Pompe volumétrique

Les pompes volumétriques alternatives utilisent la variation d'un volume créée par un déplacement alternatif d'une pièce mobile. Ces types de pompes sont équipées de clapets et de soupapes pour permettre l'entrée et la sortie de fluide dans la pompe de manière alternative^[1].

Dans ces pompes, la variation de volume est créée par le déplacement d'un piston. Ce déplacement peut être obtenu par un système de came ou de bielle-manivelle ^[2].

• Fonctionnement d'une pompe à piston simple effet
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  Pompe à piston en position dans laquelle le volume n'est pas occupé par le fluide. Les clapets à l'aspiration (3) et au refoulement (4) sont en position fermée.
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  Lorsque la manivelle tourne, le piston (5) se déplace et créé un volume. Sous l’effet de la dépression, le clapet à l’aspiration (3) s’ouvre, et le fluide remplie le volume libre.
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  Lorsque le piston revient par la rotation de la manivelle, la pression plaque le clapet à l’aspiration en position fermée (3), tandis que le clapet au refoulement (4) s’ouvre sous la pression du fluide, qui est alors évacué..

Ce type de pompe ne refoule le fluide que pendant la moitié d’un cycle, avec un débit pulsé. Cela est appelé pompe de simple effet. Il existe des systèmes de pompes à piston à double effet.

Ces pompes fonctionnent de manière similaires aux pompes à piston, mais les déplacements du piston sont remplacés par les déformations alternatives d’une membrane en matériau élastique (caoutchouc, élastomère, Néoprène, Viton, etc.)^[1].

Dans les pompes volumétriques rotatives, le déplacement du fluide se fait grâce à un élément en rotation qui va transporter le fluide de l’aspiration au refoulement^[1].

Une pompe à palette est un corps cylindrique dans lequel tourne un tambour excentré auquel sont fixées un nombre N de palettes. Celles-ci sont plaquées contre les parois du cylindre extérieur, par la force centrifuge ou par des ressorts situées dans le tambour, et délimitent plusieurs volumes qui vont permettre de transférer le fluide.

Ces pompes ont des débits de quelques dizaine de m³.h⁻¹ et des pressions de refoulement de quelques bars. Elles conviennent aux liquides peu visqueux et n'entraîne ni laminage, ni brassage, ni émulsion du liquide.

Il existe plusieurs variations des pompes à palette, comme les pompes à palettes flexibles, où les palettes sont fabriquées en élastomère, ou encore les pompes à palettes guidées^[1].

Utilisées exclusivement avec les liquides, les pompes à engrenage fonctionnent grâce à la rotation d'un engrenage. Le liquide est véhiculé par la périphérie des pignons. L'engrènement empêche le retour de produit du refoulement vers l’aspiration.

Ces pompes permettent d'avoir un refoulement relativement régulier et peu pulsatoire. En revanche, elles n'admettent pas le passage de particules solides^[1].

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.

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.

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^[3],[4] 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^[5].

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

Les pompes volumétriques sont utilisées pour les applications suivantes :

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

• 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

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

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