Pompe volumétrique

Une pompe volumétrique est une pompe dans laquelle une certaine quantité de fluide « emprisonnée » est forcée à se déplacer jusqu’à l’orifice de sortie.

Coupe d’une ancienne pompe à bras à pistons utilisée pour la lutte contre les incendies. 1905.

Le débit d’une pompe volumétrique est proportionnel à la vitesse d’actionnement de ses éléments mobiles et dépend très peu de la pression de refoulement (par contre, l’énergie consommée par la pompe est proportionnelle à la différence de pression entre la sortie et l’entrée de la pompe). Les pompes volumétriques sont d'une grande diversité. Dans les bases de données de brevets, elles portent le nom de « pompes à déplacement positif ».

Types de pompes volumétriques

Pompes à piston

Pompe manuelle à piston.

Représentation d’une pompe à lobes courante. Le fluide est poussé vers la sortie dans les espaces compris entre les deux rotors et le corps de la pompe. Les lobes s’engrènent au milieu, ce qui empêche le retour du fluide vers l’entrée.

Pompe à lobes

Deux roues équipées de lobes tournent en sens contraires de façon similaire à un engrenage. Le déplacement des cavités créées de part et d'autre du carter permet de mettre en mouvement le liquide pompé.

Pompe péristaltique

Pompe péristaltique vinicole.

Les « pompes à cavité progressive » (auto-amorçable) dont l'ancêtre est la « pompe Moineau » sont encore très utilisées par l'industrie pétrolière et gazière (ici pour mettre en dépression une couche de charbon afin d'en extraire l'eau (fluide incompressible) et d'y désorber le méthane (Gaz de couche) qui était piégé dans la matrice charbonneuse

Dans une pompe péristaltique, le fluide passe dans un tube flexible que pressent des galets, délimitant ainsi un volume de fluide poussé par la sortie par le mouvement des galets.

Pompe à rotor excentré

La pompe à rotor excentré (ou pompe à vis excentrée ou pompe à cavité progressive ou PCP pour Progressing Cavity Pump ou encore pompe Moineau, du nom de son inventeur qui l'a aussi brevetée[1] - [2] ou pompe à colimaçon d'après la forme du rotor, ou encore pompe à queue de cochon) est très utilisée par l'industrie pétrolière et gazière dans le monde[3].

Elle est constituée d'un rotor dur et d'un stator de forme hélicoïdale qui peut être souple (silicone, polymères spéciaux). Du fait de leur forme complémentaire, le mouvement de rotation du rotor entraîne la création d'une cavité entre le rotor et le stator. Lors de la rotation, cette cavité se déforme et avance le long de l'axe de rotation principal. Une fois la rotation complétée : 1,5 tour au moins et 1 tour de plus par étage de pompage, la cavité se retrouve en communication libre avec la canalisation sur la partie aval de la pompe

Applications

Chevalet de pompage associé à une pompe à piston souterraine, utilisée dans l’industrie pétrolière.

Les pompes volumétriques sont utilisées pour les applications suivantes :

agriculture : transfert d'effluent, alimentation animale, irrigation.
environnement : transfert de boues d'épuration, boues déshydratées

Notes et références

Moineau, R.J.L. 1932. Gear Mechanism. US Patent No. 1,892,217
Moineau, R.J.L. 1937. Gear Mechanism. US Patent No. 2,085,115
Cholet, H. 1997. Progressing Cavity Pumps. Paris, France: Inst. Français du Pétrole

Annexes

Bibliographie

Gaymard, B., Chanton, E., and Puyo, P. (1988) The Progressing Cavity Pump in Europe: Results and New Developments. Presented at the Offshore South East Asia Show, Singapore, 2-5 February 1988. SPE-17676-MS. https://dx.doi.org/10.2118/17676-MS
Saveth, K.J., Klein, S.T., and Fisher, K.B. (1987), A Comparative Analysis of Efficiency and Horsepower Between Progressing Cavity Pumps and Plunger Pumps. Presented at the SPE Production Operations Symposium, Oklahoma City, Oklahoma, 8-10 March 1987. SPE-16194-MS. https://dx.doi.org/10.2118/16194-MS

Lien externe

Progressive Cavity Pump Stators, par Darren J. Smith, P.E., NETZSCH, Inc. ; Pumps & Systems, February 2009

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