnétique
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Qu'est-ce que la pompe magnétique ?
Il s'agit d'une pompe sans joint qui utilise des aimants pour entraîner la roue de la pompe afin de créer l'énergie de pression nécessaire au transport du liquide. Cette pompe comporte deux aimants. Les deux aimants sont disposés à l'opposé l'un de l'autre, ce qui crée un champ magnétique. Ce schéma force l'aimant d'entraînement à faire tourner l'aimant entraîné lorsque l'arbre du moteur tourne. Ce type de pompe convient parfaitement au transport de fluides dangereux et corrosifs qui, en cas de fuite, peuvent donner lieu à des poursuites judiciaires ou causer des dommages importants, tels qu'un incendie. C'est pourquoi les fabricants de pompes magnétiques sont tenus de respecter des règles strictes lors de la conception de ces pompes afin de s'assurer qu'elles ne présentent aucune fuite lors du transport de fluides dangereux. La pompe fonctionne en faisant tourner sa roue pour créer une différence de pression entre l'intérieur de la pompe et le puisard. Cette différence de pression force le fluide à entrer dans la pompe. La pompe transporte ensuite le fluide à l'aide de l'énergie de pression jusqu'à l'emplacement prévu.
Fig : Pompe magnétique
Composants d'une pompe magnétique
Moteur
Le moteur est l'élément qui fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement de la pompe. Le moteur est alimenté par l'électricité et il convertit cette électricité en puissance mécanique en termes de couple et de vitesse.
Roue
Il s'agit du composant utilisé pour créer un vide dans la pompe en tournant à très grande vitesse. Ce mouvement de rotation est également utilisé pour transmettre de l'énergie cinétique au fluide aspiré par la pompe, ce qui lui permet de se déplacer plus rapidement. La rotation de la roue est supportée par des manchons d'arbre et des paliers d'arbre.
Aimants
Les fabricants de pompes magnétiques conçoivent cette pompe avec deux aimants, l'un extérieur et l'autre intérieur. L'anneau magnétique extérieur est orienté vers l'intérieur et est monté sur le carter de l'accouplement. L'aimant interne est monté à l'intérieur de la pompe. Cette disposition est destinée à créer un champ magnétique qui force les aimants à tourner l'un vers l'autre lorsque l'arbre du moteur tourne.
Enveloppe
Il s'agit d'un composant composé des brides de refoulement et d'aspiration et de la volute qui abrite la roue et les roulements.
Coquille de confinement
Il s'agit du dernier composant de l'ensemble de contact avec le fluide. Un joint est utilisé pour sceller cette coquille contre le corps. Les fabricants de pompes magnétiques fabriquent l'enveloppe de confinement dans un matériau non métallique, très résistant à la corrosion.
Fig : Composants d'une pompe magnétique
Comment fonctionne une pompe magnétique ?
Une pompe magnétique fonctionne grâce à la technologie magnétique. Cette technologie fait appel à deux anneaux magnétiques. Les aimants sont disposés de manière à ce que leurs pôles nord et sud soient opposés, ce qui permet de créer un champ magnétique. Pour démarrer la pompe, le moteur est mis en marche. Cela force l'arbre du moteur à tourner. La rotation de l'arbre moteur oblige l'aimant extérieur à tourner à la même vitesse. En raison de la configuration du champ magnétique, la rotation de l'aimant extérieur entraîne la rotation de l'aimant intérieur. L'aimant interne fait alors tourner la roue de la pompe autour de l'arbre de la pompe.
La rotation de la roue crée un vide à l'intérieur de la pompe. Ce vide fait que la pression atmosphérique à la surface de la source de fluide force le fluide à entrer dans la pompe. Le liquide pénètre dans la pompe par le tuyau d'aspiration et reçoit l'énergie cinétique transmise par la roue qui tourne à grande vitesse. Le liquide se dirige ensuite vers le corps où son énergie cinétique est réduite et où l'énergie de pression augmente simultanément. Cette énergie de pression est responsable du transport du liquide jusqu'à l'endroit voulu.
Types de pompes magnétiques
Pompes magnétiques en acier inoxydable
Il s'agit d'une pompe magnétique fabriquée en acier inoxydable. Ce matériau possède de bonnes propriétés mécaniques et thermiques qui permettent à la pompe de fonctionner à haute pression et à haute température. Toutefois, l'utilisation de cette pompe est limitée à certaines températures, car des niveaux élevés de chaleur peuvent endommager les aimants et donc l'ensemble de la pompe. Ainsi, la pompe doit être utilisée aux températures recommandées par le fabricant de la pompe magnétique. Cette pompe présente l'avantage d'être résistante à la corrosion, ce qui permet de l'utiliser dans des fluides corrosifs tels que les acides et les alcalis. Cependant, cette pompe est lourde en raison du matériau en acier utilisé.
Figure : Pompe magnétique en acier inoxydable.
Pompe magnétique à revêtement plastique
Il s'agit d'une pompe magnétique dont l'intérieur est revêtu d'une matière plastique telle que le Téflon. Les matériaux plastiques résistent mieux à la corrosion que les matériaux métalliques. C'est pourquoi cette pompe est le meilleur choix pour manipuler des liquides corrosifs tels que les acides. La difficulté associée à cette pompe est qu'elle ne peut pas être utilisée à des températures élevées car le plastique fondrait. Par conséquent, si l'application implique des températures élevées, il est recommandé d'utiliser une pompe en acier inoxydable. Les fabricants de pompes magnétiques conçoivent cette pompe pour une installation verticale ou horizontale en fonction de l'espace disponible.
Figure : Pompe magnétique à revêtement plastique.
Pompes magnétiques auto-amorçantes
Il s'agit d'une pompe magnétique conçue pour s'amorcer automatiquement. Cette pompe possède des composants à tolérance étroite qui emprisonnent le liquide dans le corps de la pompe pour l'empêcher de retourner de l'extrémité de refoulement au côté d'aspiration lorsque la pompe ne fonctionne pas. Les fabricants de pompes magnétiques conçoivent cette pompe de manière à ce que la présence de liquide dans le corps de la pompe permette à la pompe de mieux gérer les poches d'air. Les poches d'air sont des bulles d'air qui s'accumulent dans le mécanisme de fonctionnement de la pompe. Ces bulles nuisent au fonctionnement de la pompe.
La pompe fonctionne en faisant tourner la roue pour aspirer l'air dans la pompe à partir de la conduite d'aspiration. En aspirant l'air, elle crée un anneau liquide à l'intérieur du corps de la pompe. Cela conduit à la formation d'un joint de gaz étanche qui empêche l'air de revenir du côté de la sortie vers la ligne d'aspiration. Les bulles d'air sont piégées dans le liquide sur les aubes de la roue. Les bulles sont ensuite transportées vers le côté refoulement. L'air est alors expulsé et seul le liquide retourne dans le réservoir du corps de pompe par gravité. Le liquide monte dans la conduite d'aspiration au fur et à mesure qu'il est pompé. Le processus se poursuit jusqu'à ce que tout l'air présent dans le tuyau d'aspiration et dans la pompe soit remplacé, puis le processus de pompage normal commence et le liquide est évacué. Lorsque la pompe est arrêtée, la chambre d'amorçage retient suffisamment de liquide pour que la pompe puisse s'amorcer lorsqu'elle est remise en marche.
Figure : Pompe magnétique auto-amorçante.
Pompe magnétique multicellulaire
Il s'agit d'un type de pompe dans lequel le fluide traverse plus de deux roues. Chaque étage de la pompe est constitué d'une roue et d'un diffuseur situés dans un même corps. Les roues de cette pompe ne sont pas nécessairement disposées en tandem. L'équilibre de la poussée axiale est amélioré en disposant les roues dos à dos en groupes ou en paires. Cette pompe est telle qu'en ayant plus d'étages ou de roues, elle produit plus d'énergie de pression. Cependant, un nombre élevé d'étages augmente les vibrations naturelles ou externes de la pompe ainsi que son coût.
Figure : Pompe magnétique multicellulaire.
Pompe magnétique à un étage
Il s'agit d'une pompe magnétique conçue avec une seule roue. La plupart de ces pompes sont de petite taille par rapport aux pompes multicellulaires. Elle a une structure simple, une vitesse élevée, des performances stables, un poids léger, un débit important et un rendement élevé. Cette pompe est moins chère que les pompes multicellulaires. Les fabricants de pompes magnétiques conçoivent ces pompes pour une installation verticale ou horizontale.
Figure : Pompe magnétique à un étage.
Applications de la pompe magnétique
- Ces pompes sont utilisées dans les applications de surpression.
- Les pompes magnétiques sont utilisées dans les procédés chimiques discontinus.
- Ils sont utilisés pour le déchargement des camions-citernes.
- Ces pompes sont utilisées pour le traitement de l'eau.
- Il est utilisé pour transporter l'eau et les vapeurs d'eau dans les échangeurs de chaleur.
- Ils sont utilisés pour transporter des liquides corrosifs tels que l'acide sulfurique et l'acide chlorhydrique.
- Ils sont utilisés pour transporter des produits inflammables tels que le pétrole.
- Les pompes magnétiques sont utilisées dans les usines de transformation des aliments et des boissons.
- Ils sont utilisés pour transporter les lubrifiants et les huiles de refroidissement.
- Ils sont utilisés pour transporter des fluides cryogéniques.
Avantages des pompes magnétiques
- Les pompes magnétiques sont durables. Contrairement aux pompes utilisant des garnitures mécaniques qui doivent être remplacées fréquemment, les pompes magnétiques peuvent être utilisées pendant une longue période sans que l'accouplement magnétique ne soit remplacé.
- Elles sont polyvalentes. Ce type de pompe peut être utilisé dans différentes applications industrielles pour le transport de différents liquides, qu'il s'agisse d'aliments, d'acides ou d'eau.
- Faibles coûts d'entretien et de réparation. Cette pompe tombe rarement en panne en raison de l'absence de garnitures mécaniques. L'utilisation d'un accouplement magnétique permet d'utiliser la pompe pendant plus de 10 ans sans réparation majeure si la pompe est utilisée conformément aux instructions données par le fabricant de la pompe magnétique.
- Sans fuite. Cette pompe utilise un accouplement magnétique destiné à éliminer les fuites de liquide, car il n'y a pas de joints mécaniques susceptibles de se détériorer avec le temps.
- Elles sont dotées d'un mécanisme de fonctionnement fiable qui ne tombe pratiquement pas en panne pendant l'utilisation de la pompe.
- La pompe n'a pas de problème de désalignement. Les fabricants de pompes magnétiques conçoivent la pompe avec un espace d'air entre l'aimant et la pompe, ce qui élimine leur contact physique et donc la dilatation thermique ou le désalignement qui peuvent causer l'usure ou la défaillance de la pompe.
- Elle réduit les amendes. Cette pompe est conçue dans le respect de réglementations strictes destinées à protéger l'environnement et à améliorer les niveaux de sécurité, ce qui signifie que l'utilisateur peut difficilement se voir infliger une amende pour les dommages causés par la pompe en cas de fuite.
Inconvénients de la pompe magnétique
- L'utilisation de cette pompe est limitée aux températures élevées car les aimants peuvent être endommagés.
- Les pompes magnétiques sont recommandées pour une utilisation dans des liquides propres, car les solides présents dans le liquide se collent aux aimants, ce qui affaiblit les performances de la pompe ou l'endommage.
- L'utilisation de la pompe pour des applications à couple élevé peut facilement endommager l'accouplement magnétique et donc l'ensemble de la pompe.
- Cette pompe est assez chère par rapport à d'autres pompes.
Dépannage de la pompe magnétique
Faible débit de liquide
- La pompe n'est pas amorcée. Amorcer la conduite d'aspiration de la pompe.
- Résistance élevée du tuyau d'évacuation. Vérifiez que le tuyau de décharge n'est pas obstrué et retirez-le le cas échéant. Essayez également de modifier la conduite en réduisant les raccords et les coudes et en les nettoyant.
- Fuite au niveau de la conduite d'aspiration. Vérifier le joint et les raccords de bride sur la conduite d'aspiration. Serrer les boulons de la bride au couple recommandé par le fabricant de la pompe magnétique. Remplacer le joint s'il n'est pas étanche.
- Rotation inversée ou faible vitesse de rotation. Modifier le sens de rotation du moteur. Vérifiez et corrigez également la fréquence et la tension du moteur selon les recommandations du fabricant de la pompe magnétique.
Le débit est trop élevé
- Vitesse élevée du moteur. Vérifier la fréquence et la tension du moteur et les régler selon les recommandations du fabricant de la pompe magnétique.
- Faible résistance du tuyau de décharge. Contrôle du liquide de sortie à l'aide de la vanne de sortie.
- Viscosité différente du fluide. Si la pompe est utilisée pour pomper un liquide dont la viscosité est différente de celle recommandée, le débit sera différent. Assurez-vous que la pompe est utilisée pour le liquide recommandé par le fabricant de la pompe magnétique.
La pompe est bruyante
- Roulements usés. Remplacer les roulements par des roulements neufs d'origine.
- Des matières étrangères ont obstrué la roue. Ouvrez la pompe et nettoyez les matériaux.
- Les boulons et les écrous ne sont pas bien fixés. Serrer les boulons et les écrous.
Résumé
Une pompe magnétique utilise des aimants pour faire fonctionner la roue. La pompe comporte deux anneaux magnétiques. Un aimant est monté à l'extérieur et l'autre à l'intérieur. L'aimant extérieur est l'aimant d'entraînement et l'aimant intérieur est l'aimant entraîné. L'aimant d'entraînement tourne lorsque la pompe est mise en marche. La rotation de l'aimant d'entraînement force l'aimant intérieur à tourner à la même vitesse que l'arbre du moteur, ce qui entraîne la rotation de la roue. La rotation de la roue crée une différence de pression qui force le liquide à entrer dans la pompe et à être transporté jusqu'à la destination voulue.
Les fabricants de pompes magnétiques produisent différents types de pompes, notamment des pompes à un étage, des pompes à plusieurs étages, des pompes en acier inoxydable, des pompes à revêtement plastique et des pompes auto-amorçantes. Les applications de cette pompe comprennent le raffinage du pétrole, la pétrochimie, les liquides corrosifs et dangereux, le traitement de l'eau, les aliments et les boissons, et les fluides cryogéniques, entre autres. Les avantages de cette pompe sont la durabilité, la polyvalence, l'étanchéité, la fiabilité, la faible maintenance, la réduction des particules fines et la résistance à la corrosion.