Quelles sont les fonctions des pompes monovis ?

Les trois fonctions essentielles de Pompes à vis unique

Une pompe monovis (également connue sous le nom de pompe à vis excentrée) remplit trois fonctions principales : débit mesuré de fluides visqueux , transfert à faible pulsation de matériaux sensibles au cisaillement , et levage auto-amorçant de mélanges multiphasiques . Contrairement aux pompes centrifuges, une pompe à vis unique délivre un débit constant et linéaire directement proportionnel à sa vitesse de rotation, atteignant généralement rendements volumétriques supérieurs à 95 % sur une large plage de pression.

Cette performance unique le rend indispensable dans des industries allant du pétrole et du gaz à la transformation des aliments et au traitement des eaux usées. Ci-dessous, nous explorons chaque fonction avec des données mesurables et des exemples pratiques.

Fonction 1 : Mesure et dosage précis des fluides à haute viscosité

Les pompes monovis fonctionnent comme appareils de mesure volumétrique . Chaque rotation déplace un volume fixe (de 0,005 à plus de 2 500 litres), quelle que soit la pression de refoulement. La précision du débit reste généralement dans les limites ±0,5 % à ±1 % lorsqu'il est correctement dimensionné.

Exemple concret : injection de polymères dans les champs pétrolifères

Dans le cadre de la récupération assistée du pétrole (EOR), les opérateurs injectent des solutions polymères avec des viscosités allant jusqu'à 10 000 CP . Une pompe à vis unique dose précisément 2,5 L/min contre les pressions de 40 bars (580 psi) . Les pompes centrifuges perdraient leur efficacité au-dessus de 1 000 cP et ne pourraient pas maintenir un dosage linéaire. Le résultat : une injection constante de polymère réduit les déchets chimiques jusqu'à 15% par an par plate-forme de puits.

• Plage de viscosité : 1 cP à 1 000 000 cP (par exemple, brut lourd, mélasse, boues)
• Linéarité du débit : R² > 0,999 de 10% à 100% vitesse moteur
• Capacité de pression : jusqu'à 48 bars (700 psi) dans les versions à un étage et à plusieurs étages, dépasse 240 bars (3 480 psi)

Fonction 2 : Manipulation de matériaux sensibles au cisaillement et à faibles pulsations

L’action de pompage douce d’une pompe à vis unique est l’une de ses fonctions les plus appréciées. Contrairement aux pompes à pistons ou à lobes, le fluide se déplace axialement sans turbulences ni pics de pression rapides. Les taux de cisaillement sont généralement en dessous de 200 s⁻¹ - comparable au mélange à faible cisaillement. Cela préserve l’intégrité du produit pour les matériaux délicats.

Données sur la réduction du cisaillement

Dans un test contrôlé de pompage de cultures de yaourt (un fluide biologique sensible au cisaillement), une pompe à vis unique maintenue nombre de cellules viables supérieur à 95 % après 10 heures de recirculation. Une pompe à lobes dans des conditions identiques a réduit la viabilité à 72% . Pour les transformateurs alimentaires, cela signifie une durée de conservation plus longue et une meilleure cohérence du produit.

Fonction 3 : Levage de mélange auto-amorçant et multiphasé

Les pompes à vis unique peuvent soulever des fluides depuis des hauteurs d'aspiration aussi élevées que 8,5 mètres (28 pieds) de colonne d'eau dans des conditions sèches, et 9,5 mètres (31 pieds) une fois amorcé. Plus important encore, ils gèrent simultanément des mélanges gazeux, liquides et solides, une fonction appelée pompage multiphasique . Fractions volumiques de gaz (GVF) jusqu'à 80% sont possibles sans bouchon de vapeur.

Exemple pratique : pompage des eaux usées

Dans une station d'épuration municipale, l'écume contient 40 % d'air, 55 % d'eau et 5 % de graisse/solides . Une pompe monovis transfère ce mélange d'un réservoir DAF (flottation à air dissous) vers un digesteur à 12 m³/h . Les pompes centrifuges ont perdu leur amorçage en 10 minutes , tandis que les pompes à membrane se bouchaient toutes les 2 heures. La pompe à vis unique a fonctionné pendant 2 000 heures sans panne, réduisant les coûts de maintenance de 8 000 €/an .

• Taille maximale des particules solides : jusqu'à 15 mm (en fonction de la dureté de l'élastomère du stator)
• Temps de fonctionnement à sec auto-amorçant : généralement 30-60 secondes (avec une bonne sélection de matériaux)
• Limite GVF multiphasé : 0% à 80% sans équipement auxiliaire

FAQ : questions courantes sur les fonctions de la pompe à vis unique

1. Une pompe à vis unique peut-elle fonctionner à sec ?

Oui, mais seulement pour courtes durées (30-60 secondes) . Le stator (généralement en élastomère) nécessite une lubrification et un refroidissement fluides. Un fonctionnement à sec prolongé endommage le stator et le rotor. Pour les applications avec des périodes de séchage intermittentes, précisez stators en élastomères haute température (par exemple FKM ou HNBR) ou ajoutez un capteur de protection contre la marche à sec.

2. Quelle est la plage d’efficacité typique ?

Offre pompes monovis efficacité volumétrique entre 85% et 98% dans des conditions normales de fonctionnement. L'efficacité mécanique globale (y compris le moteur et la boîte de vitesses) varie de 55% à 75% , ce qui est 10 à 20 % plus élevé que les pompes centrifuges lors de la manipulation de viscosités supérieures à 1 000 cP.

3. Comment le débit change-t-il avec la viscosité ?

Contrairement aux pompes centrifuges, le débit d'une pompe à vis unique reste presque constant avec les changements de viscosité . Le doublement de la viscosité de 1 000 cP à 2 000 cP réduit le débit de moins de 2% à vitesse constante. Cela les rend idéaux pour doser des additifs dont la viscosité des aliments varie en fonction de la température.

4. Quels sont les modes de défaillance courants affectant ces fonctions ?

1. Usure du stator – réduit l'efficacité volumétrique ; durée de vie typique 4 000 à 8 000 heures dans des boues abrasives.
2. Corrosion des rotors – entraîne des glissements et des pertes de pression ; utilisez du 316SS ou des matériaux duplex pour un pH < 4 ou > 10.
3. Rupture du joint universel – provoque des pulsations ; remplacer chaque 10 000 à 15 000 heures en service continu.

5. Quelle est la pression maximale par étage ?

Une pompe à vis unique à un étage délivre généralement 6 à 12 bars (87 à 174 psi) pression différentielle. Chaque étape supplémentaire ajoute une pression similaire. Pour les applications à haute pression comme alimentation par osmose inverse (jusqu'à 40 bars) , utilisez une configuration à 4 ou 6 étages. Chaque étage contient un ensemble de cavités rotor-stator.

Guide de sélection : adapter les fonctions aux besoins des applications

Pour sélectionner la pompe monovis adaptée à votre fonction, évaluez trois paramètres par rapport au tableau ci-dessous :

Pour la plupart des applications industrielles, la combinaison de la pompe monovis de précision de dosage, faible cisaillement et capacité multiphasée en fait la pompe volumétrique la plus polyvalente. Lorsque votre fluide est trop épais pour les pompes centrifuges ou trop délicat pour les pompes à piston, une pompe à vis unique est la réponse fonctionnelle.