Pompe axiale verticale
Qu'est-ce qu'une pompe verticale à écoulement axial ?
Une pompe à écoulement axial vertical est un type courant de pompe composée d'un arbre orienté verticalement et d'une roue en forme d'hélice dans un tuyau. Les pompes à écoulement axial vertical déplacent généralement le fluide axialement (c'est-à-dire le long de l'axe de l'arbre) à l'aide d'une roue. La roue peut être entraînée directement par un moteur scellé dans la conduite ou par un arbre d'entraînement qui pénètre dans le tube de la pompe par le côté. Une pompe verticale à écoulement axial fait partie des pompes dynamiques à rotor, car elle s'appuie sur l'élan et la vitesse du fluide pour générer de la pression. La pompe à écoulement axial vertical est conçue pour transporter un grand volume d'eau à une faible pression de refoulement. Cependant, certains modèles peuvent être adaptés pour fonctionner efficacement dans des conditions différentes en changeant la roue. Les pompes verticales à écoulement axial sont largement utilisées pour pomper l'eau de nombreuses sources, notamment les océans, les lacs, les rivières, les bassins de refroidissement, les réservoirs, etc. Une pompe axiale verticale a une structure compacte et fournit également la capacité de pompage la plus élevée.
Figure : Présentation d'une pompe verticale à flux axial
Composants d'une pompe axiale verticale
Moteur principal
Le moteur principal est la source d'énergie qui permet de faire fonctionner la pompe verticale à écoulement axial. Il peut s'agir d'un moteur, d'une turbine ou d'un entraînement magnétique. La plupart des fabricants de pompes axiales verticales utilisent un moteur électrique comme moteur principal car il est simple, peu coûteux et facile à entretenir par rapport aux autres options. Le fonctionnement du moteur électrique peut être basé sur le courant alternatif ou le courant continu.
Corps de pompe
Le carter est un passage d'air étroit entourant la roue. Le corps agit comme une enceinte de confinement de la pression et porte également les orifices d'aspiration et de refoulement. Il contient le liquide et dirige le flux dans la pompe par le tuyau d'aspiration et hors de la pompe par le tuyau de refoulement. Les fabricants de pompes à écoulement axial vertical utilisent la fonte pour fabriquer le corps de la pompe, car elle offre une grande résistance à la traction, une grande durabilité et une grande résistance à l'abrasion.
Arbre
L'arbre est une pièce métallique cylindrique située le long de l'axe central de la pompe et reposant sur des roulements. Ses principales fonctions sont de porter la roue et de relier le rotor au moteur principal par l'intermédiaire d'un accouplement flexible. L'arbre de la pompe est généralement fabriqué dans des matériaux solides et durables tels que l'acier inoxydable, l'acier allié, l'acier au carbone, etc. Ces matériaux sont très résistants à la corrosion et suffisamment solides pour surmonter les vibrations.
Roue
La roue est le composant rotatif de la pompe à écoulement axial vertical. Sa fonction principale est de déplacer le fluide dans la pompe en augmentant l'énergie cinétique et la pression du fluide. La roue est généralement montée sur l'arbre de la pompe et installée dans le corps de la pompe avec un jeu serré. La pompe verticale à écoulement axial utilise une roue à écoulement axial, qui est conçue avec des pales d'hélice pour produire un écoulement axial avec un cisaillement et une contrainte minimaux dans le fluide pompé. La roue à flux axial permet de produire un flux de fluide qui se déplace parallèlement à l'arbre de la pompe. Les pales de la roue axiale sont disposées parallèlement, de sorte qu'elles génèrent une pression très faible lors du pompage de l'eau. Les fabricants de pompes verticales à écoulement axial peuvent utiliser divers matériaux pour la roue, notamment la fonte, l'acier inoxydable, le bronze, etc.
Figure : Illustration d'une roue à flux axial et de la direction du flux.
Paliers
L'objectif principal des roulements est de supporter le rotor et de l'aligner correctement avec les extrémités fixes sous l'action des forces radiales et axiales. Ils permettent également de contenir le mouvement relatif du rotor et de minimiser le frottement entre l'arbre rotatif et le stator. La pompe verticale à flux axial utilise des roulements antifriction (roulements à rouleaux), tels que des roulements à billes à une rangée ou à deux rangées de billes.
Orifice d'aspiration
Le tuyau d'aspiration relie la pompe au tuyau d'entrée pour permettre au liquide de pénétrer dans la pompe. Une extrémité du tuyau d'aspiration se raccorde à l'entrée de la pompe et l'autre extrémité plonge dans l'eau. L'extrémité inférieure du tuyau d'aspiration est équipée d'un clapet de pied pour empêcher le reflux de l'eau et d'une crépine pour empêcher les corps étrangers de pénétrer dans le tuyau.
Orifice de décharge
L'orifice de refoulement se connecte au tuyau de refoulement de la pompe, ce qui permet d'acheminer le liquide pompé jusqu'à l'endroit voulu ou de l'envoyer dans le réseau de tuyauterie. Comme le tuyau d'aspiration, le tuyau de refoulement a également deux extrémités : l'une se raccorde à la sortie de la pompe, tandis que l'autre achemine le liquide pompé vers un endroit prévu à cet effet, par exemple un réservoir de stockage.
Figure : Composants d'une pompe axiale verticale
Comment fonctionne une pompe verticale à écoulement axial ?
Lorsque le moteur est démarré, l'arbre de la pompe fait tourner la roue à la même vitesse que le moteur. Lorsque la roue axiale tourne, un vide est créé à l'intérieur de la pompe et le fluide pompé est poussé dans le corps de la pompe et vers la roue en raison de la pression atmosphérique externe. Une fois que le fluide a atteint les pales de la roue, il est dirigé le long d'une trajectoire d'écoulement parallèle à l'axe de l'arbre à une vitesse très élevée. Lorsque le fluide s'écoule, les particules de fluide ne changent pas de position radiale et le fluide conserve donc une direction relativement droite depuis le tuyau d'aspiration jusqu'au tuyau de refoulement, en passant par le corps de la pompe. Comme les pales de la roue sont disposées parallèlement les unes aux autres, la pompe produit un débit élevé avec une hauteur de chute à basse pression d'environ 35 pieds.
Types de pompes verticales à écoulement axial
Pompe verticale à écoulement axial à entraînement magnétique
Une pompe axiale verticale à entraînement magnétique utilise la force du magnétisme pour déplacer le fluide dans la pompe. La technologie de l'entraînement magnétique, qui génère la force du magnétisme, se compose d'un aimant d'entraînement et d'un aimant entraîné. L'aimant d'entraînement est situé à l'extérieur d'une chambre de pompe hermétiquement fermée, tandis que l'aimant entraîné est situé à l'intérieur de la chambre. La chambre de pompe hermétiquement scellée rend la pompe étanche à l'air, empêchant toute fuite de fluide ou de vapeur.. Lorsque l'aimant d'entraînement tourne, il crée un champ magnétique qui interagit avec l'aimant entraîné, créant une force qui fait tourner la roue de la pompe pour déplacer le fluide axialement à travers le corps de la pompe. La pompe axiale verticale à entraînement magnétique présente une conception étanche adaptée à la manipulation de liquides dangereux, coûteux et inflammables.
Figure : Pompe axiale verticale à entraînement magnétique.
Pompe verticale monocellulaire à écoulement axial
La pompe axiale verticale mono-étagée est constituée d'une seule roue en forme d'hélice dans le corps de la pompe. Cette pompe est comparativement simple dans sa conception et peu coûteuse par rapport à d'autres types de pompes axiales verticales. Elle est facile à installer et occupe peu d'espace..
Figure : Illustration d'une pompe verticale mono-étagée à écoulement axial.
Pompe multicellulaire verticale à écoulement axial
Une pompe verticale multicellulaire à écoulement axial est constituée de deux ou plusieurs roues axiales montées en série le long du même arbre vertical. Une pompe axiale verticale à plusieurs étages peut atteindre une hauteur de pression nettement supérieure à celle de son homologue à un étage. Le principal inconvénient de ce type de pompe est la sensibilité accrue du rotor aux vibrations.
Figure : Illustration d'une pompe verticale multicellulaire à écoulement axial.
Pompe à débit axial vertical à palier intermédiaire
Dans ce type de pompe axiale verticale, l'arbre de la pompe est suspendu aux deux extrémités entre deux paliers. La pompe est donc supportée aux deux extrémités. La pompe axiale verticale à palier intermédiaire peut être une pompe à un ou plusieurs étages. Elle peut gérer des débits extrêmement élevés, des pressions nettement supérieures et des charges plus lourdes.
Pompe verticale submersible à écoulement axial
La pompe verticale submersible à écoulement axial peut fonctionner sous la surface du liquide pompé. Elle est parfaite pour une installation directe dans les conduites de refoulement, ce qui permet d'économiser de l'espace et de réduire les coûts d'installation. La pompe axiale verticale submersible est largement utilisée pour le drainage des terres, la protection contre les inondations et le pompage des eaux pluviales.
Figure : Pompe verticale à écoulement axial entre paliers.
Applications d'une pompe verticale à écoulement axial
Les pompes verticales à écoulement axial répondent parfaitement aux besoins de diverses applications industrielles dans le monde entier, notamment dans le domaine de l'eau municipale urbaine et rurale, des centrales électriques, de l'irrigation agricole, de la pêche, du traitement des eaux usées et bien d'autres encore. Les pompes verticales à écoulement axial sont utilisées dans les domaines suivants :
- Les pompes verticales à écoulement axial sont largement utilisées pour pomper l'eau de diverses sources, telles que les lacs, les bassins de refroidissement, les réservoirs, les rivières, les océans et les batardeaux.
- Ils sont utilisés dans les fermenteurs et les centrales électriques pour faire circuler les liquides.
- Les pompes verticales à écoulement axial sont utilisées pour l'assèchement des régions de faible altitude.
- Ils sont également utilisés dans la lutte contre les inondations, le drainage des terres et l'évacuation des eaux pluviales.
- Ils sont utilisés dans l'industrie chimique pour faire circuler le liquide dans l'évaporateur.
- Ils sont également utilisés à des fins d'irrigation dans les exploitations agricoles.
- Les pompes verticales à écoulement axial sont également utilisées pour le contrôle des effets de la pollution.
Avantages d'une pompe verticale à écoulement axial
- Les pompes verticales à écoulement axial sont excellentes pour les applications à faible hauteur de charge et à haut débit.
- Ils sont facilement réglables pour une efficacité optimale dans des conditions variables, telles que haut débit/basse pression et bas débit/haute pression.
- Les effets de la rotation du fluide sont moins importants dans les pompes verticales à écoulement axial.
- Elles peuvent gérer un débit relativement élevé par rapport aux pompes centrifuges conventionnelles.
- Les pompes verticales à écoulement axial sont les plus petites parmi les nombreux types de pompes disponibles sur le marché ; une petite taille est facile à manipuler et à utiliser.
- La puissance requise de la pompe axiale verticale diminue avec l'augmentation du débit du liquide pompé.
Inconvénients d'une pompe verticale à écoulement axial
- Les pompes verticales à écoulement axial produisent des pressions de tête et de refoulement faibles.
- Ils ne conviennent pas aux ascenseurs à succion.
- Les pompes verticales à écoulement axial sont plus coûteuses que les pompes conventionnelles.
- Ils ne peuvent pas traiter les liquides visqueux.
- Ils ne conviennent pas aux applications nécessitant des hauteurs de chute élevées.
Dépannage d'une pompe axiale verticale
La pompe ne démarre pas
- Fusible grillé ou disjoncteur déclenché. Inspecter la pompe à débit axial vertical à la recherche d'un fusible grillé et le remplacer si nécessaire.
- La tension est irrégulière en raison de la présence de saletés ou de corrosion au niveau du pressostat. Inspecter le pressostat et le nettoyer de tout débris ou pollution.
- Réceptacles de fusibles sales ou corrodés. Inspecter et nettoyer les réceptacles de fusibles si nécessaire.
La pompe ne débite que peu ou pas du tout
- La pompe fonctionne en sens inverse. Assurez-vous que le moteur tourne dans le sens indiqué par le fabricant de la pompe à flux axial vertical sur le corps de la pompe.
- Le clapet anti-retour est défectueux ou mal installé. Inspecter le clapet de non-retour, l'installer correctement ou le remplacer.
- Roue bouchée. Inspecter l'hélice et nettoyer les matériaux qui l'obstruent.
Le fonctionnement de la pompe est bruyant
- La pompe fonctionne en cavitation. Assurez-vous que la pompe fonctionne dans la plage de vitesse spécifiée par le fabricant de la pompe à débit axial vertical.
- Les roulements de la pompe ou la roue sont fortement usés. Inspecter l'usure des paliers et de la roue et les remplacer si nécessaire.
La pompe vibre trop
- Certains composants de la pompe à débit axial vertical sont déséquilibrés. Inspectez et rééquilibrez les composants.
- Arbre oblique ou déséquilibré. Inspecter l'arbre et le rééquilibrer si nécessaire.
- L'assemblage de la pompe est desserré. Serrer les composants de la pompe.
- La roue est très usée ou défectueuse. Inspecter et remplacer la roue.
Résumé
Une pompe à flux axial vertical est un type de pompe courant composé d'un arbre orienté verticalement et d'une roue en forme d'hélice. La pompe axiale verticale déplace généralement le fluide dans une trajectoire d'écoulement parallèle à l'axe de l'arbre à l'aide d'une roue axiale entraînée par un moteur. La pompe axiale verticale est classée parmi les pompes dynamiques à rotor car elle dépend de l'élan et de la vitesse du fluide pour générer de la pression. Les fabricants de pompes axiales verticales conçoivent ces unités pour répondre parfaitement aux applications nécessitant des débits élevés et une faible pression de refoulement. Certains modèles de pompes axiales verticales peuvent être réglés pour fonctionner efficacement dans différentes conditions en modifiant la conception de la roue. Les pompes axiales verticales sont largement utilisées dans de nombreuses applications industrielles, notamment pour l'approvisionnement en eau des villes et des campagnes, les centrales électriques, l'irrigation agricole et la pêche. Elles sont disponibles en différents types et présentent également la plus petite taille de pompe sur le marché.