Différences entre une pompe à turbine régénérative et une pompe centrifuge

Qu'est-ce qu'une pompe à turbine régénérative ?

Pour la manutention des liquides, les pompes à turbine régénératives répondent à un besoin entre les conceptions centrifuges et volumétriques. Ils combinent une pression de refoulement élevée des types à déplacement avec le fonctionnement flexible des centrifugeuses. Il s'agit d'un type à haute hauteur de faible capacité utilisé sur des têtes allant jusqu'à 5 400 pieds (1 645 m) et dans des capacités allant jusqu'à 150 gpm (34 m3/h). Les pompes à turbine régénératives sont connues sous plusieurs noms, tels que vortex, périphérique et régénérative. Aucun de ceux-ci ne donne une véritable description de la pompe, mais la turbine régénérative est la plus proche. Plusieurs types de pompes rotatives ont été appelées « turbine ». Parmi eux se trouvent le type de diffuseur à arbre horizontal et la centrifugeuse à puits profond à arbre vertical. Le fonctionnement de la petite pompe à grosse tête, la pompe à turbine régénérative, est abordé ici.

Conception de pompe à turbine régénérative

Il montre des coupes transversales à travers une pompe à turbine régénérative. Il montre que la construction générale ressemble beaucoup à celle de nombreux petits modèles centrifuges. Son arbre, souvent en acier inoxydable, est soutenu par deux roulements à billes. La roue est en porte-à-faux, une construction courante pour les pompes centrifuges. La pompe est généralement fournie en standard avec une garniture mécanique. La principale différence entre les pompes à turbine centrifuges et régénératives réside dans la roue. Dans la pompe à turbine régénérative, une double rangée d'aubes est découpée dans le bord de la roue. Ces aubes tournent dans un canal, le liquide entre à l'aspiration et est capté par les aubes de la roue. Après avoir effectué près d'un tour dans le canal annulaire, le fluide a une vitesse élevée qui l'envoie vers l'extérieur. Le liquide entrant dans la roue d’une pompe centrifuge ne peut passer entre ses aubes qu’une seule fois. De l'énergie y est ajoutée uniquement en allant de l'œil de la turbine à son bord. Dans une pompe à turbine régénérative, le liquide recircule entre les aubes de la roue. En raison de cette action, le fluide s'écoule selon un chemin semblable à un filetage (hélicoïdal) lorsqu'il est entraîné vers l'avant. Par conséquent, l'énergie est ajoutée au fluide dans un mouvement régénérateur par les aubes de la turbine lors de son passage de l'aspiration au refoulement. Cette action régénératrice a le même effet que celle d’une pompe centrifuge à plusieurs étages. Dans une centrifugeuse à plusieurs étages, la pression du fluide est le résultat de l'énergie ajoutée au cours des différentes étapes. De la même manière, dans une pompe à turbine régénérative, la pression à sa sortie est le résultat de l'énergie ajoutée au fluide par un certain nombre d'aubes de la roue.

Comment fonctionne une pompe à turbine régénérative ?

La principale différence entre une pompe à turbine centrifuge et une pompe à turbine régénérative est que le fluide ne traverse une turbine centrifuge qu'une seule fois, tandis que dans une turbine, il effectue de nombreux voyages à travers les aubes. En se référant au diagramme en coupe transversale, les aubes de la roue se déplacent dans la zone d'écoulement du passage du canal d'eau. Une fois que le liquide pénètre dans la pompe, il est dirigé vers les aubes, qui poussent le fluide vers l'avant et transmettent une force centrifuge vers l'extérieur à la périphérie de la roue. Un flux circulatoire ordonné est donc imposé par l’aube de la roue, ce qui crée une vitesse de fluide. La vitesse du fluide (ou énergie cinétique) est alors disponible pour la conversion en débit et en pression en fonction de la résistance à l'écoulement du système externe, comme schématisé par une courbe du système.

Il est utile de noter à ce stade que, afin d'éviter la perte interne de la capacité de création de pression d'une turbine régénérative MTH, des jeux internes étroits sont nécessaires. Dans de nombreux cas, en fonction de la taille de la pompe, le jeu entre la turbine et le corps peut être aussi petit qu'un millième de pouce de chaque côté. Par conséquent, ces pompes ne conviennent que pour des applications avec des fluides et des systèmes propres. Dans certains cas, une crépine d’aspiration peut être utilisée avec succès pour protéger la pompe.

Ensuite, lorsque le flux circulatoire est imposé au fluide et atteint la périphérie du canal de fluide, il est ensuite redirigé par les canaux de fluide de forme spéciale, autour du côté de la roue, et de nouveau dans le diamètre intérieur des aubes de la turbine de la turbine, où le le processus recommence. Ce cycle se produit plusieurs fois lorsque le fluide traverse la pompe. Chaque passage à travers les aubes génère une plus grande vitesse du fluide, qui peut ensuite être convertie en plus de pression. Les multiples cycles traversant les aubes de la turbine sont appelés régénération, d'où le nom de turbine régénérative. Le résultat global de ce processus est une pompe avec une capacité de création de pression dix fois ou plus supérieure à celle d'une pompe centrifuge avec le même diamètre de roue et la même vitesse.

Dans certaines conceptions concurrentes, vous constaterez que seule une turbine unilatérale est utilisée. Cette conception souffre d'une charge de poussée en direction du moteur qui doit être supportée par les roulements du moteur. Les turbines MTH utilisent une conception de turbine flottante à deux côtés qui crée une pression égale des deux côtés. Cela présente l'avantage de permettre à la pression de la pompe d'auto-centrer hydrauliquement la roue dans la cavité de la roue à jeu réduit, sans surcharger les roulements du moteur avec des charges de poussée excessives.

Construction de pompes régénératives

La pompe a un boîtier divisé verticalement. En retirant les boulons B, le couvercle C et le revêtement L1 peuvent être retirés pour inspecter ou retirer la roue. Pour maintenir un faible débit de liquide entre les zones haute et basse pression de la pompe, la roue présente un jeu étroit entre les chemises L1 et L2.

Pression sur la turbine

Environ la moitié de la pression de refoulement existe autour du moyeu de la roue, ce qui correspond à la pression exercée sur la garniture mécanique. Les trous H traversant la roue empêchent les pressions déséquilibrées sur celle-ci et la poussée finale sur les roulements. Un petit débit de dérivation se produit également sur les surfaces d'étanchéité entre le refoulement et l'aspiration. L'usure de ces surfaces d'étanchéité augmente les jeux et le débit de dérivation. La même chose se produit au niveau des bagues d’étanchéité des pompes centrifuges. Cette usure réduit considérablement la capacité de la pompe lorsqu'elle fonctionne à une hauteur de chute élevée. La plupart des pannes des pompes à turbine régénératives sont causées par cette usure des surfaces d'étanchéité. Une étude des causes de l’usure mériterait l’objet d’un article séparé où elle pourrait être longuement discutée. Cependant, pour éviter une usure importante, ne laissez pas la turbine toucher les revêtements L1 et L2 et assurez-vous que le liquide pompé est exempt de matériaux abrasifs. Les pompes à turbine régénératrices Roth dotées de roues auto-centrantes brevetées réduisent considérablement le problème d'usure.

AVANTAGES DE LA CONCEPTION DE LA POMPE RÉGÉNÉRATIVE

Développer des pressions plus élevées
Peut fonctionner à des vitesses de moteur inférieures
Élimine la cavitation
Fonctionner avec un NPSHr inférieur
Fournit une capacité spécifiée avec des variations de pression d’entrée
Atteignez la performance avec moins d’étapes
Taille plus petite

Qu'est-ce qu'une pompe centrifuge ?

Les pompes centrifuges sont le type de pompe le plus couramment utilisé dans l’industrie, l’agriculture, les municipalités (usines de traitement de l’eau et des eaux usées), les centrales électriques, le pétrole et de nombreuses autres industries. Elles constituent le principal type de pompe dans la classe des pompes appelées pompes « cinétiques » et sont nettement différentes des pompes « volumétriques ».

Comment fonctionne une pompe centrifuge ?

Les pompes centrifuges sont des machines à commande hydraulique caractérisées par leur capacité à transmettre de l'énergie aux fluides (en particulier aux liquides) grâce au travail d'un champ de forces centrifuges. Leur objectif principal est de transférer des fluides par augmentation de pression. Les pompes centrifuges peuvent avoir des structures différentes, mais leur principe de fonctionnement et leurs caractéristiques dynamiques des fluides sont toujours les mêmes. Schématiquement, les pompes centrifuges sont constituées d’une roue qui tourne à l’intérieur du carter. La roue comprend une série de pales, de préférence de conception radiale, qui transmettent l'énergie cinétique au fluide pompé. Le boîtier est équipé de buses d'aspiration et de refoulement du fluide pompé. La buse d'aspiration a un axe qui correspond à l'axe de rotation de la roue, tandis que la buse de refoulement a un axe normal à l'axe de la roue, mais toujours situé sur le plan passant par l'axe lui-même.

Principe de fonctionnement des pompes centrifuges

Le fluide pompé entre en continu par la buse d'aspiration de la pompe au centre de la roue. De là, il est accéléré dans le sens radial jusqu'au bord de la roue, où il s'écoule dans le carter. Le courant du fluide est accéléré par la poussée que les pales de la turbine, grâce à leur courbure, transmettent au courant lui-même. Le fluide acquiert ainsi de l'énergie, principalement sous la forme d'une augmentation de sa vitesse moyenne (énergie cinétique). À l'intérieur du boîtier, le liquide est convenablement ralenti grâce à la section qui augmente progressivement dans le sens du mouvement.

Avantages des pompes centrifuges

Il n'y a pas de joints d'entraînement, le risque de fuite est donc totalement éliminé. Cela signifie que les liquides dangereux peuvent être pompés sans déversements. L'élimination des joints d'entraînement élimine les fuites, les pertes par friction, l'usure et le bruit et permet une séparation complète du fluide de l'entraînement de la pompe. Cela garantit que près de 100% de la puissance du moteur sont convertis en puissance de pompage.
Aucun transfert de chaleur depuis le moteur : la chambre de la pompe est séparée du moteur par un entrefer ; fournissant une barrière thermique.
Une séparation complète du milieu de traitement signifie que le liquide ne peut pas s'infiltrer dans le moteur depuis la pompe.
Friction réduite.
L'accouplement magnétique peut être rompu si la charge de la pompe est trop importante. Par la « rupture » de l'accouplement magnétique, cela signifie que la pompe ne surcharge pas et n'est pas endommagée.

Différences entre une pompe à turbine régénérative et une pompe centrifuge

La pompe à turbine régénérative est dotée d'aubes à double rangée découpées dans la jante. La roue tourne à l'intérieur de deux chemises dans lesquelles des canaux annulaires ont été fraisés. Le liquide s'écoule par l'aspiration et est capté par les aubes de la turbine. En effectuant près d'un tour dans le canal annulaire, le fluide développe une vitesse élevée et la pression augmente considérablement avant d'être envoyé vers la décharge. Le liquide recircule entre les aubes de la roue et la chambre annulaire. En raison de cette action, le fluide s'écoule selon un trajet semblable à un ressort hélicoïdal placé dans chacune des rainures annulaires à mesure que le fluide est entraîné vers l'avant. L'énergie est ajoutée au fluide par un certain nombre d'impulsions vortex dans les aubes de la turbine, lors de son passage de l'aspiration au refoulement.

Ces impulsions ont le même effet que celles à plusieurs étages d'une pompe centrifuge. Dans une pompe centrifuge multicellulaire, la pression est le résultat de l’énergie ajoutée à chaque étage. Dans une pompe à turbine, la pression est ajoutée au flux de fluide en circulant plusieurs fois à travers les aubes d'une seule roue.

L'une des caractéristiques les plus remarquables de la pompe à turbine régénérative réside dans ses performances lors du pompage de liquides hautement volatils. La manière dont la roue de turbine transmet la vitesse/énergie au fluide, comme décrit ci-dessus, est très différente des conceptions classiques centrifuges ou volumétriques. L'augmentation continue et progressive de la pression dans une pompe à turbine régénérative élimine essentiellement l'effondrement soudain des bulles qui est une cavitation destructrice.

Une pompe à turbine peut développer environ dix fois la pression de refoulement d'un type centrifuge ayant un diamètre de roue et une vitesse égaux. La pression augmente presque uniformément autour du bord de la turbine. Au niveau du moyeu de la turbine, la pression est environ la moitié de la pression de refoulement. Cette pression inférieure, plus la pression d'aspiration, est ce que l'on voit dans la boîte à garniture. Les trous dans la roue maintiennent la roue centrée pour réduire l'usure, empêcher les pressions déséquilibrées sur la roue et réduire la poussée d'extrémité sur les roulements.

Pour plus d'informations, contactez: commercial@zecovalve.com

posté par

Vanne Zeco

Soupape ZECO

Robinet à papillon NBR

Vanne et robinet à boisseau sphérique

Qu'est-ce qu'un robinet à soupape ?

Réparation de vannes à vanne

Qu'est-ce qu'un clapet anti-retour axial ?

Fabricant de robinets-vannes à commande manuelle

Que sont les vannes à soupape ?

Dix articles avant et après