Que sont les pompes à engrenages externes ?
Les pompes à engrenages externes sont un type de pompe volumétrique largement utilisé dans diverses industries pour le transfert et la manutention de fluides. Ces pompes sont réputées pour leur précision, leur efficacité et leur polyvalence. Leur principe de fonctionnement repose sur l'engrènement de deux engrenages usinés avec précision – l'engrenage menant (rotor) et l'engrenage mené (roue folle) – qui tournent à l'extérieur. L'engrènement des engrenages crée une cavité étanche dans le corps de la pompe, emprisonnant le fluide et le propulsant de l'entrée vers la sortie.
Pompe à engrenages externes et pompe à engrenages internes Rexroth
Comment fonctionnent les pompes à engrenages externes ?
Les pompes à engrenages externes sont des machines fascinantes qui utilisent le principe volumétrique pour transférer les fluides avec efficacité et précision. Ces pompes sont constituées de deux engrenages imbriqués, un engrenage menant (rotor) et un engrenage mené (roue folle), qui s'engrènent extérieurement pour créer une chambre de pompage étanche. Heash vous explique le principe des pompes à engrenages externes :
◘ Engrenage des engrenages et formation de cavités :Le processus commence lorsque la pompe est amorcée et que les engrenages commencent à tourner. Lors de cette rotation, les dents des engrenages menant et mené s'engrènent extérieurement, créant entre elles une série de vides ou de cavités. La taille de ces cavités varie avec la rotation des engrenages.
◘ Étage d'admission - Aspiration de fluide :Lorsque les cavités s'ouvrent du côté aspiration de la pompe (entrée), le fluide est aspiré dans la pompe par l'orifice d'entrée grâce à l'augmentation du volume des cavités. Ce processus est continu, assurant un débit constant de fluide dans la pompe.
◘ Piégeage et transport des fluides :À mesure que les engrenages continuent de tourner, les cavités se déplacent le long de leur périmètre extérieur, emprisonnant le fluide à l'intérieur. Le fluide emprisonné est ensuite transporté par les engrenages de l'entrée vers le refoulement de la pompe.
◘ Étape de sortie - Refoulement du fluide : Du côté refoulement de la pompe (sortie), les cavités se rétrécissent, comprimant le fluide qu'elles contiennent. Cette compression augmente la pression du fluide, le poussant vers l'orifice de sortie.
◘ Écoulement de liquide et répétition Le fluide comprimé est ensuite expulsé de la pompe par l'orifice de sortie, et le cycle se répète à chaque tour d'engrenage. L'engrènement et le désengrènement continus des engrenages assurent un débit continu de fluide dans la pompe.
Types de pompes à engrenages externes
Les pompes à engrenages externes, réputées pour leur efficacité et leur polyvalence, sont disponibles en différentes configurations pour s'adapter à différentes applications et industries. Découvrons les différents types de pompes à engrenages externes :
◘ Pompes à engrenages externes standard :
Les pompes à engrenages externes standard sont les plus courantes. Elles sont équipées de deux engrenages droits à denture externe qui s'engrènent pour créer un écoulement fluide. Elles sont largement utilisées dans les applications générales de transfert de fluides, allant des fluides à faible viscosité aux liquides légèrement visqueux. Ces pompes sont particulièrement adaptées aux applications nécessitant une pression et un débit modérés.
◘ Pompes à engrenages externes à couplage magnétique :
Dans les environnements où la prévention des fuites de fluides est cruciale, les pompes à engrenages externes à couplage magnétique offrent une solution fiable. Ces pompes sont dotées d'un couplage magnétique entre l'engrenage menant et l'engrenage mené, éliminant ainsi le recours aux garnitures mécaniques d'arbre traditionnelles. Cette conception assure une chambre de pompage hermétique, prévenant les fuites et améliorant la sécurité lors de la manipulation de fluides dangereux ou corrosifs.
◘ Pompes à engrenages externes bidirectionnelles :
Les pompes à engrenages externes bidirectionnelles ont la capacité unique de fonctionner dans les deux sens. Cette caractéristique leur permet d'inverser le flux du fluide pompé, ce qui les rend idéales pour les applications nécessitant un transfert de fluide bidirectionnel. Les secteurs comme l'hydraulique, où le sens d'écoulement du fluide peut être modifié, bénéficient de la polyvalence des pompes à engrenages externes bidirectionnelles.
◘ Pompes à engrenages externes à roulement interne :
Les pompes à engrenages externes à roulements internes sont équipées de roulements situés à l'intérieur du corps de pompe. Ces roulements soutiennent les engrenages et réduisent la déflexion de l'arbre, améliorant ainsi l'efficacité et la longévité de la pompe. Ce type de pompe à engrenages est couramment utilisé dans les applications où la précision du traitement des fluides est essentielle, comme les procédés de dosage.
◘ Pompes à engrenages externes haute pression :
Les pompes à engrenages externes haute pression sont conçues pour les applications exigeantes nécessitant le pompage de fluides à haute pression. Ces pompes sont fabriquées avec des composants renforcés et des joints spéciaux pour résister aux forces élevées liées à la surpression des fluides. Elles sont largement utilisées dans les systèmes hydrauliques, les essais de pression et les machines industrielles.
Applications des pompes à engrenages externes
Les pompes à engrenages externes trouvent de nombreuses applications dans divers secteurs, grâce à leur polyvalence, leur efficacité et leur précision dans le traitement des fluides. Heash vous présente quelques applications clés dans trois domaines clés :
1) Industrie automobile :
Le secteur automobile s'appuie fortement sur les pompes à engrenages externes pour plusieurs fonctions critiques, contribuant au bon fonctionnement et aux performances des véhicules :
un) Lubrification du moteur : Les pompes à engrenages externes fournissent un débit constant d'huile lubrifiante aux composants du moteur, réduisant ainsi les frottements et l'usure. Cela garantit des performances et une longévité optimales du moteur.
b) Transfert de carburant : Dans les systèmes d'alimentation en carburant, ces pompes sont utilisées pour transférer l'essence ou le diesel du réservoir de carburant au moteur, en maintenant un débit de carburant constant.
c) Direction assistée: Les pompes à engrenages externes jouent un rôle crucial dans les systèmes de direction assistée, aidant les conducteurs à tourner les roues avec facilité et précision.
d) Systèmes hydrauliques : Les systèmes hydrauliques automobiles, tels que les systèmes de freinage et les commandes de transmission, utilisent des pompes à engrenages externes pour fournir la pression hydraulique nécessaire à un fonctionnement efficace.
2) Fabrication industrielle :
Dans le secteur de la fabrication industrielle, les pompes à engrenages externes effectuent diverses tâches, contribuant à des processus de production fluides et à une efficacité accrue :
un) Systèmes hydrauliques : Ces pompes alimentent les systèmes hydrauliques des machines industrielles, permettant un contrôle et un mouvement précis des composants.
b) Lubrification: Les pompes à engrenages externes sont utilisées pour fournir des lubrifiants aux pièces mobiles des équipements industriels, réduisant ainsi la friction et prolongeant la durée de vie de la machine.
c) Systèmes de refroidissement : Dans les systèmes de refroidissement, ces pompes font circuler les liquides de refroidissement, dissipant la chaleur des équipements et des processus industriels.
d) Dosage et dosage : Les pompes à engrenages externes excellent dans les applications de dosage et de mesure précises, garantissant une distribution précise de produits chimiques et d'additifs dans les processus de fabrication.
3) Secteur pétrolier et gazier :
L'industrie pétrolière et gazière s'appuie largement sur des pompes à engrenages externes pour diverses opérations, contribuant à l'exploration, à l'extraction et au transport des produits pétroliers :
un) Transfert d'huile : Les pompes à engrenages externes sont utilisées dans les applications de transfert et de chargement/déchargement de pétrole, facilitant le mouvement du pétrole brut et des produits raffinés entre les réservoirs et les pipelines.
b) Lubrification et refroidissement : Ces pompes jouent un rôle essentiel dans la lubrification et le refroidissement des équipements rotatifs, tels que les compresseurs et les turbines.
c) Dosage et dosage : Dans le secteur pétrolier et gazier, le dosage précis des produits chimiques est essentiel pour des processus efficaces, et les pompes à engrenages externes garantissent une distribution précise.
d) Systèmes hydrauliques : Les pompes à engrenages externes sont utilisées dans les systèmes hydrauliques pour contrôler les vannes, les actionneurs et d'autres équipements essentiels dans les opérations de forage et d'extraction.
Avantages des pompes à engrenages externes
Les pompes à engrenages externes offrent de nombreux avantages qui en font un choix populaire pour les applications de traitement des fluides dans divers secteurs. Parmi ces avantages, on peut citer :
1) Haute efficacité :
L'un des principaux avantages des pompes à engrenages externes est leur rendement élevé. Ces pompes sont conçues pour minimiser les fuites internes, ce qui se traduit par un excellent rendement volumétrique. Grâce à l'engrènement externe des engrenages, le fluide est emprisonné dans les cavités et est continuellement déplacé de l'entrée vers la sortie, assurant un débit régulier et constant. Ce transfert efficace du fluide réduit la consommation d'énergie, faisant des pompes à engrenages externes une option économique pour un fonctionnement à long terme.
2) Plage de viscosité :
Les pompes à engrenages externes sont parfaitement adaptées au traitement d'une large gamme de viscosités de fluides. Elles peuvent traiter efficacement aussi bien les liquides à faible viscosité, comme les carburants et les solvants, que les substances très visqueuses, comme les huiles et les adhésifs. Le principe volumétrique de la pompe garantit un débit constant quelles que soient les variations de viscosité du fluide, ce qui la rend polyvalente et adaptable à diverses applications.
3) Capacité d'auto-amorçage :
Les pompes à engrenages externes présentent une excellente capacité d'auto-amorçage, ce qui signifie qu'elles aspirent automatiquement le fluide sans amorçage manuel. Au démarrage, les engrenages en rotation créent un vide à l'entrée, ce qui aspire le fluide dans la chambre de pompage. Cette capacité d'auto-amorçage réduit le recours à des équipements supplémentaires ou à une intervention manuelle, simplifiant ainsi l'utilisation et améliorant la fiabilité globale de la pompe.
Entretien et maintenance des pompes à engrenages externes
Inspection et nettoyage réguliers :
Une inspection régulière est essentielle à une maintenance efficace des pompes à engrenages externes. En effectuant des contrôles réguliers, les opérateurs peuvent identifier rapidement les problèmes potentiels et prévenir les problèmes majeurs. Voici quelques étapes clés pour l'inspection et le nettoyage :
◘ Inspection visuelle : Inspectez régulièrement les composants externes de la pompe, notamment le carter, les engrenages et l'arbre. Recherchez tout signe d'usure, de corrosion ou de dommage. Soyez attentif à toute fuite ou tout bruit inhabituel pendant le fonctionnement.
◘ Orifices d'entrée et de sortie : Vérifiez l'absence de débris ou d'obstructions dans les orifices d'entrée et de sortie. Nettoyez-les pour garantir un écoulement fluide et éviter d'endommager la pompe.
◘ Joints et garnitures : Examinez les joints et garnitures pour détecter tout signe d'usure ou de fuite. Remplacez rapidement tout joint endommagé afin de préserver l'efficacité de la pompe et d'éviter les fuites de liquide.
◘ Qualité du fluide : Surveillez régulièrement la qualité du fluide pompé. Les fluides contaminés ou dégradés peuvent endommager les composants de la pompe. Il est donc essentiel d'utiliser les fluides appropriés et de les changer conformément aux recommandations du fabricant.
◘ Refroidissement et lubrification : Assurez-vous que la pompe est correctement refroidie et lubrifiée. Vérifiez régulièrement les niveaux de lubrifiant et les systèmes de refroidissement afin d'éviter toute surchauffe et l'usure prématurée des engrenages et des roulements.
Remplacement des pièces usées :
Le remplacement des pièces usées ou endommagées est essentiel pour maintenir l'efficacité de la pompe et éviter les pannes coûteuses. Voici quelques points clés à prendre en compte pour le remplacement des pièces :
◘ Engrenages et roulements : Les engrenages et les roulements sont des composants essentiels qui s'usent avec le temps. Remplacez-les dès qu'ils présentent des signes d'usure ou si le jeu dans l'engrènement des engrenages augmente. Lubrifiez correctement les roulements neufs lors de leur installation.
◘ Joints d'arbre : Les joints d'arbre sont essentiels pour prévenir les fuites de fluide. Si les joints présentent des signes d'usure ou de défaillance, tels que des fuites de fluide ou un jeu excessif, remplacez-les rapidement par des pièces adaptées.
◘ Joints toriques et joints d'étanchéité : Vérifiez l'état des joints toriques et des joints d'étanchéité pour déceler tout signe d'usure, de fissure ou de détérioration. Remplacez-les par des joints compatibles afin de préserver l'intégrité de la pompe et d'éviter les fuites.
◘ Accouplements et fixations : Inspectez les accouplements et les fixations de la pompe pour détecter tout signe de désalignement ou de dommage. Alignez et fixez correctement la pompe afin d'éviter toute contrainte excessive sur ses composants.
◘ Mécanisme d'entraînement : si la pompe est entraînée par courroie ou actionnée par un moteur, inspectez régulièrement le mécanisme d'entraînement et la tension pour garantir un fonctionnement fluide.
Problèmes courants et dépannage
1. Surchauffe :
Problème : La surchauffe est un problème courant sur les pompes à engrenages externes et peut survenir pour diverses raisons, telles qu'un frottement excessif, une lubrification inadéquate ou une température élevée du fluide. Elle peut endommager la pompe, réduire son efficacité et dégrader le fluide.
Étapes de dépannage :
• Vérification de la lubrification : une lubrification insuffisante ou inadéquate peut entraîner des frottements excessifs et une surchauffe. Assurez-vous que les roulements et les engrenages de la pompe sont correctement lubrifiés avec les lubrifiants recommandés par le fabricant.
• Vérifier la température du fluide : Vérifiez la température du fluide pompé. Si elle est trop élevée, envisagez d'utiliser un système de refroidissement pour maintenir le fluide dans la plage de fonctionnement recommandée.
• Vérifiez la vitesse de la pompe : un fonctionnement à des vitesses excessivement élevées peut entraîner une augmentation des frottements et de la chaleur. Assurez-vous que la pompe fonctionne dans les limites de vitesse recommandées.
• Inspecter la pression du système : une pression élevée peut contribuer à une surchauffe. S'assurer que la pression nominale de la pompe correspond aux exigences du système et que la soupape de décharge fonctionne correctement pour évacuer la surpression.
• Vérification des obstructions : Des passages de fluide obstrués ou restreints peuvent entraîner une augmentation de la pression et une surchauffe. Inspectez les orifices d'entrée et de sortie pour détecter toute obstruction et éliminez-les si nécessaire.
2. Problèmes de fuite :
Problème : Les fuites sont un problème courant qui peut survenir dans les pompes à engrenages externes et peuvent entraîner une perte de fluide, une efficacité réduite et des risques pour la sécurité.
Étapes de dépannage :
• Inspectez les joints et les garnitures : vérifiez qu'ils ne présentent aucun signe d'usure, de dommage ou de mauvais alignement. Remplacez tout joint endommagé ou usé et assurez-vous qu'il est correctement aligné lors de l'installation.
• Vérification des joints d'arbre : Les joints d'arbre sont essentiels pour prévenir les fuites de fluide. En cas de fuite autour de l'arbre, remplacez-les par des joints adaptés.
• Inspection du corps de pompe : Inspectez le corps de pompe pour détecter toute fissure, tout dommage ou tout mauvais alignement. Un corps endommagé peut provoquer des fuites et nécessiter une réparation ou un remplacement.
• Vérification des joints toriques : Les joints toriques sont essentiels à l'étanchéité des différents raccords et orifices. Vérifiez qu'ils ne présentent aucun signe d'usure ou de détérioration et remplacez-les si nécessaire.
• Confirmer le serrage des connexions : Assurez-vous que toutes les connexions, boulons et raccords sont correctement serrés pour éviter toute fuite des joints.