La pompe à vis excentrée est une pompe de la famille des pompes à cavité progressive. Ce nom explique son fonctionnement.

Il existe un espace libre entre le stator et le rotor – la cavité – qui, pendant la rotation du rotor, se déplace du côté de l’aspiration de la pompe à son refoulement.
La cavité se déplace en s’enroulant autour du rotor et se dirige progressivement vers la sortie.
Cette cavité contient le fluide pompé. Voyez ici comment fonctionne une pompe à vis excentrée.

Lorsque le stator s’use, le rotor est moins serré dans le stator.
Lorsque le fluide arrive à la sortie de la pompe, il doit vaincre la pression de refoulement du circuit. Le fluide cherchera donc le chemin de moindre résistance.
Si la moindre résistance est le joint entre le stator et le rotor, une partie du fluide s’écoulera vers la cavité précédente.
Plus l’usure du stator est importante, plus cette fuite sera importante. Cette fuite est la cause de la diminution du débit de la pompe.

La pompe est une pompe volumétrique, son volume n’a pas changé mais une partie du débit a « fui » à l’intérieur de la pompe.

Le choix du matériau dépend essentiellement de deux facteurs, la compatibilité chimique et la résistance à l’abrasion.

• Compatibilité chimique
  
  Pour travailler avec des produits chimiquement agressifs, choisissez l’acier inoxydable.
  Le niveau de qualité de l’acier inoxydable (304, 316, duplex) dépendra du fluide à pomper.
  Les applications alimentaires nécessitent l’utilisation de l’acier inoxydable.
  
• Résistance à l’abrasion
  
  Il y a deux façons d’améliorer la résistance à l’abrasion, soit en travaillant avec un matériau plus dur comme l’acier à outils trempé (1.2436), soit en ajoutant une couche de chrome sur le rotor.
  La couche de chrome peut être ajoutée sur n’importe quel acier, mais il y a un risque à la placer sur un rotor qui n’est pas en acier inoxydable. Si la couche de chrome est rayée mécaniquement à un endroit, l’acier inoxydable, plu tendre, risque de se corroder.
  La corrosion se propagera sous le chrome et le décollera au fil du temps.
  Le rotor abîmé alors endommagera rapidement le stator.

Pour augmenter la pression de sortie admissible, choisissez une pompe à vis excentrée avec plus d’étages. Voyez l’offre de Wangen Pumps.

En pratique, cela signifie que le nombre de cavités successives dans la pompe augmente. Il en résulte une augmentation du nombre de lignes d’étanchéité stator / rotor entre l’entrée et le refoulement de la pompe.

L’augmentation du nombre de lignes d’étanchéité réduit le taux de fuite interne de la pompe à une pression donnée. Cela vous permet de pomper à des pressions plus élevées tout en gardant le taux de fuite interne sous contrôle.

En général, une pompe à vis excentrée à géométrie standard délivre un maximum de 6 bars par étage. Voyez ici comment fonctionne une pompe à vis excentrée.

Lorsque le fluide arrive à la sortie de la pompe, il doit surmonter la pression de refoulement du circuit. Le fluide cherchera donc le chemin de moindre résistance.
Si la moindre résistance est le joint entre le stator et le rotor, une partie du fluide s’écoulera dans la cavité précédente.

Plus la pression de refoulement est élevée et plus l’usure des unités stator et rotor est importante, plus la fuite sera importante. Cette fuite est la cause de la diminution du débit de la pompe.

Au-delà de la pression maximale admissible de la pompe, tout le fluide fuira entre le stator et le rotor et le débit de sortie sera réduit à zéro.

Oui, les pompes à cavité progressive (PCP) en général et les pompes à vis excentrée en particulier peuvent être utilisées pour le dosage, étant donné qu’il s’agit de pompes volumétriques.

Le nombre de tours du rotor définit précisément le volume délivré, bien que la pression de sortie puisse avoir une influence en particulier si le stator ou le rotor sont usés. Il s’agit d’une pompe doseuse remarquable, car son débit est constant à une pression définie et ne présente aucune pulsation, contrairement aux pompes à membrane ou à piston.

La pompe étant étanche, elle peut également être utilisée comme vanne d’arrêt. Il est donc très facile d’obtenir un dosage relativement précis, sans pulsations et sans avoir besoin d’ajouter une vanne, simplement en contrôlant la rotation du moteur.

En augmentant la vitesse, le débit de la pompe à vis excentrée augmente proportionnellement.
La pompe à vis excentrée est volumétrique. Elle a une capacité donnée qui est liée à sa géométrie. Chaque tour de rotor correspond à un volume déplacé. La courbe de débit est donc une droite directement proportionnelle à la vitesse de rotation. Voyez ici comment fonctionne une pompe à vis excentrée.

Remarque : Si la pression de refoulement augmente ou si le stator s’use, le taux de fuite de la pompe augmentera et le débit total sera inférieur au débit théorique.

Dans la grande majorité des cas, la destruction rapide du stator est liée à un fonctionnement à sec de la pompe. C’est-à-dire qu’il n’y avait pas de fluide circulant dans la pompe.

Notons que dans une pompe à vis excentrée, le stator frotte en permanence sur le rotor.
Il s’agit d’un élastomère (généralement un type caoutchouc) en contact avec du métal.
Si le contact est direct, sans fluide pour lubrifier, le frottement devient important et par conséquent, la température du stator et du rotor augmente rapidement.

Aucun élastomère ne résiste à de très hautes températures (voir quelle température pour quel élastomère ?). Au-delà de sa limite de température, le stator sera mécaniquement endommagé.
En conséquence, le rotor et le stator ne seront plus étanches entre l’entrée et la sortie de la pompe, les cavités de la pompe permettront des fuites et la pompe PC ne pompera plus.

Les autres cas plus rares de destruction sont liés à l’attaque chimique ou mécanique de la pompe. Si le fluide pompé change soudainement de composition ou si un nouveau fluide est pompé, une usure rapide peut se produire.

La présence soudaine de sable dans l’eau de traitement ou un nouveau produit de nettoyage pour les canalisations alimentaires sont des cas typiques.

Oui et non.
Comme les cavités entre le rotor et le stator sont étanches, la pompe sera capable de vider l’air d’un tuyau d’aspiration, de sorte qu’elle est effectivement auto-amorçante.

Mais la pompe à vis excentrée déteste fonctionner à sec. Cela détériore très rapidement le stator. Donc si vous démarrez une pompe à sec, vous obtiendrez l’effet désiré au prix de la détérioration du stator.

Cependant, si vous pompez habituellement de l’huile ou du carburant et que le stator reste gras entre les opérations, la pompe à vis excentrée sera alors auto-amorçante de manière durable.

Une pompe à vis excentrée est réversible, mais elle a un sens de fonctionnement privilégié. En effet, le refoulement se fait usuellement par l’extrémité libre du rotor qui est du côté opposé au moteur.

Si le moteur tourne dans l’autre sens, la pompe aspire par l’extrémité et refoule par le corps de pompe. Cette méthode ne doit être utilisée que pour les applications à faible pression de refoulement, car, dans cette configuration, la pression de refoulement est appliquée sur la garniture mécanique de la pompe. Celle-ci est donc soumise à des contraintes plus importantes, ce qui réduit sa durée de vie. Voyez ici comment fonctionne une pompe à vis excentrée.

Le choix du matériau élastomère dépend d’une combinaison de facteurs spécifiques à votre application :

• La température du fluide transporté
  Entre 0 et 60°C, tout fonctionne. Le choix est plus délicat pour les hautes températures.
  
• Compatibilité alimentaire
  Il existe un nombre illimité de caoutchoucs compatibles avec les normes alimentaires, à savoir le NBR, l’EPDM et certains Viton®. Ils existent en version noire ou blanche.
  
• Compatibilité chimique
  Elle doit souvent être vérifiée au cas par cas. Pour les applications non agressives (biogaz, traitement de l’eau, produits alimentaires …), le Nitrile est le matériau le plus approprié et aussi le matériau de référence utilisé pour les stators, il couvre à lui seul 80% du marché.
  
• Pour les basses températures
  En dessous de 0°C) ou d’acides et bases légers, l’EPDM sera généralement un bon choix. Par contre, l’EPDM est totalement interdit en présence d’huiles minérales.
  
• Pour les applications chimiques agressives ou à haute température
  Dans la plupart des cas, le Viton sera apprécié pour sa tenue. Cependant, il a ses limites, comme la faible résistance à la vapeur d’eau et à la soude caustique (NaOH).
  
• Les propriétés physiques du matériau du stator
  Par exemple : la résistance à l’abrasion, où le Viton est médiocre, le NBR est généralement un bon compromis, et pour les cas extrêmes, le polybutadiène (Buna CD) est recommandé.

Dans tous les cas, une analyse est nécessaire et nous sommes prêts à vous aider.
En cas de doute, contactez-nous par courriel info@sps-pumps.com ou par téléphone au +32 2 657 23 53.

La pression de sortie maximale dépend du nombre d’étages de la pompe.

Pour la plupart des fabricants, un étage de pompe correspond à une pression maximale de 5 à 6 bars. Une pompe à deux étages peut donc atteindre 10 à 12 bars. Il s’agit de valeurs théoriques qui sont mesurées avec de l’eau et un stator neuf. Si la pompe n’atteint pas la pression requise, c’est généralement le signe que le stator est usé.

A noter que les stators à épaisseur constante permettent d’atteindre une double pression (jusqu’à 12 bars par étage) mais ils sont sensiblement plus couteux.

En général, il n’est pas nécessaire de changer le rotor à chaque fois que le stator est remplacé. A l’exception toutefois, des applications très abrasives, le rotor de la pompe à vis excentrée doit être remplacé après 3 ou 4 remplacements du stator.

Toutefois, il est conseillé de changer le rotor dès qu’il présente des marques ou que sa section n’est plus circulaire, car, dans ce cas, son usure diminue les performances de la pompe ou peut endommager prématurément le stator.

Le stator d’une pompe à vis excentrée peut s’user trop rapidement en raison principalement de deux facteurs : la vitesse et le produit pompé. Plus nous pompons rapidement une matière abrasive, plus le stator s’use rapidement. Par conséquent, en fonction du matériau pompé, il faut trouver la vitesse de rotation idéale du rotor.

L’augmentation de la vitesse de rotation du rotor entraîne une usure plus rapide du stator. Pour chaque fluide pompé, il est important d’estimer la vitesse appropriée. N’hésitez pas à nous interroger sur ce sujet.

Par exemple, 180 tr/min est la vitesse de rotation maximale pour les boues et les matériaux abrasifs.

Dans certains cas, il est conseillé d’utiliser une pompe plus grande qui fonctionnera à une vitesse plus lente. En effet, la différence entre le prix d’achat de la nouvelle pompe compensera facilement les coûts de remplacement de plusieurs stators.

Voyez aussi comment calculer le Coût de Cycle de Vie de votre pompe ici.

Il est impératif de comprendre le NPSH lors du choix d’une pompe.

Le NPSH est l’abréviation de Net Positive Suction Head (Hauteur d’aspiration positive nette).
En d’autres termes, il s’agit du niveau d’eau (ou de la pression) requis par la pompe pour éviter la cavitation (implosion des bulles de vapeur).

Pour qu’une pompe fonctionne correctement, elle doit avoir une certaine pression à l’entrée. Chaque modèle de pompe dispose d’un NPSH requis.
Pour connaître le NPSHr d’une pompe, il suffit de se référer aux courbes de la pompe.
Notez que le NPSHr varie en fonction du débit.
Vérifiez le point d’utilisation de votre pompe et prévoyez une sécurité suffisante, car la moindre des choses est que votre pompe risque de caviter.

Le système de tuyauterie qui alimente la pompe offre le NPSH disponible ou NPSHa.
Il doit être supérieur au NPSHr dans toute la plage d’utilisation de la pompe.
Une bonne approche consiste à assurer une réserve d’au moins 10 % entre le NPSHr et le NPSHa, avec un minimum de 1 mètre.
Voyez comment calculer le NPSH de votre application ici.

Pour calculer le NPSHa, il faut tenir compte de la pression atmosphérique (qui varie en fonction de l’altitude), de la densité du fluide pompé, de la perte de charge au débit maximal prévu dans les conduites d’alimentation à partir du réservoir de stockage, ainsi que de la pression de vapeur.

Le bon fonctionnement d’un système de pompage nécessite des calculs précis.
N’hésitez pas à vous faire conseiller avant de faire votre choix.

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En fait, une pompe ne génère pas de pression de sortie. Elle ne fait que déplacer un fluide ou générer un flux. La pression n’augmente que par la résistance offerte par le système de tuyaux qu’elle alimente.
En effet, elle combat la perte de charge, la contre-pression du circuit en aval.

Si la pompe est raccordée à un robinet complètement ouvert, la pression à la sortie de la pompe est nulle. Si une vanne de sortie est fermée, la pression sera la valeur maximale que la pompe peut fournir.

Par exemple, s’il n’y a pas assez de pression à l’extrémité d’un injecteur, c’est parce que l’injecteur est trop grand ou qu’il y a trop d’injecteurs, ou que la viscosité est trop faible, … ce qui entraîne un débit trop élevé et, par conséquent, une pression plus faible.
En d’autres termes, il n’y a pas assez de perte de charge dans le circuit, de sorte que la pression n’augmente pas.

Sur une pompe fermée, la méthode la plus simple consiste à calculer le rapport entre la longueur et le diamètre du stator.
Cela donne une indication. Si le rapport est compris entre 2 et 2,5, il s’agit probablement d’une pompe à vis excentrée à un étage.
Si le rapport est compris entre 3,5 et 5, il s’agira probablement d’une pompe à deux étages.

Attention, il existe quelques exceptions à cette règle, par exemple pour les pompes doseuses pour lesquelles le rapport peut être très différent, ou pour les pompes à un étage étendu (géométrie longue) pour lesquelles il n’est possible de savoir qu’en ouvrant la pompe et en comptant les cavités.
Un étage correspond à 2 sinusoïdes complètes, ou 2 cavités (une cavité étant équivalente à un creux et une bosse).