Cours Iap Les Pompes [PDF]

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LES POMPES Les pompes sont des appareils permettant un transfert d’énergie entre le fluide et un dispositif mécanique convenable. Suivant les conditions d’utilisation, ces machines communiquent au fluide soit principalement de l’énergie potentielle par accroissement de la pression en aval, soit de l’énergie cinétique par la mise en mouvement du fluide. L’énergie requise pour faire fonctionner ces machines dépend donc des nombreux facteurs rencontrés dans l’étude des écoulements : • Les propriétés du fluide : masse volumique, viscosité, compressibilité. • Les caractéristiques de l’installation : longueur, diamètre, rugosité, singularités. • Les caractéristiques de l’écoulement : vitesse, débit, hauteur d’élévation, pression. Devant la grande diversité de situations possibles, on trouve un grand nombre de machines que l’on peut classer en deux grands groupes : les pompes dynamiques (dynamic pumps) : - les pompes centrifuges. - les pompes axiales. les pompes volumétriques : -les pompes alternatives (pompes à piston, pompes à membrane) - les pompes rotatives(pompes à engrenages, pompes à lobes, pompes à vis, à pompes à palettes). LES 02 GROUPES DE POMPES Pompes dynamiques centrifuges

Pompes volumétrique

axiales

alternatives p/à piston p/à membrane

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rotatives p/à engrenages p/à lobes p/à vis p/à palettes

1- Les pompes dynamiques: 1.1- Les pompes centrifuges: La pompe centrifuge est une machine tournante qui grâce à un rotor à aubes convenablement orientées augmente l’énergie cinétique et projette à l’aide de la force centrifuge le liquide à la périphérie sur la volute. A la sortie et à l’aide d’un divergent, une grande partie de l’énergie cinétique se transforme en pression motrice. Les pompes centrifuges sont de constitution très simple. Elles sont essentiellement constituées d’une pièce en rotation qui est le rotor appelé roue ou hélice qui tourne dans un carter appelé corps de pompe ou volute. Le fonctionnement de la pompe centrifuge peut être décomposé en deux étapes:

- L’aspiration : le liquide est aspiré au centre du rotor par une ouverture appelée distributeur dont le rôle est de conduire le fluide depuis la conduite d’aspiration jusqu’à la section d’entrée du rotor. La pompe est amorcée, c'est-à-dire pleine de liquide, la vitesse du fluide qui entre dans la roue augmente et par conséquent la pression dans l’ouïe diminue et engendre ainsi une aspiration et maintient l’amorçage. L’accélération: Le rotor transforme l’énergie appliquée à l’arbre de la machine en énergie cinétique. A la sortie du rotor, le fluide se trouve projeté dans la volute dont le but est de collecter le fluide et de le ramener dans la section de sortie. La section offerte au liquide étant de plus en plus grande, son énergie cinétique se transforme en énergie de pression.

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Les principaux éléments constituant la pompe centrifuge sont : La roue R garnie d’aubes. L’arbre en bout duquel est calée la roue. Le diffuseur D garni ou non d’aube fixe. La volute(fixe) comportant l’ouïe d’aspiration (OA). Le corps de la pompe. Le pavillon de refoulement (OR). Les brides sur OA et sur OR permettant le raccordement des tuyauteries. 1.2- Les pompes axiales: Le principe est proche de celui de l'hélice de bateau. Le déplacement du fluide est

parallèle à l'axe de rotation.

Elle trouve son application pour de grands débits sur de faibles dénivelés (faible différence de pression, plusieurs milliers de m³/h) 2- Les pompes volumétriques : 2.1- Les pompes alternatives : 2.1.1- La pompe à piston : La pompe à piston est constituée par, -Un cylindre C. -Une tubulure d’aspiration A. -Une tubulure de refoulement R. -Une soupape d’aspiration a. -Une soupape de refoulement r. -Un piston P. -Une tige de piston T. -Un système bielle manivelle BM. La tubulure d’aspiration est en communication avec le puisard et la tubulure de refoulement est en communication avec le réservoir. Le fonctionnement de la pompe s’effectue comme suit : Soit une pompe simple effet amorcée et reliée d’une part au puisard P et d’autre part au réservoir R. -3-

Considérons le piston au point mort haut (PMH) et son déplacement vers la droite. La dépression dans le cylindre soulève la soupape d’aspiration a et ferme la soupape de refoulement r. Le liquide s’engage dans le corps de la pompe pendant toute la durée de déplacement vers la droite. Au point mort bas (PMB), le piston change de sens et crée une surpression dans le cylindre fermant la soupape d’admission a et ouvrant la soupape de refoulement r. Le liquide quite le cylindre et s’engage dans la tuyauterie de refoulement vers le réservoir.

Schéma A est une pompe à piston double effet. Schéma B est une pompe à piston simple effet. 2.1.2- Les pompes à membrane :

Les membranes et autres accessoires -4-

Ouverture clapet et aspiration

ouverture clapet et refoulement

Les pompes à membrane fonctionnent avec, comme leur nom l'indique, une membrane qui oscille. L'oscillation de la membrane peut être créée par un excentrique mû par un moteur, un piston, un moteur linéaire, une vibration électromagnétique ou actionnée par de l'air comprimé. Le mouvement de la membrane, accompagné de clapets d'entrée et de sortie, permet le plus souvent de réunir la fonctionnalité, pour tous les fluides, de pompages difficiles et précis. La technologie de la simple ou double membrane, permet de réaliser des pompes capables de rester dans des dimensions extrêmement réduites (micro pompes) et d'être placées dans toutes les positions (même en immersion totale). 2.2- Les pompes rotatives: 2.2.1- La pompe à engrenages :

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Cette pompe est constituée par un couple d’engrenage en prise. Les deux engrenages ont le même nombre de dents et le même module. L’engrenage A est moteur (relié au moteur électrique) et fait tourner B. Les engrenages sont placés dans un carter C qui les enveloppe avec précision sur leur périphérie (étanchéité). Dans ce carter on remarque deux chambres D et E qui communiquent respectivement avec la conduite d’aspiration et la conduite de refoulement. Durant la rotation les deux engrenages tournent en sens inverse, interceptent le fluide entre les dents et le carter et l’entrainent vers la chambre de refoulement E. Dans la chambre D se crée une dépression obligeant l’huile du réservoir à entrer dans la pompe. 2.2.2-La pompe à vis :

Cette pompe est constituée par une vis à filet carré V animée d’un mouvement de rotation à l’intérieur d’un cylindre C muni d’une tubulure d’aspiration A et d’une tubulure de refoulement R. La rotation de la vis crée une dépression en A et une pression en R dont les effets créent une circulation de l’huile. Parfois il y deux vis dans un même corps.

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2.2.3-Pompes à palettes :

Pompe à palettes Une pompe à palettes est constituée par un rotor A, tournant à l’intérieur d’un corps cylindrique B. Le rotor est muni d’un certain nombre de rainures radiales dans lesquelles sont logées à frottement doux les palettes C. Le rotor est monté excentré par rapport au corps (excentrage fixe). Durant la rotation, en raison de la force centrifuge et du frottement doux, les palettes sont maintenues en contact avec la surface intérieure du corps de pompe. L’espace compris entre la roue , le corps et les palettes se remplit d’huile provenant de la conduite d’aspiration D. Cette huile est pulsée vers la conduite de refoulement. -7-

Lors du passage du groupe rotor-palette dans le voisinage de la chambre d’aspiration D, le volume de l’espace compris entre deux palettes diminue obligeant ainsi l’huile à s’écouler vers le refoulement. Ce sont des pompes qui pour une vitesse de rotation constante , offrent un débit constant. Caractéristiques et utilisation : ce sont des pompes caractérisées par des débits allant jusqu'à 100 m3 h-1 et des pressions au refoulement de 4 à 8 bars. Elles conviennent aux liquides peu visqueux. Avantages : pas de brassage, ni d’émulsionnage du liquide pompé et débit régulier marche réversible de la pompe. Inconvénients : usure du corps par frottement des palettes et difficile pompage des produits visqueux

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