LES POMPES SPÉCIALES Jacques Chaurette ing., Fluide

LES POMPES SPÉCIALES
Jacques Chaurette ing., Fluide Design Inc.
Février 2003
Résumé
Mon intention est de présenter des pompes avec des caractéristiques spéciales qui
peuvent être très utiles. Certaines de ces pompes sont mentionnées dans la
classification des pompes centrifuges proposé par le Hydraulic Institute que vous
pouvez voir à http://www.fluidedesign.com/downloads.htm.
1.0 POMPES À JET
Ce type de pompe est souvent utilisé pour l’alimentation d’eau domestique. L’aspiration
de cette pompe est son atout principale. La capacité de cette pompe d’élever ou
d’aspirer les liquides qui sont plus bas est augmentée par un venturi qui diminue la
pression à l’aspiration créant une basse pression qui aide à soulever l’eau des puits
profonds. Ce design ingénieux utilise une partie du débit au refoulement comme source
de débit pour le venturi (voir la figure 1b). L’eau qui entre dans le venturi est accéléré
par la contraction, la vitesse plus haute cause une baisse de la pression dans la
restriction et puisque cette partie du venturi est ouverte à l’aspiration, cette basse
pression aspire l’eau dans le corps de l’aspiration de la pompe.
Figure 1a Une pompe centrifuge typique à jet de Goulds,
voir http://www.goulds.com/master.asp?id=3
5764 avenue Monkland, Bureau 311, Montréal, Québec, Canada H4A 1E9 Tél: 514.484.PUMP (7867) Téléc: 514.484.2294
Courriel: info@fluidedesign.com Site web: www.fluidedesign.com
Les pompes spéciales..2
Figure 1b L’action du venturi dans une pompe.
1.1 POMPE À EFFET VISQUEUX
L’impulseur de cette pompe est un disque plat (voir la figure 2) qui accélère le fluide en
le cisaillant. L’habilité d’un fluide à résister à cette force de cisaillement (c’est la
définition de la viscosité) fait en sorte qu’une certaine quantité du fluide suivra le disque
et sera accélérée vers le boîtier de la pompe. Telle une pompe centrifuge
conventionnelle, l’énergie de vitesse est convertit en énergie de pression quand le fluide
atteint le boîtier stationnaire de la pompe. Ce type de pompe peut s’accommoder d’une
grandie quantité d’air ou de gaz et quand même donner une performance acceptable ce
qui n’est pas le cas des pompes centrifuges conventionnelles. Par ce que le disque est
plat, il n’y a pas de passage exigu tel qu’il y a entre les aubes d’une pompe centrifuge
conventionnelle et ceci permet à cette pompe de faire passer des particules solides
avec moins de risques d’obstruction. Ces pompes sont disponibles de la compagnie
Discflo Corporation.
Figure 2 La pompe à effet visqueux par Discflo
Corp. voir http://www.discflo.com/
Les pompes spéciales..3
1.2 POMPES SÉCATRICES
Ce type de pompe a un bord de l’aube qui est très acéré et peut donc couper les
solides et prévenir l’engorgement (voir la figure 3). Elle est utilisée dans les usines de
traitement d’eau et serait sûrement utile dans l’industrie des pâtes et papiers pour la
collecte des drains de plancher qui contiennent toutes sortes de solides.
Figure 3 La pompe sécatrice Chopper par la
compagnie Vaughan Co. Inc. voir
http://www.chopperpumps.com.
1.3 POMPE À BOÎTIER ROTATIF
Le créneau de cette pompe est les débits faibles pour des niveaux de pression moyen
ou haut. Elle est fréquemment utilisée pour l’alimentation des douches des machines à
papier dans l’industrie des pâtes et papiers.
Figure 4a La pompe à boîtier rotatif Roto-Jet par
Weir specialty Pump voir http://www.rotojet.com.
Les pompes spéciales..4
La pompe Roto-Jet a seulement deux parties critique à l’opération, un tube capteur
(pitot) et un boîtier rotatif (voir la figure 4b). Ces pompes sont équipées d’une ligne de
recirculation interne qui laisse passer du fluide à travers un orifice du côté refoulement à
l’aspiration de la pompe. Ceci prévient le dommage qu’il pourrait y avoir quand on
opère la pompe avec la vanne de refoulement fermée.
Pour ces applications ont peut aussi choisir une pompe centrifuge à multi-étage tel que
la pompe Goulds modèle 3355 qu’on peut voir à
http://www.gouldspumps.com/cat_pumps.ihtml?pid=602&lastcatid=86&step=4
Figure 4b Une section de la pompe Roto-Jet à boîtier rotatif.
Les pompes spéciales..5
1.4 IMPULSEUR EN RETRAIT
Cette pompe est montée sur un bâti avec impulseur en porte-à-faux et en retrait (voir la
figure 5). L’impulseur créé des tourbillons qui agissent sur le fluide dans le boîtier
permettant de transférer des fluides avec particules solides de grosse dimension, ou
des fluides avec des matières fibreuses ou des fluides avec une quantité de gaz élevé.
Par exemple, certains fluides avec des masses solides substantielles et fibreuses telle
que des fibres de denim ou des déchets qui n’ont pas été éliminés dans les stages
initiales du traitement de la pâte recyclée peuvent obstrués ou endommagé la pompe.
Aussi, certains fluides tel que le latex peuvent se dégrader quand ils sont cisaillés trop
fortement par des pompes centrifuges conventionnelles. Ce type de pompe peut les
transférer sans les endommager. Et finalement si la pompe a tendance à se remplir de
gaz qui empêche le pompage, l’impulseur en retrait élimine ce problème. Ce type de
pompe peut s’accommoder de fluide avec 5% ou plus d’air ou de gaz.
Figure 5 Une section d’une pompe avec impulseur en retrait de
Goulds voir http://www.mackpump.com/CV3196.htm
Les pompes spéciales..6
1.5 LES POMPES À AMORÇAGE AUTONOME
Avant qu’une pompe puisse agir sur le fluide, elle doit être amorcée. C’est à dire que
tout air ou gaz qui se trouve dans le boîtier de la pompe doit être remplacer par le
fluide.
Ceci ne pose aucun problème quand la pompe est immergée, par exemple dans le cas
de pompes submersibles, ou quand le liquide vient d’une source plus élevée que la
pompe. Par contre, quand la pression à l’aspiration de la pompe est basse tel qu’il se
produit quand le niveau du liquide aspiré se situe plus bas que la pompe, évacué le gaz
de la pompe pour le remplacer par le fluide est plus difficile.
La pompe à amorçage autonome est conçu de telle sorte qu’il y est toujours une
quantité suffisante de liquide dans le boîtier pour assurer l’amorçage de la pompe (voir
la figure 6b).
Figure 6a Dimensions hors-tout pour une pompe à amorçage
autonome de Goulds voir http://www.gouldspumps.com/
cat_pumps.ihtml?pid=226&lastcatid=76&step=4
Les pompes spéciales..7
Figure 6b L’action d’amorçage et de pompage d’une
pompe à amorçage autonome.
1.6 POMPES POUR SUSPENSIONS AVEC SOLIDES
La pompe pour suspensions avec solides est une pompe robuste qui peut transférer
des fluides avec particules solides de différentes grosseurs qui sont de nature abrasive.
On atteint ce résultat en mettant une enveloppe de caoutchouc à l’intérieur du boîtier et
aussi à l’entour de l’impulseur (voir la figure 7). À cause de l’élasticité du caoutchouc,
les particules solides rebondissent de la surface prévenant ce qui serait autrement une
érosion sévère. Le caoutchouc s’usera à la longue et devra être remplacer mais ceci
est moins coûteux que de remplacer un boîtier et un impulseur entièrement métallique.
Ces pompes sont utilisées partout ou il y a des liquides avec suspensions solides qui
sont abrasifs tel que dans l’industrie minière. Le N.P.S.H. requis de ces pompes est
typiquement plus élevé que les pompes centrifuges conventionnelles.
Les pompes spéciales..8
Figure 7 Pompe pour suspensions solides pump de
Warman voir http://www.warman.co.za/
1.6 POMPES À DÉBIT FAIBLE (AUBES RADIALES)
Cette pompe est montée sur un bâti avec impulseur en porte-à-faux avec la bride de
refoulement au centre du boîtier sur sa partie supérieur. Elle est construite selon la
norme ANSI et les matériaux résistent aux fluides chimiques corrosifs (voir la figure 8).
Par débit faible on veut dire:
•
•
Un débit en dehors de la gamme d’opération typique des pompes
centrifuges conventionnelles.
Un débit qui demande qu’on ferme la vanne au refoulement de la pompe
conventionnelle forçant la pompe à opérer à un point loin de son
rendement maximum produisant de la vibration et de l’usure prématurée.
En d’autres mots, la pompe à aubes radiales est conçu pour opérer à des débits ou les
autres pompes conventionnelles ne peuvent pas.
Les pompes spéciales..9
Figure 8 Pompe à aubes radiales de Goulds voir
http://www.mackpump.com/LF3196.htm
1.7 POMPES POUR N.P.S.H. FAIBLE (DÉBIT FAIBLE, HAUTEUR DE CHARGE
ÉLEVÉE)
Ce type de pompe est utilisé dans les applications avec N.P.S.H. faible (voir la figure 9).
Elle est conçu pour donner un bon rendement dans des conditions de faibles débits et
hauteurs de charge élevées (voir l’article publié par Industrial Technology magazine à
http://www.industrialtechnology.co.uk/1998/may/impeller.html).
Les pompes spéciales..10
Figure 9 Pompe pour N.P.S.H. faible (modèle CPX) par Flowserve
voir http://www.fpdlit.com/cms/results_detail.asp?ModelID=10