Guide des techniques des industries de procédé
Cette
technologie utilise
les variations de volume provoquées par le déplacement d'un piston
dans un cylindre. Le piston est relié à un système "bielle-manivelle"
entraîné par un moteur. La tête du cylindre est munie de
clapets, l'un permettant l'admission du liquide, l'autre permettant son
échappement.
Ces déplacements, alternativement dans un sens ou dans l'autre,
produisent des phases d’aspiration et de refoulement.
Quand le piston est repoussé le liquide est refoulé : il y a
fermeture du clapet d'admission et ouverture du clapet de refoulement.
Lorsque le piston est retiré, le liquide est aspiré provoquant la
fermeture du clapet de refoulement et l'ouverture du clapet
d'aspiration.
Le débit est relativement faible comparé à une pompe centrifuge, limité par la taille des pistons et leur vitesse de déplacement. Le débit est parfaitement prévisible et précis puisque ne dépendant que de la course et la vitesse du piston. Cette caractéristique permet d'utiliser ce type de pompe pour l'injection d'additifs ou de réactifs chimiques. Elles sont alors appelées pompes doseuses. Le débit est ajusté en agissant sur la course du piston ou sur la vitesse de rotation du moteur d'entraînement. Une vanne de réglage sur le circuit aval n'aurait aucun effet sur le débit.
Le débit est assuré précisément tant que l'étanchéité du
piston et des clapets est assurée, tant qu'aucune bulle de gaz n'est
présente dans
la chambre, et tant que la pression dans le circuit aval est supérieure
à celle du circuit amont:
- si le piston n'est pas étanche, une partie du
liquide refoulé le sera derrière le piston et non hors de la
chambre, faussant le débit réellement refoulé. Les liquides chargés de
solide devront être véhiculés par une pompe à membrane pour protéger le
piston.
- si une bulle de gaz est présente dans la chambre,
elle se dilatera lors de la phase d'aspiration et se comprimera lors de
la phase de refoulement; cette variation de volume de la bulle de gaz
se fera au détriment du mouvement de liquide. Le débit réel de la pompe
sera réduit et peut même devenir nul.
- les clapets d'admission et refoulement sont tous
deux passant dans le même sens. Si la pression aval est supérieure à la
pression amont, les clapets empêchent le retour en arrière du liquide si
ils sont étanches. Si la pression amont est supérieure à la pression
aval, le liquide pourra traverser la pompe indépendamment du mouvement
du piston. Dans une telle circonstance il faudra installer un clapet de
charge en aval de la pompe.
La pression au refoulement peut être très élevée et seulement limitée par le couple maximum de l'entraînement. C'est pourquoi il est souvent nécessaire de protéger le circuit aval par un organe limiteur de pression (disque de rupture ou soupape). Il devra être capable d'évacuer le débit maximum dont la pompe est capable.
Il existe des pulsations importantes au refoulement : on peut les atténuer en utilisant des dispositifs d'amortissement (bouteille anti-pulsatoire) disposés sur le circuit aval. On peut aussi utiliser plusieurs pistons en parallèle (plusieurs têtes) décalés dans leur cycle, éventuellement entraînés par le même moteur.
Une membrane peut être installée
entre le piston et le fluide à pomper. Le piston agit alors sur un
fluide tampon qui transmet le mouvement à la membrane. La membrane sera
alors elle
aussi animée d'un mouvement alternatif qu'elle transmettra à son tour
au fluide procédé au même rythme que le piston lui-même. Ainsi équipée
cette pompe
pourra être utilisée sur des fluides corrosifs ou chargés de solides.