Pompe à triple vis
Qu'est-ce qu'une pompe à triple vis ?
Une pompe à trois vis, également appelée pompe à trois vis, est une pompe volumétrique rotative composée de trois vis. Les vis sont entrelacées et tournent dans des alésages usinés avec précision. La forme des vis ressemble à un pas de vis, et le liquide se déplace le long de l'axe de la vis, de l'aspiration au refoulement, lorsque les vis tournent. Les fabricants de pompes conçoivent la pompe à trois vis de manière à ce qu'une vis serve d'entraîneur et les deux autres de vis entraînées. Le moteur électrique fait tourner la vis motrice, qui fait tourner les deux autres vis qui l'entourent. Pendant le fonctionnement, les vis s'engrènent à l'intérieur du corps de pompe, créant une chambre étanche qui se déplace uniformément entre les trois vis en rotation dans la direction axiale. Le liquide de pompage s'écoule dans la chambre étanche de manière axiale et continue de l'entrée au refoulement. Les pompes à trois vis sont classées parmi les pompes à déplacement positif car elles renferment un volume fixe de liquide et le déplacent mécaniquement dans le système.
Figure : Présentation de la configuration d'une pompe à trois vis
Les fabricants de pompes à vis triple conçoivent ces pompes pour fournir une large gamme de débits (de 2 à 2600 litres par minute), pour traiter des fluides ayant une température allant jusqu'à 150 degrés centigrades, une pression différentielle allant jusqu'à 100 bars, et une large gamme de viscosités (entre 3 et 5000 millimètres carrés par seconde). Ils conviennent parfaitement à diverses applications dans les domaines du traitement chimique, de la production d'énergie, du pétrole et du gaz, de la marine commerciale, de l'hydraulique de puissance, des systèmes de lubrification, etc. Elles sont également souvent utilisées pour le transfert de fluides lubrifiants car les vis ne sont pas engrenées entre elles. Les pompes à triple vis peuvent fonctionner à pleine vitesse, ce qui permet de minimiser le cisaillement. Elles ne nécessitent pas non plus d'amorçage car le vide créé entre les vis permet à la pompe de s'amorcer automatiquement.
Composants d'une pompe à triple vis
Moteur électrique
Le moteur électrique est la source de l'énergie mécanique qui contribue au fonctionnement d'une pompe à triple vis. Le moteur électrique peut fonctionner en utilisant le courant alternatif (CA) ou le courant continu (CC) de l'alimentation secteur.
Corps de pompe
Le but du corps de pompe est de contenir l'ensemble des vis de la pompe. Il sépare également l'intérieur de la pompe de la pression atmosphérique afin d'éviter les fuites et de maintenir la pression. Les fabricants de pompes à vis triple utilisent divers matériaux tels que l'acier au carbone, la fonte, la fonte ductile, l'alliage d'aluminium et l'acier inoxydable pour concevoir les corps de pompe.
Assemblage de vis
Le rotor est le composant de la pompe qui tourne, et il comprend le plongeur, les vis entraînées et les roulements.
- Vis plongeante - la vis plongeante se fixe à l'arbre d'entraînement du moteur. Sa fonction est de faire tourner les vis entraînées et de contribuer à maintenir un débit volumétrique constant du fluide pompé. Les fabricants de pompes conçoivent les vis plongeuses en utilisant des matériaux tels que l'acier allié, l'acier trempé et l'acier traité en surface.
- Vis d'entraînement - les vis d'entraînement sont conçues pour s'adapter précisément à la vis d'entraînement. Lorsque la vis entraînée tourne avec la vis d'entraînement, le volume du liquide diminue, la pression augmente et le liquide se déplace vers l'orifice de sortie où il se déverse.
- Roulements - Les roulements soutiennent les vis et supportent les contraintes axiales et radiales pendant le fonctionnement de la pompe.
Arbre d'entraînement
L'arbre d'entraînement a pour fonction de relier la pompe au moteur d'entraînement par l'intermédiaire d'un accouplement flexible. Il est maintenu en place par un ensemble de roulements et nécessite un alignement précis pour les préserver et prolonger la durée de vie de la pompe.
Orifices d'entrée et de sortie
Le liquide est aspiré par l'orifice d'entrée et refoulé par l'orifice de sortie. Les fabricants de pompes à vis triple adaptent les orifices d'entrée et de sortie de manière à ce qu'il reste suffisamment de liquide dans les tubes d'aspiration et de refoulement lorsque la pompe s'arrête. Cela facilite le refoulement du liquide initial de la pompe. Ainsi, le tube d'aspiration ne doit pas se dessécher.
Soupape de sécurité
Les pompes volumétriques, comme la pompe à triple vis, accumulent beaucoup de pression pendant leur fonctionnement, ce qui peut endommager les composants de la pompe et blesser l'opérateur. C'est pourquoi elles contiennent un limiteur de pression qui permet de renvoyer la pression supplémentaire à l'admission, protégeant ainsi la pompe et l'opérateur.
Filtres d'aspiration
Le but du filtre d'aspiration est d'empêcher les particules solides indésirables de pénétrer dans la pompe.
Comment fonctionne une pompe à triple vis ?
Lorsque le moteur électrique démarre, il transmet la puissance mécanique à la vis d'entraînement par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement et de l'accouplement flexible. Lorsque la vis d'entraînement commence à tourner, elle fait tourner les vis entraînées, qui s'emboîtent dans le corps de la pompe pour former une chambre de refoulement étanche. En tournant la vis d'entraînement, la chambre étanche se déplace axialement du côté de l'aspiration vers le côté de la pression/du refoulement en fonction du pas de la vis. Au fur et à mesure que la vis d'entraînement continue à tourner, le liquide s'accumule dans la chambre étanche entre les vis, se comprime et se déplace dans le sens axial, du côté de l'aspiration vers le côté du refoulement. L'engrènement continu et doux des vis contribue à un faible cisaillement, à un fonctionnement silencieux et à de faibles pulsations de débit. La chambre étanche se déplace à un volume constant et à une vitesse uniforme entre le corps et les trois vis, ce qui permet un débit régulier sur toute la longueur des éléments de pompage.
Figure : Pompe à trois vis (pompe à trois vis).
Types de pompes à vis triple
Les pompes à trois vis peuvent être classées comme pompes à trois vis à simple ou double aspiration, en fonction de la méthode d'aspiration de la vis. Elles peuvent également être des pompes à trois vis verticales ou horizontales en fonction de la position de l'arbre de la pompe.
Pompe à triple vis à simple aspiration
Dans une pompe à vis triple à simple aspiration, le liquide de pompage est aspiré d'un côté de la vis.. Les pompes à triple vis à simple aspiration sont moins coûteuses à l'achat et à l'entretien que les pompes à double aspiration.
Pompe à vis triple à double aspiration
Ce type de pompe à trois vis aspire le fluide des deux côtés des vis. La conception à double aspiration permet d'obtenir une faible hauteur d'aspiration à pression négative (NPSHR) et d'équilibrer les charges hydrauliques. Elle élimine également les forces axiales et permet des débits plus élevés. Cependant, les pompes à triple vis à double aspiration sont plus chères que les pompes à simple aspiration.
Figure : Pompe à vis triple à double aspiration
Pompe verticale à trois vis
Les pompes à triple vis de type vertical sont constituées d'un arbre orienté verticalement. Elles peuvent être directement couplées à un moteur ou à une autre source d'énergie. Elles occupent généralement moins d'espace au sol, ont une structure compacte et sont légères.
Figure : pompe verticale à trois vis.
Pompe horizontale à triple vis
Dans une pompe à trois vis horizontale, l'arbre d'entraînement est orienté horizontalement. Il s'agit de la version la plus populaire de la pompe à trois vis. Elles sont faciles à installer et à réparer car il est aisé d'accéder aux pièces internes de la pompe.
Figure : Pompe horizontale à trois vis.
Applications de la pompe à triple vis
Les pompes à triple vis sont utilisées dans de nombreuses industries, notamment l'extraction chimique, pétrolière et gazière, la marine, les centrales électriques, le papier, la peinture et la céramique. Leurs utilisations typiques sont les suivantes :
- Les pompes à trois vis / pompes à trois vis sont utilisées pour transférer un fluide de lubrification clair sans contenu solide.
- Ils sont utilisés pour générer de la pression dans les systèmes hydrauliques.
- Ils sont utilisés pour surmonter la pression dans les circuits hydrauliques.
- Ils sont utilisés pour le pompage de liquides très visqueux tels que l'huile de lubrification, l'huile hydraulique, l'huile de moteur, l'huile de banquier, l'huile minérale, les émulsions huile-eau, etc.
- Ils sont utilisés pour la production d'électricité.
- Ils sont utilisés pour la lubrification des engrenages et des paliers, la lubrification des compresseurs, etc.
- Ils sont également utilisés pour l'injection de carburant à haute pression.
- Ils sont également utilisés pour le transport de carburant.
- Ils sont utilisés pour la distribution d'huile de lubrification ou l'injection d'huile dans des équipements massifs.
Avantages de la pompe à triple vis
- Les pompes à triple vis sont faciles à installer et à entretenir grâce à leur construction simple et compacte.
- Il peut être utilisé pour presque tous les fluides.
- Son fonctionnement est silencieux et exempt de vibrations et de pulsations, même à grande vitesse.
- Il possède une forte capacité d'auto-amorçage.
- Une pompe à triple vis a également un rendement énergétique et volumétrique très élevé.
- Son débit est également stable, avec seulement une fluctuation mineure de la pression.
- Il peut fonctionner dans n'importe quelle position, à condition que la pompe ne soit pas à sec.
- Il peut pomper des fluides visqueux sans perte de débit.
- Elle est très fiable par rapport aux autres pompes.
- La conception robuste des roulements compense les charges axiales, tandis que toutes les charges radiales sont auto-compensées.
- Il est très résistant à la poussière et aux vapeurs d'eau.
- Il peut gérer des débits de fluide extrêmement élevés.
- Une pompe à triple vis peut également fonctionner avec une faible pression d'aspiration.
- La pompe est tolérante au gaz et peut traiter des gaz libres et entraînés sans blocage de vapeur ni perte d'aspiration.
Inconvénients de la pompe à vis triple
- Une pompe à trois vis ne peut pas fonctionner à sec ou pomper des liquides non lubrifiants, car ceux-ci endommageraient ses composants.
- Ils ne peuvent pas traiter les fluides contenant des solides.
- Les coûts d'installation initiaux peuvent être très élevés pour les petites entreprises.
- Une pompe à trois vis ne peut pas être utilisée pour le pompage de gaz car elle ne peut pas fonctionner à sec.
- La pompe ne peut pas être adaptée à des vitesses inférieures à 50 mètres cubes par heure.
Dépannage d'une pompe à vis triple
Faible capacité ou perte de débit
- Le système est restreint. Inspecter les vannes à l'aspiration et au refoulement. Assurez-vous que le niveau de liquide dans le réservoir est conforme aux recommandations du fabricant de la pompe à triple vis et que le fonctionnement du clapet anti-retour est régulier.
- La vitesse de la pompe est faible. Assurez-vous que la vitesse du moteur est correcte selon le guide du fabricant de la pompe à trois vis et que la pompe n'est pas surchargée. Pour les pompes à entraînement par courroie, assurez-vous que la courroie est bien tendue et qu'elle ne glisse pas.
- Le moteur tourne en sens inverse. S'assurer que le sens de rotation du moteur correspond au sens indiqué par le fabricant de la pompe sur la plaque signalétique.
- Vis usées. Inspecter et remplacer les vis si nécessaire.
Perte d'aspiration
- Le système est bloqué. Inspecter les tuyaux d'aspiration pour vérifier qu'ils ne sont pas obstrués et retirer tout ce qui peut l'être.
- Le filtre d'aspiration est obstrué. Vérifier le filtre d'aspiration et le nettoyer ou le remplacer.
- La viscosité est exceptionnellement élevée. Vérifiez que la viscosité du fluide est conforme aux spécifications du fabricant de la pompe à triple vis.
Faible pression de refoulement
- Vis usées. Inspectez et remplacez les vis, qu'elles soient d'entraînement ou non, en tant qu'ensemble unique et non individuellement.
- La pompe ne répond pas à l'exigence de hauteur de pression nette d'aspiration. Augmenter le niveau de produit dans le réservoir d'aspiration et réduire la vitesse de la pompe. S'assurer que la viscosité du fluide est adaptée à la pompe.
Bruit et vibrations
- Il y a une pénétration de matériau solide. Inspecter la vis pour vérifier qu'il n'y a pas de particules solides ou de particules d'admission supérieures aux tailles recommandées par le fabricant de la pompe.
- Certaines pièces de la pompe sont en contact. Inspecter l'état de l'arbre, du corps et du palier de la pompe et corriger toute anomalie.
- La soupape de décharge s'ouvre et se ferme rapidement. Augmenter la pression de tarage de la soupape de décharge conformément au guide du fabricant de la pompe à triple vis.
Résumé
Une pompe à trois vis, ou pompe à trois vis, est une pompe volumétrique rotative dont l'élément pompant est constitué de trois vis. L'une des vis est la vis d'entraînement, tandis que les deux autres servent de vis entraînées. Un moteur électrique fait tourner la vis d'entraînement, qui fait tourner les deux autres vis. Pendant le fonctionnement, la vis d'entraînement et les deux vis entraînées s'engrènent à l'intérieur du corps de pompe pour former des chambres de transfert. Lorsque les vis continuent de tourner, les chambres se déplacent continuellement et axialement, déplaçant le liquide de pompage du côté de l'aspiration vers le côté du refoulement selon le pas des vis. Les fabricants de pompes à vis triple conçoivent ces pompes pour de nombreuses applications, notamment le transfert de fluides de lubrification clairs sans contenu solide, la production d'énergie, la distribution d'huile de lubrification, l'injection de carburant à haute pression et le pompage de liquides très visqueux tels que les huiles.
Parmi les principaux avantages d'une pompe à triple vis, citons un fonctionnement silencieux, sans vibration ni pulsation. Elle est facile à installer et à entretenir et peut pomper presque tous les fluides ayant des propriétés lubrifiantes. Cependant, elle ne peut pas pomper des fluides contenant des particules solides ou des liquides non lubrifiants, car ceux-ci risquent d'endommager ses composants en raison d'un frottement élevé.