Une pompe centrifuge est une machine qui utilise la rotation pour communiquer une vitesse à un liquide, puis convertit cette vitesse en débit.
Décomposons cette définition en ses éléments afin de pouvoir les considérer chacun à leur tour :
- Une pompe centrifuge est une machine.
- Une pompe centrifuge utilise la rotation pour communiquer une vitesse à un liquide.
- Une pompe centrifuge convertit la vitesse en débit.
« Une pompe centrifuge est une machine ». Chaque pompe centrifuge comprend un ensemble de composants mécaniques qui rendent possible le fonctionnement de la pompe. Cet ensemble mécanique comprend l’arbre de la pompe monté sur des roulements, le mécanisme d’étanchéité qui empêche la pompe de fuir de manière excessive, les composants structurels conçus pour gérer les contraintes et les charges imposées à la pompe pendant son fonctionnement, et les surfaces d’usure qui permettent de réparer la pompe et de la ramener à ses spécifications d’origine.
« Une pompe centrifuge utilise la rotation pour communiquer de la vitesse à un liquide. » Chaque pompe centrifuge comprend une roue. La roue est le composant hydraulique qui tourne pour communiquer une vitesse au liquide pompé.
« Une pompe centrifuge convertit la vitesse en débit. » Toute pompe centrifuge comprend un carter. Le corps est le composant hydraulique qui capte la vitesse communiquée par la roue et dirige le liquide pompé vers le point de refoulement de la pompe.
Au niveau le plus fondamental, une pompe centrifuge se compose uniquement de ces trois éléments :
- Une roue qui tourne et communique de la vitesse à un liquide.
- Un boîtier qui capte la vitesse générée par la roue et transforme cette vitesse en un écoulement stable.
- Un assemblage de composants mécaniques qui permet de faire tourner la roue à l’intérieur du boîtier de la pompe.
Hélice de pompe centrifuge
L’hélice d’une pompe centrifuge tourne rapidement pour communiquer de la vitesse à un liquide pompé.
Si vous n’avez jamais vu d’hélice de pompe, visualisez une hélice de bateau.
Lorsqu’une hélice de bateau tourne, elle communique de la vitesse au liquide qui l’entoure. Lorsque le liquide se déplace, cette vélocité force l’hélice à avancer dans l’eau.
Imaginez maintenant ce qui se passerait si le bateau était ancré sur place, assez fermement pour l’empêcher de bouger. Imaginez ensuite que la vitesse générée par l’hélice du bateau soit contenue et contrôlée de manière à créer un jet d’eau que vous pourriez diriger où bon vous semble.
En effet, ce que nous venons de décrire est une pompe centrifuge – en fait, une pompe à écoulement axial ressemble à ce que nous venons de décrire dans une large mesure.
Dans une pompe centrifuge, vous avez une hélice qui tourne rapidement et communique une vitesse au liquide dans la pompe, tout comme l’hélice d’un bateau communique une vitesse à l’eau d’un lac. Le boîtier est la partie de l’arrangement qui prend cette vélocité, la contient, la contrôle et l’envoie dans une direction utile.
Toute roue possède 1 ou plusieurs aubes qui s’étendent du centre, ou moyeu, de la roue vers le diamètre extérieur. Lorsque la roue tourne, la force centrifuge fait que le liquide se déplace rapidement du centre de la roue, le long des ailettes, puis sort de la roue au niveau du diamètre le plus extérieur. Le résultat est que le liquide pompé sort du périmètre de la roue à une très grande vitesse.
Il existe de nombreux types différents de roues de pompes centrifuges. Les types de roues de pompe les plus courants sont abordés dans notre article Composants fondamentaux des pompes : Volutes, carters et roues.
Carters de pompe centrifuge
Le carter de pompe centrifuge est le composant de la pompe qui convertit toute la vitesse créée par la roue en rotation en un flux contrôlé et stable et le dirige hors de la pompe par le point de décharge.
Le type de carter le plus courant est appelé volute et il ressemble à une coquille d’escargot.
La roue est placée dans la volute. Cependant, comme vous avez pu le remarquer dans l’image ci-dessus, la roue n’est généralement pas centrée dans la volute.
Au lieu de cela, la roue est positionnée de sorte que le diamètre extérieur de la roue soit le plus proche de la volute au point juste après la décharge. Ce point où la roue est la plus proche de la volute est appelé le cutwater.
En partant du cutwater, en se déplaçant autour de la roue, la distance entre la volute et la roue augmente progressivement jusqu’à atteindre le point de décharge. Cette expansion régulière de la zone autour de la roue signifie que la pression va s’accumuler en se déplaçant du plus petit jeu au plus grand et que la pression croissante va pousser le liquide hors du point de décharge.
Nous venons d’aborder brièvement le sujet de la conception du corps de pompe dans cet article. Vous trouverez des informations supplémentaires sur les types de corps de pompe les plus courants dans notre article Composants fondamentaux des pompes : Volutes, carters et roues.
Unités de pompage centrifuges
Les pompes centrifuges ne sont pas très utiles en soi. Elles doivent être associées à d’autres équipements pour être utiles. La combinaison d’équipements qui rend une pompe centrifuge utilisable est appelée unité de pompage.
Au minimum, une unité de pompage centrifuge comprend au moins deux composants : une pompe et un moteur.
Dans la majorité des cas, le moteur d’un système de pompage centrifuge est un moteur électrique. Cependant, ce n’est pas toujours le cas. Les pompes peuvent également être entraînées par d’autres conducteurs tels que des moteurs à gaz naturel ou même des turbines à vapeur.
L’unité de pompage la plus courante combine une pompe centrifuge entraînée par un moteur électrique.
L’image ci-dessus représente une pompe à aspiration terminale à accouplement étroit. Il s’agit du type le plus simple et le plus courant de groupe de pompage centrifuge. Dans ce type d’unité de pompage, la roue se monte en fait sur l’extrémité de l’arbre du moteur et le corps de pompe se monte directement sur la face du moteur. Avec un groupe de pompage monobloc, les roulements et l’arbre du moteur constituent la majorité de la partie mécanique de la pompe.
Une autre conception de pompe courante est la pompe à aspiration finale montée sur châssis. Avec une pompe d’aspiration d’extrémité montée sur châssis, la pompe comprend bien un ensemble mécanique complet et est couplée à un entraîneur, tous deux montés sur une plaque de base partagée.
Cette liste est loin d’être exhaustive quant aux configurations possibles des unités de pompage. Dans l’article sur les conceptions de pompes courantes, nous nous plongerons dans d’autres configurations courantes d’unités de pompage. Pour l’instant, ce qu’il faut retenir, c’est qu’une unité de pompage se compose d’une pompe centrifuge et d’un entraînement, tel qu’un moteur électrique, et peut également inclure des composants supplémentaires tels que des plaques de base et des accouplements en fonction de la conception de la pompe.
Résumé
Une pompe centrifuge est une machine qui utilise la rotation pour communiquer une vitesse à un liquide et convertir ensuite cette vitesse en débit.
Toute pompe centrifuge se compose d’une roue, d’un boîtier et d’un ensemble de composants mécaniques qui permettent à la roue de tourner dans le boîtier. La roue tourne rapidement en donnant de la vitesse à un liquide. La vitesse est convertie en pression et en débit par le boîtier.
Pour être utiles, les pompes centrifuges doivent être combinées avec un entraînement dans une unité de pompage centrifuge. Les unités de pompage centrifuge varient en complexité, de la plus simple et la plus commune – une pompe d’aspiration en bout étroitement couplée à un moteur électrique – à des unités complexes conçues sur mesure et valant plusieurs millions de dollars, qui sont constituées de nombreux composants individuels.
Les pompes centrifuges peuvent être utilisées pour le pompage d’un liquide ou d’un gaz.