Description d’une pompe centrifuge simple

Description d’une pompe centrifuge simple

Les différents types des pompes

Introduction

Les pompes sont des appareils qui génèrent une différence de pression entre les tubulures d’entrée et de sortie. Suivant les conditions d’utilisation, ces machines communiquent au fluide, soit de l’énergie potentielle (par accroissement de la pression en aval) soit de l’énergie cinétique par la mise en mouvement du fluide. [5, 6]
Ainsi, on peut augmenter le débit (accroissement d’énergie cinétique) ou augmenter la pression (accroissement d’énergie potentielle) pour des fluides gazeux, liquides, visqueux, très visqueux….C’est pourquoi la diversité des pompes est très grande.
On distingue deux grandes catégories de pompes :
 Les pompes volumétriques
Ce sont les pompes à piston, à diaphragme, à noyau plongeur…et les pompes rotatives telles les pompes à vis, à engrenages, à palettes, péristaltiques…etc. Lorsque le fluide véhiculé est un gaz, ces pompes sont appelées « Compresseurs»
 Les turbo-pompes
Elles sont toutes rotatives. Ce sont les pompes centrifuges, à hélices et hélico-centrifuges.

Pompes volumétriques rotatives

Pompes à vis

Elles sont constituées de deux ou trois vis s’engrenant entre elles. Le liquide remplit les cavités qui existent entre les vis et le corps. Pendant la rotation des vis, les cavités se déplacent transférant ainsi du liquide de la zone d’aspiration vers la zone de refoulement. Ce type de pompe volumétrique admet une vitesse de rotation élevée (3000 tr/mn) ; elles sont silencieuses et permettent d’atteindre des pressions assez élevées (≈100 bar).
Elles ne véhiculent que des liquides à bon pouvoir de lubrification et ne contenant pas particules abrasives. Ils existent plusieurs types

Pompes à deux vis à engrènement direct

Les deux vis à filets très inclinés s’engrènent directement dans un carter. Une seule des deux vis est solidaire de l’arbre moteur et entraine la deuxième par contact direct. Les paliers sont lubrifiés par le liquide véhiculé. Les fuites internes sont relativement faibles, mais le produit pompé doit posséder un excellent pouvoir lubrifiant et doit être non corrosif et, ainsi, doit être très peu chargé des particules abrasives. [5]
Elles sont utilisées sur les produits visqueux (fuel).
Figure II.1 : Pompes à deux vis à engrènement direct

Pompes à deux vis à engrenages de synchronisation

La vis solidaire de l’arbre moteur entraine la seconde par l’intermédiaire d’un ensemble d’engrenages de synchronisation. Les deux vis permettent un jeu entre elles et ne sont pas en contact direct. Les engrenages et les paliers peuvent être en contact direct avec le liquide.
Dans ce cas, une seule garniture d’étanchéité est nécessaire. Si le produit n’est pas assez lubrifiant ou s’il est chargé, les engrenages et les paliers sont isolés du liquide mais nécessitent un ensemble de quatre garnitures d’étanchéité. Il est à noter que les fuites internes sont plus importantes et provoquent une différence de pression (ΔP) possible, ainsi qu’un rendement, plus faible. [5]
Il est à remarquer que sur les pompes à deux vis, les filets sont symétriques, afin de limiter au maximum l’effet des poussées axiales.
Figure II.2 : Pompes à deux vis à engrenages de synchronisation

Pompes à trois vis

La partie hydraulique de cette pompe est constituée de trois vis dont une seule est solidaire de l’arbre moteur. Les deux autres vis sont entrainées par frottement grâce à la vis centrale. Les vis sont à un seul filet et il est nécessaire d’équilibrer la poussée axiale résultante à l’aide d’un dispositif de compensation.
Figure II.3 : Pompes à trois vis.

Pompes à engrenages

Pompes à engrenages extérieur

Il existe un grand nombre de variante de ce type de pompes, elles différent entre elles par la disposition et la forme des dentures. Le liquide à véhiculer est aspiré dans l’espace compris entre deux dents consécutives et la pompe. L’étanchéité entre l’aspiration et le refoulement est assurée par un contact entre les dents en prises. Les dentures peuvent être droites, hélicoïdales, ou encore à chevrons. Cette dernière possibilité présentant l’avantage de rendre le mouvement plus uniforme. Ce type de pompes admet une vitesse de rotation de 2000 à 3000 tr/min ; elles sont relativement silencieuses et permettent d’atteindre des pressions de l’ordre de 20 à 50 bar. Elles sont équipées de quatre paliers, et de un à quatre boitiers d’étanchéité. Elles ne tolèrent pas le passage de particules solides sans risque de destruction totale.
Figure II.4 : Pompes à engrenages extérieur.

 Pompes à engrenages intérieurs

Le principe de fonctionnement de ce type de pompe consiste à placer un des engrenages à l’intérieur de l’autre. Cette disposition nécessite l’utilisation d’une pièce intermédiaire, placée entre les engrenages et solidaire du corps de pompe en forme de croissant afin d’assurer l’étanchéité, mais le porte à faux génère une surcharge sur l’arbre.Le débit est pratiquement régulier et indépendant de la différentielle de pression, laquelle peut atteindre 15 à 20 bars.Les vitesses se rotation de ce type de pompe sont de quelques centaines de tours à la minute, mais elles peuvent véhiculer des produits de très grande viscosité (≈ 10 000 cSt). De plus, elles sont caractérisées par une valeur de très bas NPSHr. La présence des particules solides entraine également la destruction irrémédiable de la pompe.

Pompes à rotor hélicoïdal excentré

Elles sont constituées de deux engrenages hélicoïdaux : le premier, c’est le rotor tournant à l’intérieur du second, qui est le stator. Le rotor est un engrenage externe à une dent, le stator un engrenage interne à deux dents.La différence d’une dent, entre le stator et le rotor, crée des cavités qui se meuvent parallèlement à l’axe du stator et véhiculent ainsi le produit pompé.Les pressions au refoulement sont de l’ordre de 20 à 30 bars.Ces pompes peuvent véhiculer des produits très visqueux, chargés en particules solides, mais ne doivent en aucun cas tourner à sec (le rotor est en acier, le stator en caoutchouc). Le cout d’entretien est souvent important. Elles sont connues sous le nom commercial de “pompe Moineau ou pompe P.C.M“.
Figure II.6 : Pompes à rotor hélicoïdal excentré.

 Pompes à piston rotatif

Ce type de pompe est constitué d’un rotor (piston) dont l’axe géométrique ne coïncide pas avec l’axe de rotation. Ce rotor reste constamment tangent au corps de pompe et partage l’intérieur de ce corps en cavités, dont les unes communiquent avec l’aspiration, les autres avec le refoulement. Les volumes de ces cavités sont variables et ces variations provoquent le transfert du liquide. Ce type de pompe admet le passage de particules solides.Le débit est légèrement pulsé et leur vitesse de rotation limitée. Elles sont connues sous le nom commercial de “Pompe Mouvex“.

Pompe à palettes rigides

C’est le classique « pompes à vide ». Un rotor excentré tourne dans un cylindre fixe. Sur ce rotor, des palettes libres se meuvent radialement, et sont poussées par des ressorts qui les appliquent sur la face intérieure du cylindre fixe. Les espaces ainsi délimités varient au cours de la rotation et créé les dépressions nécessaires au fonctionnement d’une pompe volumétrique. Ces pompes conviennent bien aux gaz.

Pompes péristaltiques

Leur principe de fonctionnement est plutôt simple : un tuyau souple est écrasé par des galets, le fluide est alors repoussé sans turbulence, ni cisaillement. Il n’y a pas non plus de contact entre le fluide et les pompes mécaniques. leur débit est limité à des valeurs, de l’ordre de 60 à 80 m3/h. Par contre, le rendement est de l’ordre 100 % et elle est la pompe doseuse par excellence. [ ]
Figure II.9 : Pompes péristaltiques.

Les pompes volumétriques alternatives

Les pompes volumétriques alternatives usuelles font appel à deux principes :
 Le déplacement d’un piston animé d’un mouvement alternatif
Selon les cas, le piston peut être en contact avec le cylindre, ou ne pas être en contact avec les parois de la chambre qui contient le liquide.
 La déformation d’une membrane
Le mouvement de la membrane est imposé, dans le cas général, par la pression obtenue sur la face arrière par une pompe à piston plongeur.
Le principe de fonctionnement est simple :
 Lorsque le piston, ou la membrane, se déplace vers le “point mort bas“, le clapet d’aspiration se soulève et le liquide est aspiré. Le clapet de refoulement est fermé.
 Lorsque le piston, ou la membrane, se déplace vers le “point mort haut“, le clapet d’aspiration se ferme tandis que celui de refoulement s’ouvre, permettant le refoulement du liquide pompé.

Pompes à piston

Elles peuvent être à simple effet et, dans ce cas, le piston n’a qu’une seule phase active (premier temps : aspiration, deuxième temps : refoulement) sur les deux phases que comporte le cycle. Elles peuvent être à double effet et, dans ce cas, le piston est actif dans les deux phases, permettant un débit deux fois plus important et une plus grande régularité de débit. Il est possible d’associer plusieurs éléments de pompe à piston, décalés dans un cycle de rotation (pompe Triplex par exemple) de façon à augmenter le débit et la régularité. Ces pompes possèdent une grande capacité d’aspiration et permettent d’atteindre des pressions de refoulement importantes. [ ]
Figure II.10 : Pompes à piston.

Pompes à membranes

Dans ce type des pompes, le déplacement du piston est remplacé par les déformations alternatives d’une membrane en matériaux élastiques. La membrane est entrainée par l’intermédiaire d’un liquide tampon comprimé et décomprimé grâce aux mouvements alternatifs d’une pompe à piston. Le produit véhiculé se trouve ainsi entièrement isolé de la partie mécanique de la pompe, et peut présenter un caractère relativement corrosif.Le volume balayé par le piston étant supérieur à celui balayé par la membrane, il est nécessaire de limiter la pression du liquide tampon afin d’éviter l’éclatement de la membrane. Une soupape de sécurité permet d’évacuer l’excédent de liquide tampon en fin de phase de refoulement. Il est alors nécessaire de prévoir un second dispositif de compensation qui admettra en fin de phase d’aspiration une quantité de liquide tampon à l’arrière de la membrane égale à celle chassée en fin de refoulement. Une pompe à membrane devra donc être équipée d’un système auxiliaire dit de “compensation“. Pour des raisons de sécurité la membrane peut être doublée. Ces pompes sont utilisées sur les débits moyens de l’ordre de 80 m3/h et des températures inférieures à 1500C. Elles conviennent sur les très petits débits, et sont très souvent utilisées comme pompes doseuses.

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Table des matières

Remerciement
Dédicaces
Liste du figure et tableau
Liste des symboles
Résumé
Introduction
présentation de l‘entreprise HenKel
1.Introduction
2.Historique de l’entreprise HENKEL ALGERIE (H .A)
3.Présentation de l’entreprise HENKEL Algérie
4.Fabrication les détergents
4. 1.Les détergents
4.2.Rôle et action
4.3.Fabrication et utilisations
4.4.La fabrication de la matière active
5.Traitement d’air
5.1.Compression
5.2. Refroidissement
5.3. Déshumidification
5.4.séchage du slurry
5.5. Tamisage et séparation de la poudre
6. Maintenance
7.Conclusion
Chapitre 1. Généralités et description pompes
Généralités
1.1.Historique
1.2.Introduction
1.3.Généralités sur les pompes
1.3.1. Notion fondamentale
1.3.2. Fondement de la classification des pompes
1.4. Pompes centrifuges
1.4.1. Le type de l’impulseur
1.4.2. La méthode d’entrainement
1.4.3. Description d’une pompe centrifuge simple
1.4.3.1. Ensemble mobile appelé rotor
1.4.4. Fonctionnement d’une pompe centrifuge
1.4.5. Triangle de vitesse
1.5.Courbes caractéristiques
1.5.1. Caractéristiques Hauteur – Débit
1.5.2. Caractéristique Rendement, Puissance – Débit
1.5.3. Caractéristique NPSH – Débit
1.5.4. Condition de bon fonctionnement
1.6. Variation des caractéristiques
1.6.1. Réduction du diamètre des roues (rognage)
1.6.2. Modification de la vitesse de rotation
1.7. Marche en série et marche en parallèle
1.7.1. Marche en série
1.7.2. Marche en parallèle
Chapitre 2 . Les différents types des pompes
2.1. Introuction
2.2.Pompes volumetriques rotatives
2.2.1. Pompes à vis
2.2.1.1. Pompes à deux vis à engrènement direct
2.2.1.2. Pompes à deux vis à engrenages de synchronisation
2.2.1.3.Pompes à trois vis
2.2.2. Pompes à engrenages
2.2.2.1.Pompes à engrenages extérieur
2.2.2.2.Pompes à engrenages intérieurs
2.2.2.3.Pompes à rotor hélicoïdal excentré
2.2.3. Pompes à piston rotatif
2.2.4. Pompe à palettes rigides
2.2.5. Pompes peristaltiques
2.3.Les pompes volumetriques alternatives
2.3.1. Pompes à piston
2.3.2. Pompe à membranes
Chapitre 3 . Exploitation et maintenance des pompes types P408
3.1.Exploitation des pompes
3.2.Organisation de l’entretien preventif
3.2.1. ENTRETIEN JOURNALIER
3.2.2. ENTRETIEN DE LA GARNITURE MECANIQUE
3.3. Organisation du service maintenance
3.3.1. Maintenance preventive
3.3.1.1. Maintenance preventive systematique
3.3.1.2. Maintenance preventive conditionnelle
3.3.2. La maintenance corrective
3.4. Precautions d’entretien de la pompe
3.4.1. Lubrification
3.4.2. Demontage, reparation et remontage
3.4.2.1. Preparation du demontage
3.4.2.2. Demontage d’une pompe
3.4.2.3. Palier de la pompe
3.4.2.4. Montage du rotor et de la pompe
3.4.3. Technologie de la reparation partielle
3.4.3.1. Restauration de l’arbre
3.4.3.2. Restauration des paliers
3.5. Gamme opératoire
3.6. Gestion des stocks
3.7. Analyse de la fiabilité des équipements
3.7.1. Diagrammes des organes critiques
3.8. Proposition de suivi des équipements
3.8. 1. Tableau de suivi des défaillances par nature
3.8. 2. Tableau de suivi des défaillances par causes
Chapitre 4. Calcul des pompes types P408 et Sécurité
4.1. Calcul hydraulique
4.1.1. But
4.1.2. Les données de départ
4.1.3. Vitesse spécifique NS
4.1.3. Diamètre de l’arrête d’entrée
4.1.4. Calcul du rendement de la pompe
4.1.4.1. Rendement hydraulique ( h)
4.1.4.2. Rendement volumétrique ( v)
4.1.4.3. Rendement mécanique m
4.1.4.4. Rendement global
4.1.5. Calcul des puissances
4.1.5.1. La puissance consommée par la pompe (Pab)
4.1.5.2. La puissance du moteur (Pm)
4.1.6. Calcul préalable de l’arbre
4.1.6.1. Diamètre de l’arbre ( da)
4.1.6.2. Calcul de couple de rotation (Mt)
4.1.6.3. Calcul de la contrainte admissible (
4.1.7. Diamètre moyen de la roue (dm)
4.1.7.1. Détermination des paramètres à l’entrée de la roue
4.1.7.2. Calcul des paramètres de la sortie de la roue
4.1.8. Calcul des vitesses relatives à l’entrée et à la sortie de la roue
4.2.Definition
4.3.Causes des accidents du travail
4.4.Organisation de securité
4.5.Sécurité au niveau de l’atelier
4.6.Sécurité du personnel
4.7.Sécurité de la pompe
4.7.1.Sécurité avant de mettre la pompe en marche
4.7.2.Sécurité de la pompe pendant le fonctionnement
Conclusion
Bibliographie

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