Pompe à boues
Qu'est-ce qu'une pompe à boues ?
Une pompe à boues est une pompe fabriquée pour pomper des liquides contenant des particules solides ainsi que des solvants, des alcools, du pétrole ou des acides. Les pompes à boues sont sujettes à l'usure et leur conception doit donc les rendre plus robustes que les autres pompes. Les pompes à boues sont entraînées par un moteur électrique ou par un système hydraulique. Les fabricants de pompes à lisier les produisent de manière à ce qu'elles soient suffisamment solides pour résister à l'usure, car ils travaillent sur des constructions lourdes en ajoutant de grands arbres, un diamètre de roue, des dimensions internes et des roulements.
Comment fonctionne une pompe à boues ?
Une pompe à boues fonctionne en convertissant l'énergie cinétique de l'arbre du moteur pour induire un débit en augmentant la pression du fluide, ce qui fait que le fluide commence à tourner après avoir pénétré dans la pompe. Ce processus permet au fluide de gagner en pression et en vitesse lorsqu'il sort de la roue. Dans la pompe, il y a un diffuseur qui décélère le flux du fluide, ce qui augmente la pression dans le flux. L'énergie cinétique et la pression du fluide pompé augmentent donc lorsqu'il quitte la roue. Cette énergie est responsable du transport du fluide ou du produit vers la destination souhaitée.
Composants de la pompe à boues
Roue
La roue de la pompe à boues peut être fabriquée dans des matériaux tels que l'élastomère, l'acier chromé ou l'acier inoxydable. La roue est un composant rotatif doté d'ailettes qui transmettent la force centrifuge au produit pompé.
Enveloppe
Elle est constituée d'une fonte qui comporte des revêtements d'usure pour améliorer la pression de fonctionnement élevée. La forme de l'enveloppe est semi-volute ou concentrique, avec des rendements inférieurs à ceux de l'enveloppe à volute.
Arbre et palier
L'arbre est de grand diamètre avec un court porte-à-faux pour réduire les vibrations et la déflexion. Les roulements utilisés sont des roulements à rouleaux robustes logés dans une cartouche amovible.
Chemise d'arbre
La chemise d'arbre est une chemise robuste, dure et résistante à la corrosion, dont les extrémités sont munies de joints toriques pour protéger l'arbre.
Joint d'arbre
Le joint d'arbre de la pompe à boues peut être mécanique, à garniture ou à entraînement.
Conduire
Le type d'entraînement de la pompe à boues peut être le couplage fluide, la courroie trapézoïdale, le dispositif de conversion de fréquence ou l'entraînement par réducteur à engrenages.
Types de pompes à boues
Il existe plusieurs types de pompes à boues. Les plus courantes sont les pompes à boues centrifuges et les pompes à boues volumétriques.
- Pompe centrifuge à boues
Les pompes centrifuges à boues sont des pompes qui peuvent transporter une grande capacité à une hauteur de chute limitée. Les pompes centrifuges à boues sont généralement utilisées pour pomper des boues dans des conduites avec une concentration inférieure à 70% de solides par rapport au poids. Les pompes centrifuges à boues peuvent être submersibles, horizontales ou verticales.
Pompe à boues centrifuge submersible
Une pompe à boues centrifuge submersible est une pompe qui fonctionne en étant immergée dans un fluide. Elle est capable de traiter des boues abrasives. La pompe à boues centrifuge submersible possède une entrée à l'aspiration de la pompe qui permet d'augmenter la vitesse de la boue grâce à l'utilisation d'ailettes sur la roue rotative. L'action de rotation des palettes crée une force centrifuge qui est responsable du transport de la boue à travers le corps jusqu'au refoulement. La partie du corps est en forme de corne et permet de transformer la vitesse en pression.
Les performances d'une pompe à boues centrifuge submersible sont définies par la conception de la roue et du corps. Le rendement est déterminé, entre autres, par la conception des aubes et le nombre d'aubes de la roue. En raison de la manipulation de boues, les pompes à boues centrifuges submersibles peuvent voir leur efficacité altérée par les jeux et donc la nécessité de construire des composants de pompe résistants à l'abrasion, en tenant compte de l'épaisseur des matériaux, entre autres. Une pompe à boues centrifuge submersible est entraînée soit par un moteur électrique, soit par un système hydraulique. Si elle est entraînée par un moteur électrique, la roue est portée par l'arbre du moteur, tandis que dans le cas d'un entraînement hydraulique, le moteur est directement relié à l'arbre principal de la pompe.
Figure 1 : Pompe à boues centrifuge submersible.
Pompes à boues centrifuges horizontales
Les pompes à boues centrifuges horizontales sont des pompes dont les pièces d'usure sont en caoutchouc ou en métal dur. Elles sont de grande taille, puissantes et offrent une capacité élevée par rapport aux pompes à boues centrifuges verticales. La pompe à boues centrifuge horizontale est une pompe fiable pour le transport de limon, de minerai et de cendres dans les secteurs de la métallurgie, du charbon, de la construction et de l'exploitation minière, entre autres.
La pompe à boues centrifuge horizontale est alimentée par un moteur via des poulies et une roue. La boue entre dans la pompe par l'orifice d'alimentation et en ressort par l'action de la roue.
Figure 2 : Pompe à boues centrifuge horizontale.
Pompe à boues centrifuge verticale
Les pompes à boues centrifuges verticales sont des pompes qui nécessitent moins d'espace que les pompes à boues centrifuges horizontales. Elles sont disponibles en caoutchouc ou en métal dur. Les pompes à boues centrifuges verticales utilisent une roue auxiliaire qui permet de réduire la contre-pression de la roue et de prolonger la durée de vie du joint. Les fabricants de pompes à boues verticales produisent la pompe de manière à ce qu'elle soit légère et facile à installer. Les pompes à boues centrifuges verticales sont principalement utilisées pour pomper des boues de minerai, du mortier, de la boue et d'autres fluides similaires contenant des particules solides en suspension.
Figure 3 : Pompe à boues centrifuge verticale.
Pompes à boues volumétriques
Les pompes à boues volumétriques sont des pompes qui peuvent transporter des hauteurs de chute importantes avec une capacité limitée. Elles sont utilisées pour pomper des boues dans des conduites à forte concentration de matières solides. Les pompes à lisier volumétriques fonctionnent différemment des pompes à lisier centrifuges. Les pompes à lisier volumétriques utilisent des pièces en mouvement alternatif ou en rotation pour transporter le fluide pompé. La conception des pompes à lisier volumétriques génère une pression qui produit de l'énergie pour entraîner le produit vers la destination souhaitée. Cependant, les pompes à lisier volumétriques pompent les liquides à un rythme plus lent que les pompes centrifuges.
Figure 4 : Vue en coupe d'une pompe à boue volumétrique.
Avantages de la pompe à boues
- Les pompes à boues sont conçues pour avoir un rendement élevé, un refroidissement et une lubrification raisonnables et une température de fonctionnement basse.
- Les pompes à boues ont des pièces d'écoulement résistantes à l'usure, elles ont une longue durée de vie et leur intervalle de maintenance est réduit, ce qui permet d'économiser sur les coûts de réparation.
- La disposition de la boîte de roulement de la pompe à boues est raisonnable, l'étanchéité est bonne et, par conséquent, les fuites de liquide ne sont pas faciles.
- Les pompes à boues fonctionnent en douceur, elles ont donc peu de vibrations et ont une grande plage de réglage du débit.
- Les pièces d'écoulement des pompes à boues sont raisonnablement conçues pour faciliter le démontage, réduire la consommation et économiser l'énergie.
Inconvénients de la pompe à boues
- Les pompes à boues sont soumises à des chocs intenses et au fouettement de l'arbre, ce qui peut raccourcir leur durée de vie.
- La construction d'une pompe à boues nécessite un matériau épais, contrairement aux autres pompes, ce qui la rend un peu plus onéreuse.
- La vitesse de la pompe à boues doit être adaptée au type de boues (classification de l'abrasion), sinon sa durée de vie sera courte.
Application de la pompe à boues
Les pompes à boues sont utilisées dans différentes industries telles que l'exploitation minière, le drainage, l'agriculture, le traitement des minerais et le dragage. Par exemple, les pompes à boues sont utilisées pour transporter des solides dans les industries minières telles que le charbon, le cuivre, le phosphate, etc. Les pompes à boues sont également utilisées pour nettoyer les voies d'eau dans le gravier et le sable, ainsi que dans l'alumine et les acides phosphoriques.
Dépannage des pompes à boues
La pompe à boues ne peut pas démarrer
Il arrive que la pompe à boues ne puisse pas démarrer pour des raisons telles qu'une garniture très serrée, des débris qui ont bloqué la roue, des roulements brodés et l'arbre de la pompe, ou un arbre de la pompe qui est tordu. Lorsque ce problème survient, il faut vérifier l'alimentation électrique, desserrer le réservoir de dérivation de l'eau et la garniture, démonter et nettoyer la rouille et les débris, et corriger l'arbre.
La pompe à boues n'absorbe pas d'eau
Le fait que la pompe à lisier n'absorbe pas l'eau peut être dû à plusieurs raisons : il y a une prise d'air dans le système de tuyauterie d'aspiration, il y a de l'air dans la pompe à lisier ou il y a une prise d'air dans le joint d'étanchéité de l'arbre. Pour de tels problèmes, la solution consiste à ajouter des mesures d'échappement pour améliorer les performances d'étanchéité et augmenter la pression et le volume d'eau au niveau du joint d'étanchéité de l'arbre.
Surchauffe des roulements
La surchauffe des roulements dans les pompes à boues peut avoir plusieurs causes : l'arbre de la pompe et l'arbre du moteur ne sont pas concentriques, le tampon en plastique de l'accouplement est endommagé, de l'huile pénètre dans la chambre à boues ou l'huile est encrassée.
Bruit et vibrations
Les pompes à lisier peuvent produire du bruit et des vibrations en raison de roulements endommagés, d'une roue ou d'une canalisation bloquée, d'une alimentation insuffisante en lisier entraînant l'évacuation de la pompe. Dans ce cas, la solution consiste à remplacer les roulements, à augmenter l'alimentation en lisier, à fermer la vanne de sortie de la pompe et à ajuster les caractéristiques de la pompe pour qu'elles correspondent à celles de la canalisation.
Surchauffe du moteur
La surchauffe du moteur d'une pompe à boues peut être due à une tension plus faible, à une surcharge prolongée du moteur ou à un mauvais raccordement du moteur.
La solution à ce problème peut être trouvée en ajustant la tension, en limitant le nombre de démarrages, en sélectionnant correctement la protection thermique, en utilisant le moteur conformément à la valeur d'étalonnage supérieure, en vérifiant que le moteur est correctement connecté.
Résumé
Cet article traite des pompes à boues. Les pompes à boues sont des pompes utilisées dans différentes industries pour pomper des liquides contenant des particules solides et pouvant contenir des solvants, des acides ou du pétrole. Il existe principalement deux types de pompes à boues : les pompes à boues centrifuges et les pompes à boues volumétriques. Ces deux types peuvent être actionnés par l'électricité ou par l'hydraulique. Les pompes à boues centrifuges sont également classées en pompes à boues submersibles, pompes à boues horizontales et pompes à boues verticales.
Les pompes à boues, comme d'autres dispositifs électromécaniques, rencontrent des problèmes techniques tels que la surchauffe du moteur, le bruit et les vibrations, la surchauffe des paliers et l'impossibilité de redémarrer. Toutefois, ces problèmes peuvent être facilement résolus en suivant les instructions du fabricant ou en consultant un expert en pompes.