Pompe périphérique
Qu'est-ce que la pompe périphérique ?
Cette pompe est également connue sous le nom de pompe régénérative. Elle est conçue avec des roues qui tournent dans un corps concentrique. Ce type de pompe se situe entre les pompes volumétriques et les pompes centrifuges, même si son fonctionnement est similaire à celui d'une pompe centrifuge. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent cette pompe de telle sorte que le liquide se déplace de l'entrée à la sortie le long de la circonférence du corps tandis que la pression augmente. En raison de la forte augmentation de l'énergie de pression, ces pompes sont relativement petites. Il s'agit le plus souvent de pompes monoblocs. Cette pompe peut être mono-étagée (une roue) ou multi-étagée (plus d'une roue). La pompe périphérique est capable de transporter des fluides à teneur relativement élevée en gaz, car la formation extrême de bulles de vapeur n'interrompt pas l'écoulement du fluide et n'a pas d'incidence majeure sur le bon fonctionnement de la pompe.
Les rendements de ces pompes sont faibles par rapport aux pompes radiales. Les fabricants de pompes périphériques recommandent l'utilisation de ces pompes pour les fluides non contaminés tels que les pompes d'alimentation de chaudières relativement petites, les pompes de surpression, les industries chimiques et les stations de lavage de voitures, entre autres, où le fluide doit être pompé à haute pression.
Figure : Pompe périphérique
Composants d'une pompe périphérique
Moteur
Le moteur est la source d'énergie d'une pompe périphérique. Ce moteur est alimenté par l'électricité, c'est-à-dire qu'il fonctionne en convertissant l'énergie électrique en puissance mécanique. L'énergie électrique est fournie par le réseau électrique. La puissance mécanique est fournie en termes de couple et de vitesse représentés sur l'arbre du moteur.
Roue
Il s'agit de la partie de la pompe qui tourne à grande vitesse pour créer un vide dans la pompe. Ce vide a pour but de forcer le fluide de sa source vers la pompe. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent la roue avec des ailettes radiales. Ces ailettes sont utilisées pour faire tourner le fluide lorsqu'il pénètre dans la pompe.
Enveloppe
Il s'agit du corps de la pompe destiné à sceller l'atmosphère à l'intérieur de la pompe et à empêcher les fuites de fluide. Le corps est conçu pour permettre au fluide de tourner entre lui et la roue, l'énergie cinétique du fluide étant convertie en énergie de pression. Cette énergie à haute pression est utilisée pour déplacer le fluide vers la destination souhaitée. Les fabricants de pompes périphériques produisent le corps à partir de matériaux très résistants, comme l'acier inoxydable ou la fonte, afin de s'assurer qu'il peut supporter une pression élevée.
Tuyau d'aspiration et vanne
Le tuyau d'aspiration est utilisé pour connecter l'orifice d'entrée de la pompe à la source du liquide, comme un réservoir. C'est le tuyau qui est utilisé pour transporter le liquide de sa source dans la pompe lorsque la roue commence à tourner. Le clapet d'aspiration est utilisé pour réguler la quantité de liquide qui s'écoule dans la pompe. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent également cette vanne avec une crépine pour aider à filtrer les matières étrangères qui pourraient pénétrer dans la pompe et provoquer un blocage.
Tuyau et vanne d'évacuation
Le tuyau de refoulement relie la pompe au réseau de canalisations. La vanne est utilisée pour réguler le débit de la pompe vers la canalisation.
Figure : Composants d'une pompe périphérique
Comment fonctionne une pompe périphérique ?
L'énergie nécessaire au fonctionnement de cette pompe est fournie par le moteur électrique. Lorsque la pompe est mise en marche, l'arbre du moteur tourne à une vitesse très élevée. Cette vitesse de rotation est transmise à la roue par l'intermédiaire de l'arbre. Ainsi, les roues commencent à tourner à la même vitesse, ce qui crée un vide dans la pompe. Ce vide permet d'aspirer le fluide de sa source vers la pompe. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent la roue avec un grand nombre de petites pales radiales montées le long de la zone périphérique.
La rotation de la roue crée une force centrifuge à l'intérieur de la pompe. Cette force à l'intérieur de la roue crée un flux circulatoire entre elle-même et le corps. La vitesse périphérique de la roue et du liquide est la même, alors que le liquide à l'intérieur du corps a une vitesse nettement inférieure. Ainsi, le liquide se déplace de l'enveloppe vers la roue en suivant une trajectoire en spirale. Cette trajectoire est répétée plusieurs fois le long de la circonférence. Plus ces vortex se forment fréquemment, plus l'énergie est élevée, et donc plus la pression du liquide est importante. Lorsque le débit est réduit, le nombre de spirales diminue, et donc l'énergie de transfert et la puissance absorbée sont plus importantes dans le cas de charges partielles.
Figure : Fonctionnement d'une pompe périphérique
Types de pompes périphériques
Pompe périphérique auto-amorçante
Il s'agit d'une pompe conçue pour s'amorcer elle-même à chaque fois qu'elle commence à fonctionner. Le processus d'amorçage a pour but d'éliminer l'air entraîné dans le tuyau d'aspiration. Cet air doit être éliminé avant que la pompe ne commence à transporter le fluide vers la canalisation, sinon il endommagera la pompe ou provoquera un faible débit de fluide. Dans son état d'amorçage, cette pompe se comporte comme une pompe à anneau liquide. Elle fonctionne en produisant un vide dans la pompe. Ce vide permet de faire entrer l'air dans la pompe à partir du tuyau d'aspiration. Il permet également de créer un anneau cylindrique de liquide à l'intérieur du corps de la pompe. Cette conception permet de créer un joint étanche au gaz qui empêche l'air de revenir de l'extrémité de refoulement à la conduite d'aspiration. Les bulles d'air sont piégées dans le liquide sur les aubes de la roue et sont déplacées vers l'orifice de refoulement. L'air est alors expulsé et le liquide retourne par gravité dans le réservoir situé dans le corps de la pompe. Le liquide remonte le tuyau d'aspiration au fur et à mesure qu'il est évacué.
Le processus se poursuit jusqu'à ce que tout l'air présent dans le tuyau d'aspiration et dans la pompe soit remplacé par le liquide. Une fois que tout l'air a été éliminé, le fonctionnement normal de la pompe commence. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent ces pompes de manière à ce que, lorsque la pompe est arrêtée, il reste suffisamment de liquide dans la pompe pour que celle-ci puisse s'amorcer lors du processus de pompage suivant.
Figure : Pompe périphérique auto-amorçante.
Pompe périphérique à entraînement magnétique
Il s'agit d'une pompe qui utilise la technologie magnétique pour entraîner la roue. Les fabricants de pompes périphériques conçoivent cette pompe avec deux aimants : l'aimant extérieur (d'entraînement) et l'aimant intérieur (d'entraînement). L'aimant extérieur est relié au moteur tandis que l'aimant intérieur est monté dans la pompe. Lorsque l'arbre du moteur tourne, il force l'aimant extérieur à tourner à la même vitesse. En raison de la configuration du champ magnétique, l'aimant interne tourne également à la même vitesse que l'aimant externe. Comme l'aimant interne est relié à l'arbre de la roue, il force la roue à tourner à la même vitesse. Cela crée un vide dans la pompe qui aspire alors le liquide à pomper. Ce type de pompe convient parfaitement aux applications impliquant des fluides dangereux tels que les acides et autres produits chimiques. En effet, la pompe n'utilise pas de garnitures mécaniques qui peuvent laisser échapper de tels liquides, ce qui permet de réduire les risques de dommages environnementaux ou de poursuites judiciaires. Cependant, son coût est très élevé par rapport aux autres pompes.
Figure : Pompe périphérique à entraînement magnétique.
Pompe périphérique à un étage
Il s'agit d'une pompe conçue avec une seule roue. C'est l'une des pompes périphériques les plus fréquemment utilisées. Elle est préférée en raison de sa conception simple, de son faible coût et de sa facilité de réparation. Cependant, cette pompe a une faible énergie de pression par rapport à d'autres pompes avec plus d'une roue.
Pompe périphérique multicellulaire
Il s'agit d'une pompe conçue avec plus d'une roue. Elle est recommandée pour les applications qui nécessitent une énergie à haute pression. Plus le nombre de roues est élevé, plus l'énergie de pression produite est importante. Cette pompe est coûteuse par rapport à la pompe à un étage et elle est également de grande taille.
Pompes périphériques à revêtement plastique
Il s'agit d'une pompe dont l'intérieur est revêtu d'un matériau plastique tel que le téflon ou le PVC. Cette pompe est particulièrement adaptée à la manipulation de liquides corrosifs tels que les acides et l'eau salée. La principale utilité du revêtement en plastique est de prévenir l'usure des composants métalliques par les produits corrosifs. Cependant, l'utilisation de cette pompe est limitée aux basses températures car son utilisation à des niveaux de chaleur élevés déformerait le revêtement en plastique.
Applications des pompes périphériques
- Ces pompes sont utilisées pour l'irrigation par aspersion.
- Ils sont utilisés dans l'approvisionnement en eau commerciale et domestique.
- Les pompes périphériques sont utilisées comme amplificateurs de pression.
- Ils sont utilisés dans les applications chimiques pour transporter des produits chimiques tels que les acides.
- Ils sont utilisés dans les systèmes d'alimentation des chaudières.
Avantages des pompes périphériques
- Ils sont de conception simple et compacte.
- Ils sont faciles à installer, à réparer et à entretenir.
- Ils sont de différentes tailles et peuvent être utilisés dans différents domaines.
- Les pompes périphériques peuvent produire une pression très élevée pour un faible débit de fluide.
- Elles sont capables de traiter les gaz entraînés sans risque de cavitation. En outre, les fabricants de pompes périphériques produisent des types de pompes auto-amorçantes, ce qui les rend aptes à traiter les entrées d'air.
- Ils ont une faible hauteur d'aspiration positive nette.
Inconvénients des pompes périphériques
- Ils ne peuvent pas produire rapidement un flux de liquide.
- Elles produisent un faible débit de fluide par rapport aux pompes centrifuges.
- Les rendements de cette pompe sont inférieurs à ceux des autres pompes.
- Ils ne conviennent pas à la manipulation de liquides contaminés.
Dépannage des pompes périphériques
Aucun liquide n'est délivré
- Le moteur électrique ne fonctionne pas. Vérifier les enroulements du moteur et corriger s'il y a un défaut. Remplacer le moteur si nécessaire.
- Désalignement de l'arbre. Vérifier l'alignement de l'arbre et de l'accouplement. Corrigez tout défaut d'alignement.
- Des particules solides ont obstrué la pompe. Ouvrez la pompe et retirez les matériaux qui causent l'obstruction du liquide.
- Grippage des roulements. Remplacer les paliers par ceux recommandés par le fabricant de la pompe périphérique.
- Le robinet d'aspiration est fermé. Ouvrir le robinet d'aspiration.
- La soupape de décharge est fermée. Ouvrir la soupape de décharge.
- Faible niveau de liquide dans le réservoir. Augmenter le niveau de liquide.
- Crépine bouchée. Nettoyer la crépine.
- Mauvais sens de rotation du moteur. Modifier le sens de rotation.
Consommation excessive d'énergie
- Particules bouchées dans le tuyau d'évacuation. Débrancher le tuyau d'évacuation, éliminer la saleté et le remettre en place.
- Désalignement des arbres ou de l'accouplement. Vérifier le désalignement de l'arbre ou de l'accouplement et l'aligner si nécessaire.
- La température, la viscosité ou la pression du produit est en dehors de la plage recommandée. Veillez à ce que la pompe soit utilisée conformément aux spécifications indiquées par le fabricant de la pompe périphérique.
- Pièces usées. Remplacez les composants usés tels que les roulements, les arbres et les garnitures mécaniques.
Fuite de la pompe
- Les joints sont usés ou mal installés. Si les joints sont usés, remplacez-les. Vérifiez également qu'ils sont bien installés.
- Joints toriques endommagés. Remplacer les joints toriques.
- Fixations desserrées. Serrez les fixations au couple recommandé par le fabricant de la pompe périphérique.
- Pression statique excessive. S'assurer que la pression du système est conforme aux recommandations.
Faible débit de fluide/pression de sortie
- Le moteur est défectueux. Vérifier les enroulements et les phases du moteur.
- Matériaux étrangers dans la conduite d'aspiration. Retirer les corps étrangers.
- Vitesse du moteur incorrecte. Vérifier que la fréquence et la tension du moteur sont conformes aux recommandations du fabricant de la pompe périphérique.
Bruit excessif
- Roulements usés. Remplacer les roulements.
- Matériaux étrangers dans la pompe. Retirer les matériaux.
Connexion desserrée. Serrer les boulons et les écrous de connexion.
Résumé
Les pompes périphériques sont des pompes conçues avec des roues à plusieurs pales. Dans cette pompe, le fluide circule de manière répétée entre le corps de pompe et la roue en formant une trajectoire en spirale. Cette pompe est alimentée par un moteur électrique qui fait tourner la roue à grande vitesse. Ainsi, la rotation de la roue provoque une force centrifuge dans la pompe, créant un flux de fluide circulatoire entre la roue et le corps. La vitesse périphérique du fluide et la roue sont identiques, mais le fluide dans le corps a une vitesse inférieure. Le fluide se déplace donc du corps vers la roue en formant une trajectoire en spirale.
Les fabricants de pompes périphériques produisent divers types de pompes telles que les pompes auto-amorçantes, les pompes à entraînement magnétique, les pompes à un étage, les pompes à plusieurs étages et les pompes en plastique, entre autres. Les applications de cette pompe sont, entre autres, l'alimentation en eau, la surpression et les systèmes d'alimentation en eau des chaudières. Les avantages de cette pompe sont sa haute pression, sa polyvalence, sa facilité d'installation et de réparation, et sa capacité à traiter l'air entraîné sans cavitation.