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Lexique des pompes centrifuges

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Une roue est un composant rotatif équipé d’aubes ou de pales utilisé dans les turbomachines (par exemple les pompes centrifuges). La déviation du flux au niveau des aubes de la roue permet de convertir la puissance mécanique (énergie au niveau des aubes) en puissance de sortie de la pompe.

Selon la terminologie EUROPUMP et la norme DIN 24250, on distingue les roues dans le sens inverse des aiguilles d’une montre et les roues dans le sens des aiguilles d’une montre, vues dans le sens du flux d’entrée.

Selon le schéma d’écoulement du fluide dans les pompes multicellulaires et la disposition des roues sur l’arbre de la pompe, la conception et les dispositions des roues sont classées comme suit : disposition à un étage, à plusieurs étages, à une entrée, à deux entrées, à plusieurs entrées, en ligne (tandem) ou dos à dos. Des dispositions typiques de roue sont illustrées aux figures 17 à 19 Roue.

Selon le schéma de la ligne d’écoulement dans la roue (notamment dans la zone du diamètre extérieur de la roue), les roues sont subdivisées selon les types suivants :

Types de roues

  • Roue radialeVoir figures. 1, 2 Roue
  • Roue à flux mixteVoir Fig. 3, 4, 6 Roue
  • Roue à flux axialVoir Fig. 5 Roue
  • Roue périphériqueVoir Fig. 15 Roue

Roue : Roue radiale à aubes purement radiales, point de stagnation S (représentée avec le carénage avant retiré) Fig. 1 Roue : Roue radiale à aubes purement radiales, point de stagnation S (représentée avec la coiffe avant enlevée) Fig. 2 Roue : Roue radiale avec des aubes s'étendant dans l'œil d'aspiration (représentée avec la coiffe avant retirée) Fig. 2 Roue : Roue radiale avec ailettes s’étendant dans l’orifice d’aspiration (représentée avec la coiffe avant retirée) Roue : Roue à flux mixte (roue diagonale) (représentée avec le capotage avant retiré) Fig. 3 Roue : Roue à flux mixte (roue diagonale) (représentée avec le capotage avant déposé) Hélice : Roue à flux mixte (hélice à flux mixte) Fig. 4 Roue : Roue à flux mixte (mixed flow propeller)

Hélice : Roue axiale (hélice axiale) Fig. 5 Roue : Roue axiale (hélice axiale) Hélice : Variantes d'une roue à flux mixte montrant la différence entre une roue fermée et une roue ouverte Fig. 6 Roue : Variantes d’une roue à flux mixte montrant la différence entre une roue fermée et une roue ouverte, une roue à entrée unique et une roue à double entréeera) Roue fermée à entrée uniqueb) Roue ouverte à entrée uniqueerc) Roue fermée à double entrée

Pour accueillir les aubes, toutes les roues sont équipées d’une enveloppe arrière et, dans le cas des roues fermées, également d’une enveloppe avant (voir friction du disque) ; Selon la perspective, on peut aussi les considérer comme une enveloppe intérieure et, dans le cas des roues fermées, comme une enveloppe extérieure. Si une roue n’a pas de jupe avant (extérieure), elle est classée comme une roue ouverte.

Pour obtenir des rendements de pompe optimaux et des valeurs NPSHr minimales, la roue doit être pourvue d’un certain nombre d’aubes. L’utilisation d’un faible nombre d’aubes augmente la section d’écoulement libre et non entravée à travers la roue. Cela permet aux roues de traiter des fluides plus ou moins contaminés (pompes à eaux usées, pompes à pulpe) et des solides (transport de solides).

Dans la pratique, le nombre d’aubes des roues à flux radial et à flux mixte traitant des liquides contenant des boues ou des solides est réduit à une, deux ou trois aubes. Ces roues sont appelées roues à canal ou roues à une seule ailette et peuvent être des roues ouvertes ou fermées.
Voir figures 7 à 13 Roue

Roue : Roue fermée à une ailette (illustrée avec l'enveloppe enlevée) Fig. 7 Roue : Roue fermée à une seule ailette (représentée avec l’enveloppe enlevée) Roue : Roue ouverte à une ailette Fig. 8 Roue : Roue ouverte à une seule ailette Roue : Roue fermée à un canal (illustrée avec le capot avant retiré) Fig. 9 Roue : Roue fermée à un canal (illustrée avec la coiffe avant retirée)

DivisionImpeller: Closed two-channel impeller (shown with shroud removed) Roue : Roue fermée à deux canaux (illustrée avec l’enveloppe avant retirée) Fig. 10 Roue : Roue fermée à deux canaux (représentée avec l’enveloppe enlevée) Roue : Roue ouverte à deux canaux avec aubes en S Fig. 11 Roue : Roue ouverte à deux canaux avec aubes en forme de S

Roue : Roue fermée à trois canaux (représentée avec l'enveloppe enlevée) Fig. 12 Roue : Roue fermée à trois canaux (représentée avec l’enveloppe enlevée) Roue : Roue ouverte à trois canaux avec aubes cylindriques Fig. 13 Roue : Roue ouverte à trois canaux avec aubes cylindriques

Les roues à aubes simples fermées sont utilisées pour pomper des fluides contenant des solides très grossiers. Elles sont caractérisées par un passage libre sans colmatage. L’inconvénient de ces hélices est ce que l’on appelle le déséquilibre hydraulique dû au champ de pression asymétrique. Voir Fig. 7 Roue

Les roues à canal ouvert ou à une seule ailette sont utilisées pour traiter les liquides gazeux. Une roue à aube unique est appelée roue à aube unique ouverte et diagonale (roue D) si les lignes d’écoulement dans la roue sont orientées en diagonale vers l’extérieur. Elle est particulièrement adaptée aux eaux usées non traitées, chargées de solides et gazeuses, ainsi qu’aux fluides présentant une viscosité plus élevée. Voir Fig. 8 Roue

Les pales des hélices axiales et à flux mixte (voir Pompe à hélice) peuvent être soit fixes, soit réglables (lorsque la pompe est démontée), soit de type à pas variable (voir Réglage du pas des pales de l’hélice).

Dans le cas de pales réglables ou à pas variable, le contour ou le profil du corps de pompe et du moyeu dans la zone de réglage est généralement sphérique. Cela garantit que la largeur de l’espace de dégagement interne et externe au niveau du moyeu reste constante pour tous les angles de réglage du pas des pales. Voir Fig. 4 Roue

La roue à écoulement libre et la roue périphérique représentent des types de roue spéciaux. Voir Fig. 14 à 15 Roue

Roue : Roue à flux libre Fig. 14 Roue : Roue à écoulement libre

Roues : Roue périphérique Fig. 15 Roue : Roue périphérique

Lors de la sélection d’une pompe pour un débit (Q) et une hauteur de charge (H) donnés, le type de roue est déterminant. La libre sélection d’un type de roue axiale, à flux mixte, radiale ou périphérique est limitée par le fait que les valeurs de la vitesse de rotation prévue (n) et du diamètre prévu de la roue (D) ne doivent pas être trop extrêmes. La capacité d’obtenir des rendements de pompe ou des rendements d’étage optimaux à une vitesse spécifique (ns) dépend donc de conceptions de roue spécifiques :

  • Radial impeller ns ≈ 12 à 80 rpm
  • Mixed flow impellers ns ≈ 80 à 160 rpm
  • Axial flow impellers ns ≈ 160 à 400 rpm et plus

Impeller : Roue ouverte, diagonale, à une seule ailette (roue D) Fig. 16 Roue : Roue ouverte, diagonale, à une seule ailette (roue D)

Fig. 17 Roue : Disposition de la roue à entrée unique, en ligne (tandem) a) à un étage b) à deux étages c) à six étages Fig. 17 Roue : Disposition de la roue en ligne (tandem) à entrée uniquea) Mono-étageb) Deux étagesc) Six étages

Impulseur : Agencement de roue à double entrée, dos à dos a) Double entrée, mono-étage b) Quatre entrées, mono-étage c) Double-e Fig. 18 Roue : Disposition de la roue à double entrée, dos-à-dosa) Double entrée, à un étageb) Four-entry, single-stagec) Double-entry, three-stage

Impeller: Single-entry, back-to-back impeller arrangement a) Two-stage (back-to-back) b) Four-stage (crossover) c) Six-stage Impeller : Disposition de la roue à entrée unique, dos à dos a) Deux étages (dos à dos) b) Quatre étages (croisement) c) Six étages Fig. 19 Roue : Disposition de la roue à entrée unique, dos à dosa) Deux étages (dos à dos)b) Quatre étages (croisement)c) Six étages (dos à dos)

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