Qu’est-ce qu’une pompe à piston ?
Une pompe à piston est une pompe qui fournit et transfère du liquide ou du gaz au moyen du mouvement alternatif d’un piston.
Le liquide ou le gaz est déplacé en utilisant la variation de volume qui se produit lorsqu’un piston cylindrique se déplace dans un mouvement alternatif linéaire à l’intérieur d’un cylindre dans le corps de la pompe. Les pompes à pistons, dont la structure la plus simple associe un piston et deux soupapes, sont utilisées depuis longtemps pour les puits et d’autres applications. En raison de leurs caractéristiques de pression de refoulement élevée, elles sont également largement utilisées dans l’industrie.
Les pompes à pistons font partie des pompes volumétriques. Ces dernières comprennent les pompes à engrenages, à palettes, à vis, à spirale, à piston et à diaphragme.
Utilisations des pompes à pistons
Les pompes à pistons, de construction relativement simple et faciles à manipuler, sont depuis longtemps utilisées dans la vie quotidienne comme pompes manuelles de puits et pompes à paraffine. Parmi les autres utilisations spécifiques, on peut citer :
- Systèmes de drainage dans les chaînes de production industrielle, systèmes de transfert de liquides très visqueux, conduites d’eau et d’égouts, conduites de gaz à haute pression, etc.
- Le transfert et le remplissage à volume fixe d’huiles et de produits alimentaires, de cosmétiques, de médicaments, de réactifs, de solutions électrolytiques, de shampooings, d’après-shampooings, d’additifs, de parfums, etc.
- Pompes hydrauliques pour les véhicules de construction, la sidérurgie, la construction navale, les machines-outils, les machines industrielles, etc.
- Transport des eaux usées, des boues de déshydratation des eaux usées contenant des matières étrangères, des boues de charbon, etc.
Principe des pompes à pistons
Le principe de fonctionnement de base est le même pour toutes les pompes : le liquide ou le gaz est transféré par aspiration et refoulement répétés. Les pompes à pistons sont équipées de vannes aux orifices d’aspiration et de refoulement pour éviter les retours d’eau et appliquer la pression.
Trois facteurs déterminent la capacité d’une pompe à piston : le diamètre du piston, la course et le nombre de pistons. Le débit est déterminé par le nombre de tours. Les caractéristiques de la pompe sont alors représentées dans un graphique avec le débit sur l’axe horizontal et la pression sur l’axe vertical. Les caractéristiques des pompes à pistons pour les applications liquides se caractérisent par une très faible variation de la pression en fonction du débit.
Parmi les pompes à pistons, les types axiaux et radiaux permettent de faire varier la capacité en continu. Même si la capacité requise change, elle peut être modifiée sans changer la vitesse, ce qui facilite le contrôle et permet d’économiser de l’énergie.
Caractéristiques des pompes à pistons
1. Capables de supporter des pressions élevées
Les pompes à pistons ont une résistance à la pression plus élevée que les autres types de pompes et peuvent supporter des pressions allant jusqu’à 50 MPa. Elles se caractérisent également par un rendement élevé.
2. Extension aux types à cylindrée variable
Les pompes à pistons axiaux et radiaux sont relativement faciles à convertir en modèles à cylindrée variable.
3. Utilisation comme moteur
Les pompes à pistons axiaux et radiaux peuvent également être utilisées comme moteurs, car la pompe et le moteur sont fondamentalement de la même conception. La pompe et le moteur peuvent alors être connectés pour transmettre la puissance.
Types de pompes à pistons
Les pompes à pistons peuvent être classées en trois catégories : les pompes axiales, les pompes radiales et les pompes à pistons.
1. Type axial
Ce type de pompe comporte plusieurs pistons disposés à proximité de l’arbre d’entraînement et se divise en deux types selon la manière dont les pistons tournent : le type axial et le type à plateau oscillant. Ce sont également les pompes volumétriques les plus couramment utilisées, car la même structure peut également être utilisée comme moteur.
Elles peuvent parfois être transformées en pompes à cylindrée variable en modifiant l’angle de l’arbre à cames ou du plateau cyclique, ce qui modifie le volume poussé par le piston. Ce volume peut varier en continu de zéro au volume maximal.
2. Type radial
Il s’agit d’un système dans lequel plusieurs pistons sont disposés de manière circulaire et radiale par rapport à l’arbre d’entraînement et les pistons sont entraînés dans un mouvement de va-et-vient au moyen d’anneaux de came ou de cames excentriques. Dans les pompes radiales, les pistons tournent en même temps que les pistons et le bloc-cylindres dans son ensemble. Elle peut également être utilisée comme moteur.
Les pompes radiales excentriques peuvent être à cylindrée variable en changeant l’excentricité de l’anneau de came, ces pompes ont une excellente réponse.
3. Pompes à pistons
Elles sont entraînés par un vilebrequin ou une came. Il en existe différents types, tels que le piston à effet simple, le piston simple à double effet et le piston multiple parallèle. Elles sont équipées de soupapes à l’entrée et au refoulement et ne conviennent pas aux applications motorisées. Ils sont structurellement plus grands en taille et en poids, mais peuvent supporter des pressions relativement élevées par rapport à d’autres méthodes.