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Pourquoi les pompes à engrenages ne conviennent-elles pas au transport d'un fluide contenant des particules ?

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Micro-pompes | Fabricant de pompes à engrenages | TOPSFLO

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La micro-pompe à engrenages de la série MG de TOPSFLO peut atteindre une différence de pression de 10 bars (1 MPa) lors du transport de liquides de faible viscosité (tels que l'eau ou d'autres solvants). Le jeu minimum dans la pompe est contrôlé à environ 0,02 mm, ce qui signifie que les particules plus grandes que cette taille provoqueront le blocage de la pompe.

Les pompes à engrenages ne conviennent pas au transport de produits granuleux. La raison principale en est la suivante :
Le conflit entre la structure de l'espace de précision et les caractéristiques des particules peut être analysé sous les trois aspects suivants :

Les interstices de précision sont facilement obstrués par les particules
1. Nécessité de la conception des interstices Les pompes à engrenages réduisent les fuites internes grâce à de minuscules interstices (généralement 0,01~0,05 mm seulement) entre les engrenages et les corps de pompe, et entre les engrenages afin d'améliorer la pression et l'efficacité.
La viscosité du fluide influe sur la taille de l'interstice :
- Lors du transport de liquides à faible viscosité (tels que l'eau, les solvants), l'espace doit être contrôlé pour être plus petit afin de supprimer le reflux de liquide dans la zone de haute pression ;
- Si le fluide contient des particules, les particules plus grandes que la taille de l'interstice bloqueront directement les engrenages, ce qui empêchera la pompe de fonctionner.

2. Impact fatal de la taille des particules
- Même si la taille des particules est légèrement inférieure à l'interstice, elles peuvent rester coincées dans l'interstice en raison de l'effet d'agrégation des formes irrégulières (telles que les bords et les coins, les flocons), ce qui entraîne un blocage mécanique ou un bruit anormal.

Les particules aggravent l'usure mécanique
1. "Lorsque la pompe à engrenages fonctionne, les surfaces dentées de l'engrenage moteur et de l'engrenage entraîné sont en contact direct et glissent l'une par rapport à l'autre, formant une paire d'engrenages à friction soumise à de fortes contraintes.
- Une fois que les particules pénètrent dans la zone d'engrènement, elles raclent la surface de la dent comme des "abrasifs", ce qui a pour effet de diminuer la précision du profil de la dent et de réduire la durée de vie de la dent :
- La précision du profil de la dent diminue et l'efficacité de la pompe diminue ; - Dans les cas graves, des défaillances fatales telles que l'écaillage de la surface de la dent et la rupture de la dent se produisent.
2. Usure des paliers et des arbres Il y a un frottement à grande vitesse entre les paliers (tels que les paliers lisses) et les arbres des pompes à engrenages. Lorsque des particules pénètrent dans l'arbre, elles
- Rayent le tourillon et la surface intérieure du roulement, détruisant le film lubrifiant et provoquant un frottement sec ;
- L'espace d'accélération se dilate, ce qui fait vibrer davantage la pompe, augmente le bruit et peut même entraîner la rupture de l'arbre.

Les particules détruisent la mécanique des fluides
1. Fluctuations du débit et de la pression Lorsque le fluide granulaire s'écoule dans la cavité de la pompe, il détruit la continuité du liquide en raison de collisions et d'obstructions :
- Une instabilité instantanée de l'écoulement, affectant la précision du processus (comme les scénarios de dosage) ;
- Une augmentation des pulsations de pression, ce qui peut entraîner des vibrations dans les canalisations ou le dégagement de la soupape de sécurité du système.
2. Changements dans les caractéristiques du fluide
- Le frottement entre les particules, les engrenages et les corps de pompe peut entraîner une augmentation de la température du fluide, ce qui provoque des changements de fluide ou des réactions chimiques (telles que des fluctuations de fluides inflammables) ;
- Les fragments métalliques produits par l'usure sont mélangés au fluide, ce qui peut contaminer le produit (par exemple dans les industries alimentaires et pharmaceutiques) ou aggraver l'usure de l'équipement en aval.
Comparaison : Type de pompe adapté aux fluides granulaires Si la canalisation doit contenir les fluides granulaires suivants, le type de pompe peut être privilégié :

Type de pompe Caractéristiques :
Type de pompe Caractéristiques
Pompe à vis Le canal d'écoulement est spacieux, l'écart entre le rotor et le stator est important (<1mm) ou le fluide fibreux
Pompe à membrane Pas de pièces rotatives, le fluide est transporté par le mouvement alternatif de la membrane, ce qui évite complètement l'usure des particules et convient aux particules à forte concentration
Pompe à piston Le piston effectue un mouvement de va-et-vient dans le corps du cylindre, avec de bonnes performances d'étanchéité, convenant aux conditions de travail à haute pression. La perméabilité des particules dépend de la conception du groupe de vannes, qui doit être équipé de sièges de vannes et de bagues d'étanchéité résistants à l'usure, convenant aux particules fines (taille des particules <1mm).

Résumé : limites d'application des pompes à engrenages
L'avantage des pompes à engrenages est qu'elles peuvent transporter des fluides à haute pression et à haute viscosité (tels que l'huile de lubrification et le sirop), mais leur structure d'entrefer précise les rend extrêmement sensibles aux particules. Lors de la sélection d'un modèle, il convient de respecter scrupuleusement les critères suivants :
--Taille moyenne des particules < 1/3 de l'espace de la pompe (et dureté des particules < dureté du matériau du corps de la pompe) ;
--Il est préférable d'utiliser des liquides propres et lubrifiants et d'éviter les fluides contenant des solides, des fibres ou des composants corrosifs.
Si vous devez transporter des produits granuleux, vous devez choisir un type de pompe plus approprié (comme une pompe à membrane ou une pompe à vis) en fonction de la taille des particules, de la concentration et des exigences du processus pour équilibrer l'efficacité et la durée de vie de l'équipement.