Catégorie des Pompes par issam19

Manuel de transformation du lait/Chapitre 6.7 143

Fig. 6.7.1 La pompe centrifugeconstitue le type de pompe alimentairele plus courant.

Pompes

Besoins de pompageLes procédés sont soumis à des exigences de plus en plus sévères, en matière dequalité du produit et de rentabilité. Il était souvent possible, autrefois, de laisser lesliquides circuler par gravité dans une installation. Aujourd’hui, ils sont forcés dans descanalisations de grande longueur équipées de nombreuses vannes, dans deséchangeurs de chaleur, des filtres et autres matériels engendrant souvent une pertede charge importante. Les débits sont fréquemment élevés. On utilise donc despompes dans de nombreuses parties des installations, et la nécessité de disposerde la pompe appropriée au bon endroit revêt de plus en plus d’importance. Denombreux problèmes risquent d’apparaître; ils peuvent se résumer sous les intituléssuivants :• Installation des pompes• Canalisations d’aspiration et de refoulement• Le type et la taille de pompe nécessaires devront être choisis en fonction :

– du débit– du produit à pomper– de la viscosité– de la densité– de la température– de la pression dans le système– du matériau de la pompe

Les pompes centrifuges, à anneau liquide et volumétriques constituent les pompeshabituellement utilisées en laiterie. Ces trois types ont différentes applications. Lapompe centrifuge est le type le plus souvent employé en laiterie.

La pompe centrifuge, illustrée sur les figures 6.7.1 et 6.7.2, est surtout utiliséepour les produits de faible viscosité, mais ne peut véhiculer des liquides fortementaérés. On utilise la pompe à anneau liquide si la teneur en air est importante et lapompe volumétrique pour le traitement en douceur et les viscosités élevées.

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Fig. 6.7.2 Principaux éléments d’unepompe centrifuge.1 Canalisation de refoulement2 Joint d’arbre3 Canalisation d’aspiration4 Turbine5 Corps de pompe6 Flasque7 Arbre du moteur8 Moteur9 Capot en acier inoxydable et

insonorisant

Manuel de transformation du lait/Chapitre 6.7144

Canalisation d’aspirationAvant d’étudier les pompes proprement dîtes, il est important d’assimiler tous les faitset problèmes liés au pompage.

La pompe devra être montée aussi près que possible de la cuve ou autre sourceoù doit être pompé le liquide et la canalisation d’aspiration devra comporter aussi peude coudes et de vannes que possible. Elle devra être de grand diamètre, pour réduirele risque de cavitation.

Canalisation de refoulementSi une vanne modulante est utilisée, elle devra être montée sur la canalisation derefoulement, éventuellement avec un clapet de retenue. La vanne modulante permetde régler le débit de la pompe. Le clapet anti-retour protège la pompe des coups debélier et évite que le liquide ne reflue lors de l’arrêt de la pompe. Le clapet anti-retourse monte habituellement entre la pompe et la vanne modulante.

CavitationLa cavitation peut être décelée par un crépitement dans la pompe. Elle se produitlorsque la pression chute localement au-dessous de la tension de vapeur et despetites bulles de vapeur se forment dans le liquide. La pression augmente à mesureque le liquide progresse dans la turbine et la vapeur se condense très rapidement.Les bulles de vapeur s’écrasent à une vitesse très élevée et à une pression localequi peut atteindre jusqu’à 100 000 bars. Ceci se répète à fréquence élevée et risquede provoquer une détérioration par piquage du matériau environnant, en particuliers’il est cassant.

La cavitation se produit lorsque la pression dans la canalisation d’aspiration esttrop faible par rapport à la tension de vapeur du liquide pompé. La tendance à lacavitation augmente en cas de pompage de liquides volatils ou visqueux.

La cavitation dans les pompes se traduit par une réduction de la charge et del’efficacité. La pompe s’arrête progressivement de pomper à mesure que la cavitationaugmente.

On devra éviter toute cavitation. Si, cependant, les conditions de pompage sonttrès difficiles et si la pompe cavite légèrement, tout en fonctionnant correctement parailleurs, on pourra continuer à utiliser la pompe, les pompes de laiterie étant équipéesde turbines en acier résistant aux acides, qui assurent un niveau de résistance élevéà l’usure provoquée par la cavitation. La turbine risquera néanmoins d’êtreendommagée, au bout d’un temps d’utilisation prolongé.

Le risque de cavitation dans une pompe peut se prévoir par calcul. Voir auparagraphe “Hauteur pratique d’aspiration”.

Diagramme de pompeLes diagrammes de pompe constituent une aide très précieuse pour le choix d’unepompe destinée à une application donnée. Trois courbes sont nécessaires au choixde la pompe appropriée.

• Débit et hauteur de charge - courbe QH• Puissance du moteur nécessaire, en kW• Hauteur pratique d’aspiration (NPSH)

Les diagrammes sont établis à partir d’essais effectués avec de l’eau. Les chiffres dudiagramme devront être calculés à nouveau, en cas de pompage de liquidespossédant des propriétés physiques différentes.

Le débit nécessaire, Q, est habituellement connu lors du choix de la pompe. Dansl’exemple donné sur la figure 6.7.3, le débit Q est de 15 m3/h. La hauteur de chargenécessaire doit habituellement être calculée. Nous supposons dans notre exemplequ’elle est de 30 m.

Repérez le débit sur l’échelle Q inférieure. A partir de ce point, suivez une ligneverticale vers le haut, jusqu’à son point d’intersection avec une ligne horizontaleindiquant la hauteur de charge nécessaire (30 m) sur l’échelle H. Ce point nerencontre aucune des courbes QH indiquant le diamètre de la turbine. Vous devrezchoisir, dans ce cas, la taille de turbine supérieure la plus proche, en l’occurrence160mm. La hauteur de charge résultante sera une colonne de liquide de 31 mètres.

La phase suivante consiste à suivre vers le bas la ligne verticale des 15 m3/H,jusqu’à son point d’intersection avec la courbe de puissance de la turbine de 160 mm.Une ligne horizontale tracée vers la gauche à partir de ce point d’intersection indiqueune consommation de courant de 2,3 kW. Vous devrez ajouter à ce chiffre une margede sécurité d’environ 15%, ce qui donne un total d’envir on 2,6kW . Vous pouvez doncutiliser un moteur de 3kW .

Comment éviter la cavitationEn règle générale, prévoir :• Une faible perte de charge dans la

canalisation d’aspiration (tuyau defort diamètre, conduit d’aspirationde faible longueur, peu de vannes,peu de coudes etc.).

• Une pression élevée en entrée depompe, par exemple un niveau deliquide élevé au-dessus de lapompe.

• Une faible température du liquide.


Si la pompe est équipée d’un moteur d’unecertaine taille, vérifiez toujours qu’il n’est passurchargé. Il devra toujours exister une marge desécurité pour les dépassements de charge.

Enfin, suivez la ligne verticale des 15 m3/hjusqu’à la courbe de hauteur pratique d’aspiration,à droite du diagramme supérieur. En traçant uneligne horizontale vers la droite à partir de ce pointd’intersection, vous obtiendrez une hauteur pratiqued’aspiration de 1 mètre.

Hauteur de charge (Hauteurmanométrique)Lors du choix d’une pompe, n’oubliez pas que lahauteur de charge, H, du diagramme d’écoulementest la hauteur de charge de la pompe lorsque leliquide s’écoule dans cette dernière en l’absencede hauteur d’aspiration ou de pression d’entrée.

Pour obtenir la pression effective en sortie depompe, il faut prendre en compte les conditions ducôté aspiration de la pompe. En cas de dépressiondans la canalisation d’aspiration, la pompe doitfaire une partie de son travail avant que le liquide nel’atteigne. La pression en sortie est alors inférieureà celle indiquée sur le diagramme.

Par contre, si la canalisation d’aspiration estnoyée de manière à obtenir une pression positive àl’entrée de la pompe, la pression de sortie serasupérieure à celle indiquée sur le diagramme.

Hauteur pratique d’aspiration (NPSH)Comme indiqué plus haut, lors de la planification d’une installation de pompage, il estimpératif de disposer la canalisation d’aspiration de manière à éviter toute cavitationde la pompe. Une courbe de hauteur pratique d’aspiration est intégrée aux diagrammesd’écoulement de la figure 6.7.3. Le NPSH d’une pompe est l’excédent de pressionnécessaire au-dessus de la tension de vapeur du liquide pour éviter la cavitation. Cequ’on désigne par l’expression NPSHreq.

Avant de pouvoir l’utiliser, on devra calculer le NPSH disponible du conduitd’aspiration dans les conditions d’utilisation courantes. Ce chiffre, NPSHav, devra êtreégal ou supérieur au NPSH requis, c’est à dire la valeur du diagramme.

On utilise la formule suivante pour calculer le NPSHav dans le système.pa = Pression absolue en bars à la surface du liquidepv = Tension de vapeur absolue en barsdr = Densité relativehs = Hauteur d’aspiration statique, en mètres de colonne de liquidehfs = Perte de charge dans la canalisation d’aspiration, en mètres de colonne de

liquide.

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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Q1

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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Q

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pa pvNPSHav = hs – hfs + —— x 10 – —— x 10 m de colonne de liquide

dr dr

On remarquera que hs est négative pour la hauteur d’aspiration et positive pour lapression d’entrée.

Joints d’arbreLe joint d’arbre constitue souvent la pièce la plus fragile d’une pompe, car il doitassurer l’étanchéité entre une pièce en rotation - turbine ou arbre - et une pièce fixe- le corps de pompe. On utilise habituellement une garniture mécanique.

Une bague d’étanchéité tournante comporte une surface d’étanchéité rodée, qui

Fig. 6.7.3 Diagramme de pompe d’une pompe centrifuge.

H (m) NPSHreq (m)

(m3/h)

(m3/h)

P (kW)


tourne contre une bague d’étanchéité fixe rodée. Un film liquide se forme entre lessurfaces d’étanchéité. Ce film lubrifie le joint et évite tout contact direct entre les deuxbagues. Ceci se traduit par une usure minimale et une durée de vie prolongée du joint.Si la pompe tourne à sec, le film de liquide lubrifiant dans la garniture est détruit etl’usure des bagues d’étanchéité s’intensifie.

La garniture mécanique est habituellement équilibrée. Autrement dit, elle estinsensible à la pression dans la pompe. La garniture mécanique alimentaire n’exigeaucun ajustement et n’entraîne aucune usure de l’arbre. Elle est disponible enversion simple ou arrosée.

Garniture mécanique simpleDes garnitures mécaniques simples - voir figure 6.7.4. - équipent de série la plupartdes pompes alimentaires destinées à l’industrie laitière.

Dans une garniture mécanique, la bague d’étanchéité fixe est fixée au flasque ducorps de pompe. La bague tournante peut être montée à l’intérieur ou à l’extérieurde la pompe et est étanchéifiée par un joint torique. La bague tournante peut sedéplacer le long de l’arbre et est pressée contre la bague fixe par un ressort.

Joint d’arbre rincéLe joint d’arbre arrosé, illustré sur la figure 6.7.5, comporte deux garnitures. De l’eauou de la vapeur circule dans l’espace entre les deux garnitures, pour refroidir ounettoyer ces dernières, ou établir un barrage entre le produit et l’atmosphère.

Le joint d’arbre arrosé est conseillé pour les applications suivantes :• Avec une barrière de vapeur, pour le pompage de produits stérilisés, s’il faut éviter

une réinfection.• Rinçage à l’eau, lors du pompage de solutions visqueuses ou de produits qui se

cristallisent, par exemple des solutions sucrées.• Refroidissement par eau du joint, lorsque du produit risque de se déposer sur

l’arbre au niveau du joint et de s’y carboniser, du fait des températures élevéessur les surfaces d’étanchéité. La pompe gaveuse des pasteurisateurs en constitueun exemple.

• Barrière d’eau, pour écarter l’air du produit lors du pompage à une pressiond’entrée très faible, par exemple à partir d’un récipient sous vide.

La pression de la barrière de vapeur ne devra pas dépasser la pression atmosphériqueà 100°C, la vapeur risquant alors de s’assécher. Ceci entraînerait une rotation à secdu joint et l’endommagement des surfaces d’étanchéité. L’alimentation en eau et envapeur est régulée à l’entrée du joint et il ne devra y avoir aucun obstacle dans lacanalisation de sortie. Le fluide de barrage est toujours amené par le raccordinférieur.

Matériau des joints d’arbreOn combine habituellement du carbone, pour la bague d’étanchéité tournante, et del’acier inoxydable, pour la bague fixe. Une meilleure solution consiste à combiner ducarbure de silicium et du carbone. Pour les liquides abrasifs, nous conseillons desjoints à surfaces très dures. On utilise habituellement, pour ce type d’applications, ducarbure de silicium sur du carbure de silicium.

Pompes centrifugesPrincipe de pompageLe liquide pénétrant dans la pompe est dirigé vers le centre de la turbine et animé d’unmouvement circulaire par les aubes de cette dernière, comme illustré sur la figure6.7.6. Du fait de la force centrifuge et du mouvement de la turbine, le liquide sort dela turbine à une pression et une vitesse plus élevée qu’au centre de cette dernière.La vitesse est partiellement convertie en pression dans le corps de pompe avant quele liquide ne sorte de la pompe par le raccord de sortie.

Les aubes de la turbine forment des conduits dans la pompe. Elles sonthabituellement recourbées vers l’arrière, mais peuvent être droites sur les petitespompes.

Fig. 6.7.4 Garniture mécanique simple.1 Arbre2 Bague fixe3 Ressort4 Joint torique5 Bague tournante6 Flasque7 Turbine

1

3 6 754

Fig. 6.7.5 Garniture arrosée.1 Bague fixe2 Bague tournante3 Joint à lèvre

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2

3

Entrée du liquide d’arrosage

Sortie du liquide d’arrosage


Utilisations des pompes centrifugesLa pompe centrifuge est la pompe la plus fréquemment utilisée dans l’industrielaitière et on devra la choisir si elle convient à l’application envisagée, car une pompecentrifuge est généralement moins chère à l’achat, son exploitation et son entretiensont moins coûteux et c’est en outre la pompe qui s’adapte le mieux à différentesconditions d’exploitation.

La pompe centrifuge peut être utilisée pour pomper tous les liquidesde viscosité relativement faible, n’exigeant pas d’être traités avecune douceur particulière. On peut également l’utiliser pourdes liquides contenant des particules relativement grosses,pour autant, bien sûr, que la taille de ces particules nedépasse pas les dimensions des conduits de la turbine.

La pompe centrifuge a pour inconvénient de ne pouvoirpomper des liquides aérés; elle se “désamorce” et arrête depomper. Il faut alors la stopper et la réamorcer - en la remplissantde liquide - puis la remettre en marche, avant qu’elle ne puisse continuerà pomper. La pompe centrifuge n’est donc pas auto-amorçante et la canalisationd’aspiration et le corps de pompe devront être remplis de liquide avant qu’elle nepuisse fonctionner. L’installation devra donc être soigneusement planifiée.

Régulation du débitIl est rarement possible de choisir une pompe standard satisfaisant exactement audébit requis. On devra donc l’adapter d’une manière quelconque, en :• modulant - solution souple mais coûteuse• réduisant le diamètre de la turbine - solution moins souple mais bon marché• régulant la vitesse - solution souple et bon marché.Ces trois possibilités sont illustrées sur la figure 6.7.7.

ModulationLe mode le plus simple de régulation du débit consiste à monter une vannemodulante sur la canalisation de sortie de la pompe. Ceci permet de régler la pompeexactement à la pression et au débit requis et constitue donc la bonne méthode si lapompe est utilisée à des pressions et débits variables. La modulation a pourinconvénient d’être coûteuse lorsque pression et débit sont constants.

Fig. 6.7.6 Principe de circulation dansune pompe centrifuge.

La modulation peut s’effectuer à l’aide de diaphragmes montés dans la canalisation,de vannes de régulation manuelles ou automatiques ou d’un régulateur de débitmécanique, souvent monté sur les lignes de traitement du lait.

Réduction du diamètre de la turbineLa réduction de D à D1 du diamètre d’origine de la turbine permet d’obtenir une courbede pompe inférieure à la courbe maximale. Voir également la figure 6.7.8. Le nouveaudiamètre D1 peut être déterminé approximativement en traçant une droite du point Odu diagramme au point B de la courbe standard du diamètre de turbine D, en passantpar le point d’exploitation requis A. Relevez la pression H et la nouvelle pressionrequise H1. Le nouveau diamètre de turbine, D1, est obtenu à l’aide de la formulesuivante :

D1 = D x

Fig. 6.7.8 Réduction du débit obtenueen réduisant de D à D1 le diamètre dela turbine.

H1

H

H

O Q1 QQ

A

B

D1

D

Fig. 6.7.7 Modes de régulation du débit d’une pompe centrifuge.

H1

H

Modulation

Réductionde la turbine

Régulationde vitesse

Rotation


On obtiendra l’installation de pompage la plus économique en réduisant la turbine audiamètre D1. La plupart des diagrammes de pompe comportent des courbescorrespondant à différents diamètres de turbine.

Régulation de la vitesseUne modification de la vitesse modifiera la force centrifuge engendrée par la turbine.Pression et débit seront également modifiés - ils augmenteront si la vitesse est plusélevée et diminueront si elle est plus faible.

La régulation de la vitesse constitue le mode le plus efficace de régulation d’unepompe. La vitesse de la turbine est toujours exactement adaptée au fonctionnementde la pompe et donc également à la consommation de courant et au traitement duliquide.

On pourra utiliser un convertisseur de fréquence avec les moteurs triphasésstandard. Il en existe pour la régulation manuelle ou automatique du débit et de lapression.

Pompes pour 60 HzLa plupart des pompes centrifuges sont prévues pour fonctionner à 50 Hz, ce quicorrespond à 3 000 tr/mn (tours/minutes) pour un moteur bipolaire. Le courant dusecteur de certains pays est à 60 Hz, ce qui se traduit par une augmentation devitesse de 20%, soit 3 600 tr/mn. Les fabricants de pompe peuvent fournir desdiagrammes de pompe à 60 Hz.

Hauteur de charge et pression

DensitéLa hauteur de charge en mètres de colonne de liquide est indépendante de la densitédu liquide pompé. La densité est cependant très importante pour la pression derefoulement et la consommation de courant.

Si la pompe et la viscosité du liquide sont identiques dans les différents cas, lacolonne de liquide sera soulevée à la même hauteur (10 mètres dans notre exemple),quelle que soit la densité. La hauteur de charge de la pompe en mètres de colonnede liquide est la même. Lorsque la densité - la masse du liquide - varie, cependant,les relevés manométriques varient également, comme le montrent les exemples dela figure 6.7.9.

Attention! Dans les diagrammes depompe, la hauteur de charge esttoujours indiquée en mètres decolonne d’eau et la consommationde courant correspond à de l’eau dedensité 1,0. Autrement dit, pour lepompage de liquides de densitésupérieure, on devra multiplier lapuissance électrique de la courbepar la densité.

On obtient donc la pression de la pompe en mètres de colonne d’eau en multipliantla pression en mètres de colonne de liquide par la densité relative.

La pompe doit travailler davantage avec un liquide visqueux qu’avec un liquidefluide. La puissance nécessaire varie en proportion de la densité. Si, dans l’exempleA, le chiffre exige 1 kW, l’exemple B exigera 1,2 kW et l’exemple C 0,8 kW seulement.

B. Pompage de solutionsucrée de densité relative 1,2.10 m de col. de liquide =12 m de col. d’eau = 1,2 bar.

A. Pompage d’eau dedensité relative 1,0.10 m de col. de liquide =10 m de col. d’eau = 1,0 bar

Fig. 6.7.9 Comparaison des colonnes d’eau et de liquide de produits de densitédifférente.

C. Pompage d’alcool dedensité relative 0,8.10 m de col. de liquide =8 m de col. d’eau = 0,8 bar.

1,0 bar 1,2 bar 0,8 bar

10 m 10 m 10 m


ViscositéLes liquides de viscosité élevée engendrent une résistance à l’écoulement supérieureà celle des liquides de faible viscosité. Si l’on pompe des liquides de viscositésupérieure, débit et hauteur de charge seront réduits et la puissance électriquenécessaire augmentera, du fait de la résistance à l’écoulement accrue dans la turbineet le corps de pompe.

Les pompes centrifuges peuvent véhiculer des liquides de viscositérelativement élevée, mais sont déconseillées pour des viscosités biensupérieures à 500 cP, la puissance électrique nécessaire augmentantfortement au-dessus de ce niveau.

Pompes à anneau liquideLes pompes à anneau liquide, illustrées sur les figures 6.7.10 et 6.7.11, sont auto-amorçantes si leur corps est au moins à-demi rempli de liquide. Elles peuvent alorsvéhiculer des liquides à teneur en gaz ou en air élevée.

La pompe comprend une turbine à aubes radiales droites (4), tournant dans uncarter, un orifice d’entrée, un orifice de sortie et un moteur d’entraînement. A partirde l’orifice d’entrée (1), le liquide est amené entre les aubes et accéléré versl’extérieur, vers le carter de la pompe, où il forme un anneau liquide tournantpratiquement à la même vitesse que la turbine.

Un canal est ménagé dans la paroi du carter. Il est peu profond au point 2, devientprogressivement de plus en plus profond et de plus en plus large à mesure qu’ils’approche du point 3, puis retrouve progressivement sa faible profondeur initialeen se rapprochant du point 6. Lorsque le liquide est emporté par les aubes, cecanal est lui aussi rempli, augmentant le volume disponible pour le liquideentre les aubes. Ceci crée, au centre, un vide qui aspire davantage de liquidedans l’espace, à partir de la canalisation d’aspiration.

Une fois franchi le point 3, le volume entre les aubes diminue à mesureque la profondeur du canal se réduit. Ceci force le liquide vers le centreet augmente progressivement la pression, et le liquide est chassé parl’orifice 7 vers la sortie 5 de la pompe.

L’air présent dans la canalisation d’aspiration sera pompé comme leliquide.

ApplicationsOn utilise les pompes à anneau liquide destinées à l’industrie laitière lorsque leproduit contient de grandes quantités d’air ou de gaz et qu’il est donc impossibled’utiliser des pompes centrifuges. Les jeux entre turbine et carter sont réduits etce type de pompe ne convient donc pas pour véhiculer des produits abrasifs.

Il en existe une utilisation caractéristique en NEP, comme pompe de retour de lasolution de nettoyage en sortie de cuve, la solution de NEP contenant habituellementde grandes quantités d’air.

Pompes volumétriquesPrincipe de pompageCe groupe de pompes fonctionne selon le principe volumétrique. Il se divise en deuxcatégories principales : les pompes rotatives et les pompes alternatives. Chaquecatégorie comprend différents types.

Le principe d’une pompe volumétrique est le suivant : à chaque tour ou chaquemouvement alternatif, une quantité nette définie de liquide est pompée, quelle quesoit la hauteur manométrique H.

Aux faibles viscosités, il pourra cependant se produire une “fuite” interne, avecl’augmentation de pression. Celle-ci réduira le débit par tour ou par course. Cette fuitese réduit à mesure que la viscosité augmente.

Une modulation de la sortie d’une pompe volumétrique augmenteraspectaculairement la pression. Il est donc impératif :1. de ne pouvoir fermer aucune vanne en aval de la pompe2. d’équiper la pompe d’une soupape de décharge, incorporée à la pompe ou sous

forme de vanne de dérivation.

Fig. 6.7.11 Principe de fonctionnementd’une pompe à anneau liquide auto-amorçable.1 Canalisation d’aspiration2 Canal de faible profondeur3 Canal profond4 Aubes radiales5 Sortie de la pompe6 Canal de faible profondeur7 Orifice de refoulement

Fig. 6.7.10 Pompe à anneau liquide.

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Régulation du débitLe débit d’une pompe volumétrique se règle habituellement en régulant lavitesse. On y parvient également en réglant la course d’une pompe alternative.

Calibre et longueur des canalisationsOn devra dimensionner la tuyauterie avec le plus grand soin en cas de pompage

de produits de viscosité élevée. Les pompes devront alors être placées près dela cuve d’alimentation en produit et les canalisations devront être de fort diamètre.

La perte de charge sera, sinon, tellement élevée que la pompe cavitera.Il en est de même du côté sortie. La pression sera très élevée si les canalisations

sont longues et étroites.

Pompes à lobes rotatifsLa pompe à lobes rotatifs, illustrée sur la figure 6.7.12, est équipée de deux rotors,comportant habituellement 2 à 3 lobes chacun. Un vide est créé à l’entrée lorsque lemoteur tourne. Ce vide aspire le liquide dans la pompe. Le liquide est ensuite entraînéà la périphérie du corps de pompe, vers l’orifice de sortie. Le volume y est réduit etle liquide est chassé par l’orifice de sortie. Cette suite d’événements est illustrée surla figure 6.7.13.

Les rotors sont entraînés de manière indépendante par un pignon desynchronisation à l’arrière de la pompe. Les rotors ne se touchent pas entre eux etne touchent pas le corps de pompe, mais les jeux entre les différents éléments de lapompe sont très réduits.

ApplicationsCe type de pompe a un rendement volumétrique de 100% (fuite nulle) si la viscositédépasse environ 300 cP. Du fait de sa conception alimentaire et du traitement endouceur du produit, ce type de pompe est fréquemment utilisé pour le pompage decrème à teneur en matière grasse élevée, de produits à base de lait fermenté, demélanges caillé/sérum etc.

Pompes à vis excentriqueCette pompe est plus étroite que la pompe à lobes rotatifs pour produits de faibleviscosité. On ne la juge pas aussi hygiénique que cette dernière, mais elle véhiculeen douceur le produit pompé. Sa gamme d’applications est identique à celle de lapompe à lobes rotatifs.

La pompe à vis excentrique, illustrée sur la figure 6.7.14, ne peut tourner à sec,même pendant quelque secondes, sans être endommagée.

Fig. 6.7.12 Pompe volumétrique dutype à lobes rotatifs, avec moteur etréducteur montés sur un bâti.

Fig. 6.7.13 Principe de la pompe àlobes rotatifs.

Pompes à pistonUne pompe à piston comporteun piston qui va et vient dans uncylindre, comme illustré sur lafigure 6.7.15. Des soupapesd’entrée et de sortie régulent ledébit de manière à ce qu’ils’écoule dans le bon sens.

Les pompes à piston deslaiteries sont surtout utiliséescomme pompes doseuses. Unhomogénéisateur est égalementun type de pompe à piston.

Fig. 6.7.14 Pompe à vis excentrique.

Fig. 6.7.15 Pompe àpiston à course réglable.


Fig. 6.7.17 Séquence de pompaged’une pompe péristaltique.

Fig. 6.7.16 Pompe à membranes.1 Clapet à bille ouvert durant

l’aspiration2 Membrane aspirante3 Membrane refoulante4 Clapet à bille fermé

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Pompes à membranesLes pompes à membranes pneumatiques, dont un modèle est illustré sur la figure6.7.16, sont utilisées pour traiter le produit en douceur. La pression de sortie estpulsatoire et le débit varie avec la pression du produit, la pression d’air étantconstante. Ces pompes sont donc surtout utilisées pour le transport des produits etplus rarement dans les procédés.

On utilise souvent des pompes à membranes mécaniques comme pompesdoseuses.

Principe de fonctionnementLes pompes à membranes sont des pompes volumétriques à double effet, comportantdeux chambres de pompage alternées. L’air comprimé nécessaire à l’entraînementde la pompe est introduit tour à tour à l’arrière de chacune des membranes, par unevanne de régulation. Ceci véhicule le fluide dans les chambres de pompagealternées.

La membrane a pour fonction supplémentaire de séparer le produit pompé de l’aircomprimé. L’air comprimé et les chambres de pompage étant à la même pression lorsde chaque coup, les membranes ne sont pas soumises à des différences de pression.C’est une des raisons de leur durée de vie prolongée.

Le retrait de la membrane crée un vide et le produit pompé entre dans la chambre.Ceci réduit simultanément le volume de la chambre opposée et le produit en estchassé par le clapet de retenue de la sortie.

Les deux membranes sont raccordées par une tige de piston commune et il y adonc toujours aspiration dans une des chambres pendant que le produit est chasséde l’autre. L’air comprimé sert à deux fins lors de chaque phase : pour l’opération derefoulement et pour l’admission de nouveau fluide à véhiculer.

Pompes péristaltiques (pompes à tuyauflexible)Ce type de pompe, illustré sur la figure 6.7.17, peut être utilisé pour le transport aussibien que pour un dosage relativement précis des produits.

Le rotor tourne dans le corps de pompe rempli de lubrifiant et comprime le tuyauflexible à l’aide des galets. Les côtés aspiration et refoulement sont hermétiquementisolés l’un de l’autre.

Pendant la rotation, le fluide (liquide ou gaz) à l’intérieur du tuyau flexible esttransporté vers le raccord de sortie inférieur. Ceci crée un vide du côté aspiration etle produit est aspiré dans la pompe. La pompe est auto-amorçante et convient doncà la vidange de récipients contenant des concentrés de jus de fruits ou de la matièregrasse anhydre (AMF) du lait.

Le volume entre les galets est égal à la moitié du volume transporté par tour. Cevolume est pompé constamment vers le raccord de sortie pendant la rotation,pendant qu’un volume identique est aspiré côté aspiration.

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