Base de pompe centrifuge ‖ Turbine

La géométrie de la roue

Il est important de comprendre la structure du profil d’une roue centrifuge typique. Le centre de la roue est appelé trou d’aspiration de la roue (œil). Les pales de la turbine s'étendent vers l'extérieur à partir du centre. Les pales de la turbine sont courbées (généralement courbées vers l'arrière), capturant et déplaçant le fluide lorsque la turbine tourne. La grande partie circulaire derrière la pale est le moyeu de la roue. Le moyeu fournit un support aux pales tout en reliant toutes les pales à l'ensemble de turbine. Le diamètre extérieur du moyeu correspond à l’endroit où se trouve le couvercle de la roue. Une turbine semi-ouverte est dotée d'un couvercle recouvrant le dessus de la pale de la turbine. Une conception fermée signifie une turbine avec une plaque de recouvrement recouvrant le haut et le bas de la pale de la turbine. Alternativement, la roue peut ne pas avoir de plaque de recouvrement, et ce type est appelé roue ouverte.

La conception des turbines peut varier, mais certains principes de base restent les mêmes pour toutes les turbines. Le diamètre extérieur de la pale détermine la pression que la pompe peut produire. Un diamètre extérieur plus petit produira une pression plus faible qu’une roue similaire avec un diamètre plus grand. La hauteur des pales de la turbine détermine le débit produit par la pompe. Une pale de turbine inférieure produira moins de débit qu’une turbine avec une pale plus haute. Ces caractéristiques géométriques de la turbine constituent l’arrière-plan de la conception du style de la turbine.

Caractérisation physique des roues

La roue est le lien entre la puissance absorbée (machine d’entraînement) et la puissance de sortie (mouvement du fluide) de la pompe. Au début du processus de pompage, la machine d'entraînement fait tourner la roue à travers l'arbre. À mesure que la turbine tourne, l’eau pousse vers l’extérieur depuis le centre le long du bord de la pale et la pression augmente. L'eau à haute pression est évacuée de l'extrémité de la pale dans la volute (ou aube directrice -) de la pompe. Le long du trajet de la volute/aube ​​directrice, l'eau est évacuée à un débit et une pression déterminés par la géométrie de la roue. L'eau accélère le long de la pale de la roue, formant une basse pression à l'entrée de la roue. La pression atmosphérique est supérieure à la basse pression du trou d'aspiration de la roue, ce qui exerce une force sur la surface du fluide pompé, de sorte que le fluide continue de s'écouler vers le trou d'aspiration de la roue.

Traitement solide

De nombreuses applications nécessitent le pompage de fluides contenant des solides. Ceci est courant pour les pompes submersibles, situées plus bas dans le réservoir utilisé pour collecter les eaux de ruissellement et les déchets. Les roues à canaux sont un type de roue connu pour ses solides capacités de manipulation. Une turbine canalisée permet aux solides de passer efficacement entre les pales de la turbine. Cette conception de turbine est couramment utilisée dans les applications de traitement des eaux usées et des eaux usées.

Une autre turbine de manipulation de solides courante est le type vortex, également connu sous le nom de turbine encastrée. La roue est située dans la volute, formant un grand espace ouvert entre la roue et l'entrée d'aspiration. Contrairement à d'autres turbines, qui reposent sur des pales pour pousser l'eau, cette turbine crée des tourbillons dans les espaces ouverts de la volute. Le vortex généré par la rotation rapide de la roue permet au fluide et aux solides de se déplacer avec un contact minimal avec la roue. Il n'y a aucun contact entre le fluide de pompage et la roue, ce qui est très avantageux pour les applications contenant des solides abrasifs ou à grosses particules.

Pompe de coupe et de broyage

Pour les applications sujettes au colmatage, il existe un certain nombre de turbines conçues pour gérer ces solides gênants. la pompe de coupe (pompe de coupe) est une telle conception. La turbine de la pompe de coupe a un bord d'attaque tranchant et est généralement constituée d'un matériau dur tel que le carbure de tungstène. Ce bord tranchant est conçu avec un espace étroit entre la plaque d'aspiration correspondante avec un bord dentelé tranchant. Lorsque la turbine ramasse le solide, une partie du solide est attrapée par un bord dentelé fixe sur la plaque d'aspiration, permettant à la turbine de coupe rotative de couper le solide. Couper la pompe réduit le colmatage causé par divers solides et débris tels que des chiffons, des lingettes « jetables » et même des vêtements, réduisant ainsi les temps d'arrêt de la pompe. Ces solides coupés peuvent être filtrés en aval de la pompe.

Une autre conception de turbine pour les applications de colmatage est la pompe hacheuse. La structure mécanique de la pompe de broyage est similaire à celle de la pompe de découpe. Le matériau solide est déchiré entre le bord d’attaque tranchant de la turbine et le bord fixe et tranchant de l’entrée d’aspiration.

Contrairement à une pompe de coupe qui utilise un bord dentelé sur la plaque d'aspiration, la pompe de déchiquetage est dotée d'un mécanisme de couteau de coupe monté à l'extérieur du trou d'aspiration de la turbine. Des tolérances étroites sont maintenues entre la pale et le trou d'aspiration de la turbine, ainsi qu'entre la pale et la plaque d'aspiration. Ces tolérances serrées permettent de couper la totalité de la lame, évitant ainsi le colmatage de la volute entière.

Application haute pression

Certaines applications nécessitent des pressions plus élevées, comme le pompage à des altitudes élevées ou lorsque la conception du système nécessite des tuyaux de petit diamètre. Pour atteindre cette pression élevée, la conception de la roue peut être modifiée de plusieurs manières. Une façon d’augmenter la pression consiste à augmenter le diamètre extérieur de la roue.

Une autre façon d'augmenter la pression consiste à installer des plaques de recouvrement au-dessus et au-dessous des pales de la turbine. La zone située entre les pales de la roue fermée réduit la recirculation du débit (reflux interne -) pour une sortie haute pression plus efficace. Bien que la roue fermée puisse augmenter efficacement la pression, elle limite la capacité de la roue à gérer les solides.

Les pompes haute pression sont généralement équipées de filtres pour éviter le colmatage de la roue fermée. Cependant, si un grand nombre de solides sont présents, une pompe broyeuse peut être plus adaptée à cette application. Il y a une lame de broyage à l'extérieur de l'entrée de la pompe de broyage. Lorsque cette lame tranchante tourne, elle écrase le solide en fins fragments qui traversent le filtre d'aspiration jusqu'à la pompe. Les solides broyés sont ensuite expulsés de la pompe, généralement via une turbine à grande hauteur. Dans les zones au terrain accidenté, les pompes de broyage sont souvent utilisées pour la collecte des eaux usées urbaines. Ces zones dépendent de conduites à haute pression de petit diamètre pour transporter les eaux usées. La pompe de broyage fournit non seulement la haute pression requise, mais réduit également les matières solides, réduisant ainsi le colmatage des petits tuyaux.

Matériau de la roue

Choisir le bon matériau structurel est aussi important que choisir le style de roue. La turbine peut être constituée de divers matériaux, tels que différentes qualités de fonte, d'acier inoxydable, de bronze et de résine plastique. La fonte a une bonne résistance à l'usure et une bonne économie. Cependant, la fonte peut ne pas résister aux fluides hautement abrasifs ou corrosifs. Afin d'éviter une défaillance prématurée de la roue due à la corrosion, il peut être nécessaire d'utiliser une roue en acier inoxydable. Bien que l’acier inoxydable soit plus cher que la fonte, il résiste généralement mieux aux produits chimiques corrosifs.

Le bronze est un autre matériau résistant à la corrosion souvent utilisé dans les zones côtières. Dans les applications offshore ou les processus où l'eau salée est transportée, le bronze empêche l'érosion par l'eau salée. Certaines pompes plus petites peuvent utiliser des roues en plastique. Comparées aux alternatives en acier inoxydable ou en bronze, ces roues moulées ont une excellente résistance chimique et une résistance élevée à l'usure, et sont rentables.

Le fluide pompé ainsi que les conditions du système détermineront le type de roue requis. Assurez-vous d'informer le fournisseur de la pompe de ces informations pour garantir le bon choix de roue et de pompe.