Une pompe à vide est une machine capable d’abaisser la pression d’un réservoir à une valeur inférieure à la pression atmosphérique. Pour ce faire elles utilisent deux procédés : le transfert de gaz (volumétrique ou cinétique) et la fixation de gaz :
- Les pompes à transfert de gaz au travers d’un ou plusieurs étages de compression extraient les gaz et les refoulent à une pression supérieure. Ce transfert peut se faire de deux manières : volumétrique (à chaque cycle un volume donné est extrait) ou cinétique (le mouvement est transmis au gaz).
- Les pompes à fixation : fixent les gaz sur une paroi solide par un phénomène physique (la condensation / la sorption / un procédé chimique).
Vous retrouverez ci-dessous le fonctionnement détaillé des principales pompes présentes dans l’industrie :
Pour en savoir sur les différents types, technologies de pompe à vide consultez cet article.
Comment ça marche une pompe à palettes ?
Le fonctionnement des pompes de cette catégorie repose sur 3 principaux composants :
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- le rotor,
- les palettes et
- le corps de pompe (ou stator).
Le rotor comporte plusieurs palettes et est placé en position excentrique (décentré) dans le corps de pompe. C’est cette géométrie permet qui va créer une aspiration lors de la mise en rotation du rotor.
Le fonctionnement d’une pompe à palettes lubrifiées
Le fonctionnement de ces pompes repose sur les éléments décrit ci-dessus.
En effet :
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- Lors de la mise en rotation du rotor (rep. 1),
- les palettes (rep. 2) vont glisser sur le stator (rep. 3) et diviser la chambre statorique en plusieurs compartiments de volume variable.
- La position excentrique du rotor va induire une variation de volume.
C’est cette variation de volume qui va induire l’aspiration. On dit que nous avons à faire à une technologie volumétrique.
Les phases de fonctionnement d’une pompe à palettes lubrifiées:
Pour chaque rotation du rotor de la pompe (rep. 1) 4 phases vont s’enchainer dans l’ordre ci-dessous :
- L’aspiration (rep.12) : est induite par l’augmentation du volume de la chambre statorique exposée à l’application où il faut faire le vide. On peut associer cette phase à l’image d’une seringue sur laquelle on tire le piston.
- L’alimentation : en huile (rep. 7) nécessaire au maintient du film d’huile assurant l’étanchéité entre les parties mobiles et statiques. Cette phase utilise la dépression créée en 1 pour aspirer l’huile par le tuyau issu du rep. 8.
A noter : On peut également aspirer de l’air par le lest d’air (rep. 4). Cela évite pour les applications humides que l’eau présente dans l’air aspiré en phase 1 se condense lors de la compression en phase 3. - La compression : de l’air emprisonné en phase 2, on peut associer cette phase à une seringue sur laquelle on pousse le piston.
- L’échappement (rep. 11) : de l’air comprimé par la soupape à l’échappement (rep. 9) et les déshuileurs (rep. 6).
Pour aller plus loin vous pouvez consulter cette vidéo d’Elmo-Rietschle : lien vidéo youtube
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Comment ça marche une pompe à anneau liquide ?
Une pompe à anneau liquide est une technologie volumétrique (elle utilise la variation de volumes pour créer une aspiration).
(a) : Une roue à aubes est montée excentriquement à l’intérieur d’un stator (corps de pompe). Ce dernier est rempli d’un fluide de fonctionnement (ou d’étanchéité) de façon à immerger les palettes de la roue à aubes en partie basse.
(b) : Avec la mise en rotation de la roue à aubes, la force centrifuge résultante projette le fluide contre la paroi du stator formant ainsi un anneau.
(c) L’anneau et les ailettes du rotor divisent ainsi la chambre statorique en plusieurs chambres de volume variable.
(d) En plaçant correctement des lumières d’aspiration et de refoulement : on peut profiter de la zone de dépression et de compression pour aspirer le gaz souhaité (en prenant le rotor comme référence fixe on peut s’imaginer le liquide agir comme un piston).
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Comment ça marche une pompe à becs ?
Les becs (ou rotor à becs) présent dans le stator (corps de pompe) ont une rotation opposée. Ils séparent ainsi la chambre statorique en chambres de volume variables
A noter : il n’y a pas de contacts des becs entre eux et avec le stator.
Principe de fonctionnement : au fur et à mesure de la rotation, l’aspiration est isolée (d), le volume de gaz est comprimé par les becs jusqu’à ce que la cavité du second rotor soit en communication avec les lumières de refoulement(i). Le faible volume mort du gaz restant est reconduit au cycle de pompage suivant (i).
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Comment ça marche une turbine à canal latéral ?
L’énergie cinétique de la roue de la turbine est transmise à l’air générant ainsi une aspiration. En effet, lorsque le gaz pénètre dans la turbine, ses pales accélèrent le gaz vers l’extérieur. Chaque rotation ajoute de l’énergie cinétique, ce qui accroît la dépression le long du canal latéral.
A noter : Le canal latéral se rétrécit au niveau du rotor, ce qui expulse le gaz des pales de la turbine. Ce dernier est évacué à travers le silencieux de sortie, d’où il quitte la pompe.