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Jean POULAIN : Ingénieur de l’École supérieure d’électricité - Ancien élève de l’Institut Von Karman - Conseiller scientifique de l’Association française des constructeurs de pompes
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Les fascicules B 4 300 à B 4 308 [18] à [22] traitent des pompes rotodynamiques, c’est-à-dire de pompes centrifuges, hélicocentrifuges et axiales de conception standard. À coté de ces machines qui constituent la masse principale des pompes existent d’autres machines devant satisfaire à des fonctions particulières.
Les pompes à canal latéral permettent d’obtenir des hauteurs manométriques très importantes tout en conservant des vitesses de rotation modérées et un encombrement réduit.
Les pompes pour liquides chargés résistent à l’érosion, à l’abrasion ou offrent des sections de passages exceptionnelles qui permettent le transit de larges corps solides.
Les pompes à inducteur utilisant une hélice de gavage permettent de réaliser des pompes aux dimensions réduites ou encore d’obtenir des NPSH requis très petits permettant d’aspirer bien au-delà de ce que peut une pompe centrifuge standard.
Dans ce qui suit, nous allons décrire chacun de ces types de pompe, expliquer leur principe de fonctionnement et préciser le cadre dans lequel il convient de les utiliser.
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2. Pompes pour liquides chargés
Le terme « liquides chargés » recouvre des fluides aux caractéristiques dissemblables, qui ont conduit au développement de plusieurs types de pompes, aux vocations spécifiques. En simplifiant beaucoup, on peut regrouper les « liquides chargés » en 3 grandes familles :
-
les fluides qui portent des charges pulvérulentes abrasives ou très abrasives, mais dont la dimension des particules reste petite comparée aux sections de passage de la pompe ;
-
les fluides qui transportent des corps solides de dimensions non négligeables, pouvant donner lieu à une obstruction des canaux de la roue ;
-
les fluides porteurs de matières fibreuses, végétales ou organiques, pouvant conduire à un colmatage lent d’une section quelconque de la pompe.
2.1 Liquides chargés de particules solides
Ces pompes subissent au moins deux types d’agression différentes.
-
Par érosion, c’est-à-dire par impacts successifs et répétés de particules sur les surfaces de la pompe.
L’agressivité de l’érosion dépend de nombreux paramètres : angle d’impact (l’érosion d’un matériau ductile est maximale pour un angle de 20 à 30 degrés), taille des particules, concentration, vitesse d’impact, dureté des particules, viscosité du fluide porteur, etc.
Les phénomènes d’érosion n’évoluent pas de façon linéaire et ils subissent un effet de seuil. Par exemple, il faut à la particule qui frappe la surface une énergie suffisante pour arracher un peu de matière. Il faut aux particules une différence de densité suffisante avec le fluide porteur et une taille suffisante pour que la trajectoire des particules se différencie nettement de celle de l’écoulement principal. Pour cette raison, les tentatives qui ont été faites pour exprimer le taux d’érosion par une relation de la forme :
Taux d’érosion = KdlVmµnavec :
- d :
- diamètre des particules
- V :
- vitesse
- µ :
- viscosité
- K, l, m, n :
- coefficients...
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Pompes pour liquides chargés
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - WILSON (W.A.), SANTALO (M.A.), ŒLRICH (J.A) - A Theory of the Fluid-Dynamic Mechanism of Regenerative Pumps. - Transactions of the ASME November 1955.
-
(2) - A new perspective in pump design. - World pumps October 1988.
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(3) - Standard Test Method for Determination of Slurry Abrasivity, and Slurry Abrasion Response of Materials. - ASTM Committee G2 Designation G 75 1995.
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(4) - SYAMALA RAO (B.C.), VEERABHADRA RAO, LAKSHMARA RAO (N.S.) - Evaluation of Erosion Resistance of Metallic Materials and the Role of Materials Properties in Correlations. - American Society for testing and materials 1979.
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(5) - PAGALTHIVARTHI (V.), HELMY (F.W.) - Application of Materials Wear Testing to Solid Transport via Centrifugal Slurry Pumps. - Wear Testing of Advanced Materials, ASTM STP 1167 American Society for testing and materials, Philadelphia 1992.
-
(6) - SCHUMACHER (W.J.) - Ball...
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