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Chapitre 1 : Généralité sur les pompes I.Introduction La pompe est classée comm

Chapitre 1 : Généralité sur les pompes I.Introduction La pompe est classée comme le deuxième type de machine le plus utilisée dans l’industrie après le moteur électrique. Les pompes et les ventilateurs consomment environ le quart de l’énergie électrique générée sur la terre. 1.1 Définition des pompes Les pompes sont des machines servant à élever les liquides ou les mélanges de liquides d'un niveau inférieur à un niveau supérieur, ou refouler les liquides d'une région à faible pression vers une région à haute pression (figure 2-1). Le fonctionnement d'une pompe consiste à produire une différence de pression entre la région d'aspiration et la région de refoulement au moyen de l'organe actif (piston, roue,…etc.) de la pompe. Du point de vue physique, la pompe transforme l'énergie mécanique de son moteur d'entrainement en énergie hydraulique. 1.2 Types des pompes Suivant le mode de déplacement des liquides entre la région d'aspiration et de refoulement, on divise les pompes en deux grands groupes : 1- les pompes volumétriques. 2- les turbopompes. Les pompes en général se partagent en trois grandes familles : « Fig.1-1 : Organigrame des catégories des pompes » I.2.1.Famille I : pompes volumétriques à rotor tournant (rotatives) : Le fluide se trouve enfermé dans un volume clos, mais mobile, qui va le transférer d’un état de pression 1 à un état de pression 2, avec modification du volume circulant entre le circuit d’aller et celui de retour. Les modes de réalisation sont très variés : pompes à engrenages, pompes à engrenages hélicoïdaux intérieurs, pompes à lobes, pompes péristaltiques, pompes à palettes, pompes à vis hélicoïdales,…etc. [10] Pompe a engrenage pompe a palette Figure. I-2: pompes volumétriques I.2.1.1.Pompe à Vis : Une vis centrale motrice entraînant deux vis satellites. Elles ont un fonctionnement silencieux et un écoulement stable, et engendrent des pressions élevées. [10] Figure. I -3.Pompe à vis I.2.1.2.Pompes à engrenages I.2.1.2.1 Pompes à engrenages extérieurs: Ce type de pompe comporte un grand nombre de variantes qui diffèrent entre elles soit par la disposition, soit par la forme des engrenages. Dans tous les cas, le principe consiste à aspirer le liquide dans l’espace compris entre deux dents consécutives et à le faire passer vers la section de refoulement. Les pompes à engrenages peuvent avoir une denture droite, hélicoïdale, ou encore à chevrons. Cette dernière solution présente l’avantage de rendre le mouvement plus uniforme. [10] Figure. I -4 Pompe a engrenage extérieur I.2.1.2.2.Pompes à engrenages intérieurs: Le principe général consiste à placer un des engrenages à l’intérieur de l’autre. Cette disposition nécessite l’utilisation d’une pièce supplémentaire en forme de croissant qui permet l’étanchéité entre les deux trains d’engrenages.[5] Figure. I.5.Pompe a engrenage intérieur I.2.1.3.Pompes à aubes appelées (communément rotors) : Le principe reste le même que celui d’une pompe à engrenages externes classique à ceci près que les dents ont une forme bien spécifique et qu’il n’y a que deux ou trois dents (aubes) par engrenage Les rotors ne sont jamais en contact et, pour ce faire, sont entraînés par des engrenages externes. De ce fait, le pouvoir d’aspiration reste faible. [6] Figure. I .6.Pompes a lobes I.2.1.4 Pompes à palettes : I.2.1.4.1.Pompes à palettes libres: Un corps cylindrique fixe communique avec les orifices d'aspiration et de refoulement. A l'intérieur se trouve un cylindre plein, le rotor, tangent intérieurement au corps de la pompe et dont l'axe est excentré par rapport à celui du corps. Le rotor est muni de 2 à 8 fentes diamétralement opposées deux à deux, dans lesquelles glissent des palettes que des ressorts appuient sur la paroi capacités comprises entre les cylindres et les palettes en créant ainsi une aspiration du liquide d'un côté et un refoulement de l'autre.[7] Figure. I 7.Pompe a palette libre I.2.1.4.2.Pompes à palettes flexibles: L’ensemble rotor-palettes est en élastomère. Il entraîne le liquide jusqu’au refoulement où les palettes sont fléchies par la plaque de compression et permettent l’expulsion du liquide. Comme toutes les pompes à palettes, ces pompes n’entraînent ni brassage, ni laminage, ni émulsion du produit. Elles peuvent également pomper des particules solides. Les caractéristiques, débit, vitesse, pression sont sensiblement identiques aux précédentes. [10] Figure. I 8.Pompe a palette flexible I.2.2.Famille II : pompes volumétriques alternatives (à pistons) : Une pompe volumétrique alternative se compose aussi d'un corps de pompe parfaitement clos, à l'intérieur duquel se déplace un élément mobile rigoureusement ajusté ; mais la pièce mobile est animée d'un mouvement alternatif. Elles conviennent particulièrement bien pour des pressions élevées, et des débits faibles, généralement inférieurs à 100 m3/h, mais pouvant atteindre 200 m3/h.[9] I.2.2.1.Pompes à membranes, ou à soufflets: Le déplacement du piston est remplacé par les déformations alternatives d’une membrane en matériau élastique (caoutchouc, élastomère, Néoprène, Viton, etc.). Ces déformations produisent les phases d’aspiration et de refoulement que l’on retrouve dans toute pompe alternative.[10 class… ] Figure. I.9. Pompe à membranes I.2.2.2.Pompes à piston: Son principe est d'utiliser les variations de volume occasionné par le déplacement d'un piston dans un cylindre. Ces déplacements alternativement dans un sens ou dans l'autre produisent des phases d’aspiration et de refoulement. Quand le piston se déplace dans un sens le liquide est comprimé: il y a fermeture du clapet d'admission et ouverture du clapet de refoulement. Le fonctionnement est inverse lors de l'aspiration du liquide dans la pompe. [10] Figure. I .10.Pompes à piston. [1] I.3.Famille III : pompes roto-dynamiques : On regroupe sous cette appellation les pompes centrifuges, hélico centrifuges et hélices. Cette famille peut être caractérisée par le fait que la pression y est générée soit par l’action des forces centrifuges, soit par la conversion en pression de l’énergie cinétique communiquée au fluide (en le ralentissant). Dans la pratique, ces deux modes de génération de pression sont associés, même pour une pompe hélice, lorsque l’on s’écarte du point nominal. Les pompes roto dynamiques constituent un système ouvert et en équilibre, où le fluide n’est jamais enfermé dans un volume totalement clos. Cette famille de pompes est capable d’atteindre des débits Q très élevés, allant jusqu’à 105 m3/h. Encore convient-il de remarquer que cette limite n’est pas de caractère technologique, et que des débits sensiblement plus grands seraient réalisables.[12] I.3.1. Classification des pompes roto-dynamiques : Dans la famille roto dynamiques, on classe les pompes : Selon la trajectoire du fluide (trajectoire de l’écoulement) Les pompes centrifuges (à écoulement radial). Les pompes hélico-centrifuges (à écoulement diagonal) Les pompes axiales ou à hélices (à écoulement axiales) Figure. I-11 : Représentation des domaines respectifs des trois types de pompes roto-dynamiques. [10] Figure. I-12 : Domaines d’utilisation des pompes industrielles roto-dynamiques. [10] Selon le nombre d'étages : Monocellulaire : avec une seule roue (impulseur) sur l'arbre. Multicellulaire : avec plusieurs impulseurs sur l'arbre disposé en série. Selon la disposition de l'axe de la pompe : Pompe vertical. Pompe horizontal. Figure. I.13 Pompe centrifuge monocellulaire en porte à faux. [10] Figure. I .14.Pompe multicellulaire. [10] I.3. 2. Avantages et inconvénients des pompes roto-dynamiques: Concernant les avantages, ce sont des machines de construction simple, sans clapet ou soupape, d’utilisation facile et peu coûteuses. Leur rendement est souvent meilleur que celui des « volumétriques ». Elles sont adaptées à une très large gamme de liquide. Leur débit est régulier et le fonctionnement est silencieux. Du côté des inconvénients : Impossibilité de pomper des liquides trop visqueux. Production d’une pression différentielle peu élevée (de 0, 5 à 10 bar). Elles ne sont pas auto-amorçages à l’arrêt, ces pompes ne s’opposent pas à l’écoulement du liquide par gravité (donc vannes à prévoir….). I.3.3 Les pompes centrifuges: Une pompe centrifuge est un système ouvert, en quelque sorte un trou ou encore un conduit, dans lequel est mis en place un champ de forces centrifuges. Elle n’est pas basée sur le transport du fluide dans un godet ou sur la variation dans le temps d’un volume d’emprisonnement, le fluide n’est plus poussé par une paroi matérielle, mais mis en mouvement et équilibré par un champ de forces. Cela est une notion très simple, « que nous allons le voir dans ce qui suit », elle est basée sur d’autres principes. La pompe centrifuge fonctionne et s’utilise selon d’autres lois, qui sont l’objet de l’ensemble des paragraphes qui vont suivre. Nous y avons traité l’essentiel, cependant certains domaines restreints ou certains aspects particuliers n’ont pas été abordés.[13] I.3.4 Utilisation : Les pompes centrifuges sont les plus utilisées dans le domaine industriel à cause de la large gamme d’utilisation qu'elles peuvent couvrir, de leur simplicité et de leur faible coût. Néanmoins, il existe des applications pour lesquelles elles ne conviennent pas, comme : Utilisation de liquides visqueux, la pompe centrifuge nécessaire serait énorme par rapport aux débits possibles. Utilisation de liquides "susceptibles" c'est-à-dire ne supportant pas la très forte agitation dans la pompe (liquides alimentaires tel que le lait). Utilisation comme pompe doseuse ; la nécessité de réaliser des dosages précis instantanés risque d'entraîner la pompe en dehors de ses caractéristiques optimales. Ces types d'application nécessitent l'utilisation de pompes volumétriques. Par contre à la plupart des pompes volumétriques, les pompes centrifuges admettent les suspensions chargées de uploads/Geographie/ chapitre-1 12 .pdf