Inversion d'une Pompe

Pour quelle raison faire fonctionner une pompe dans les deux sens de rotation et les deux directions de débit ?

 Cette opération est courante pour les pompes de chargement ou de déchargement de liquide des camions-citernes ou des wagons. Une fois le chargement terminé, les pompes fonctionnent brièvement en sens inverse afin de nettoyer les conduites. Vous pouvez avoir besoin de capacités de pompage bidirectionnel pour de nombreuses autres raisons.

Un grand nombre des pompes de process sur lesquelles nous nous appuyons au quotidien présentent une limite critique 

Cependant, un grand nombre des pompes de process sur lesquelles nous nous appuyons au quotidien présentent une limite critique : le débit ne peut se faire que dans une seule direction – il ne peut pas être inversé. Les pompes centrifuges, les pompes à piston, notamment les pompes de dosage et les pompes pneumatiques à double membrane (AODD), les pompes à palettes rotatives et plusieurs autres types de pompes ne permettent tout simplement pas d’inverser la direction du débit en modifiant celle du moteur.

Prenons comme exemple les pompes centrifuges, qui sont les pompes de process les plus courantes. Les flèches de rotation peuvent être moulées sur la pompe ou imprimées sur la plaque signalétique afin d’indiquer très clairement que ces pompes fonctionnent dans une seule direction de rotation et de débit. Que se passe-t-il si l’on fait fonctionner une pompe centrifuge en rotation inverse ?  Les conséquences potentielles varient selon le type et la conception de la pompe et incluent : réduction du débit et de la pression, bruit, défaillance de joint, défaillance de roulements. Si la turbine est filetée, elle peut se dégager de l’arbre et endommager la pompe.

Les pompes à piston présentent des clapets anti-retour à l’entrée et à la sortie de la chambre de fluide pour garantir que le débit se dirige dans une seule direction. Généralement, les pompes à palettes rotatives sont dotées de palettes fendues orientées vers le refoulement de la pompe afin de laisser passer le liquide derrière les palettes en vue de les prolonger. Leur débit peut parfois être inversé, mais cela nécessite d’ouvrir la pompe et de modifier la direction de chaque palette, ainsi que les soupapes de décharge intégrales installées. Les pompes à vis, notamment les pompes à cavités progressives, les pompes à 3 vis et les pompes à 2 vis synchrones, peuvent souvent fonctionner en mode inversé, mais une telle manipulation fait en sorte que le joint, normalement du côté aspiration de faible pression, subisse la pression de refoulement complète de la pompe, ce qui peut rapidement endommager le joint.

Les pompes de Viking peuvent généralement fonctionner dans deux directions

Les pompes à engrenages internes, à engrenages externes, à lobe et à piston circonférentiel (PC) de Viking peuvent généralement fonctionner dans deux directions, avec très peu d’exceptions. Lorsqu’elles sont conçues pour fonctionner dans deux directions de rotation et de débit, les capacités des pompes restent constantes quelle que soit la direction. Cela est une caractéristique unique et bénéfique de ces principes de pompage rotatif à déplacement positif.

Motifs courants de modification du sens de rotation d’une pompe

Tandis que les pompes PC, à lobe et à engrenages externes présentent généralement des orifices à 180 degrés, les pompes à engrenages internes disposent souvent d’orifices à 90 degrés, qui sont un motif courant de modification du sens de rotation de la pompe afin de s’adapter au système. Si le réservoir d’approvisionnement est à droite, il est préférable que l’orifice d’entrée ne soit pas situé sur la gauche. Des canalisations « créatives » peuvent être installées pour contourner le problème, mais la modification du sens de rotation de la pompe pour inverser les ports d’entrée et de sortie permet d’obtenir une conception de système plus claire et d’éviter des longueurs supplémentaires ou des restrictions pour les canalisations d’entrée. La pompe peut être commandée et installée dans l’un ou l’autre des sens de rotation, mais il est également possible que la pompe provienne de votre inventaire ou d’un autre service de votre site. Les modifications du sens de rotation peuvent être nécessaires pour de nombreuses raisons.

Il est important de savoir quel scénario correspond le mieux à votre pompe : 

• Une seule direction de rotation et de débit
• Deux directions de rotation et de débit (l’une d’entre elles étant la direction principale)
• Deux directions de rotation et de débit (temps plus ou moins équivalent pour les deux)
• Liste de contrôle de modification du sens de rotation

Vous devez vérifier 5 points importants avant de modifier le sens de rotation d’une pompe à engrenages internes :

1. Est-il possible d’inverser la pompe ?

Dans certains cas particuliers, les conceptions de pompes à engrenages ne peuvent pas être inversées. Avant de se lancer tête baissée dans le processus, il est utile de vérifier en premier lieu que votre pompe ne présente pas de « signaux d’alerte », qui indiquent qu’elle relève de la catégorie des pompes « monodirectionnelles ».

 Le premier « signal d’alerte » est la présence d’une flèche de rotation sur le moulage ou la plaque signalétique de la pompe. Pour les pompes Viking, les exemples courants incluent les pompes à entraînement magnétique 895 Series™ (flèche de rotation sur la plaque signalétique) ou les pompes haute vitesse de 4 po ou plus 4195 Series™ (flèche de rotation moulée sur la tête). Certaines pompes à engrenages externes Viking peuvent également présenter des flèches de rotation. Dans tous les cas, ces pompes disposent de fonctions de conception

Le deuxième « signal d’alerte » est l’observation de différences dans les tailles d’orifice. Généralement, les pompes Viking présentent des ports de taille identique, afin que l’entrée et la sortie puissent être inversées. Toutefois, certaines pompes sont dotées d’un orifice d’entrée et d’un orifice de sortie désignés. Dans ce cas, l’orifice d’entrée est toujours plus grand que l’orifice de sortie pour la même raison que ce principe est appliqué dans les pompes centrifuges (afin de mieux alimenter la pompe en liquide et d’éliminer la confusion par rapport aux ports d’entrée et de sortie).

Si aucun de ces signaux d’alerte ne s’applique à votre pompe à engrenages, vous pouvez probablement passer à la question 2.

2. La pompe dispose-t-elle d’une soupape de décharge ?

Les soupapes de surpression utilisées sur les pompes à lobes rotatifs et à piston circonférentiel Viking sont bidirectionnelles, ce qui signifie qu'elles déchargent la pression quelle que soit la direction dans laquelle l'arbre de la pompe tourne et le liquide s'écoule. Les soupapes de décharge installées sur les pompes à engrenages internes/externes et à palettes Viking sont monodirectionnelles, qu’elles soient internes ou de retour au réservoir. Elles fournissent une protection contre la surpression dans une seule direction de rotation et de débit. Toutefois, il est possible d’inverser la plupart d’entre elles, en retirant la soupape de la pompe, en modifiant l’orientation de 180° et en la réinstallant. La modification de l’orientation de la soupape est le changement le plus couramment nécessaire pour la modification de la direction du débit d’une pompe à engrenages.

 Deux points importants sont à noter :

 Premièrement, il existe quelques modèles de pompes Viking pour lesquels la soupape de décharge n’est pas un composant distinct, mais est plutôt directement intégrée dans le corps de la pompe. Nous pouvons prendre comme exemple la plus petite taille de pompe 432 Series™ et la plus petite pompe à engrenages externes, dans lesquelles la soupape est intégrée au boîtier. La direction de la protection contre la surpression ne peut pas être inversée pour ces modèles.

Deuxièmement, si une pompe peut fonctionner dans deux directions, cela signifie qu’une surpression ou une perturbation peut se produire de l’un ou l’autre des côtés de la pompe. Si la pompe fonctionne dans les deux sens, les deux côtés ont besoin d’être protégés contre la surpression. Une soupape de décharge interne Viking, qui fonctionne uniquement dans une seule direction du débit, ne peut pas être utilisée comme seul moyen de protection contre la surpression. Une soupape de décharge externe doit être ajoutée au système pour la direction inverse.

3. La pompe dispose-t-elle d’un plan de circulation ?

De nombreuses pompes présentent un plan de circulation interne ou externe. Cela comprend les trous internes ou les tuyaux externes qui acheminent le liquide pompé à travers la chambre d’étanchéité afin de faciliter la lubrification, en vue de prolonger la durée de vie du joint et des pièces de la pompe. Nous pouvons citer comme exemples courants un API Plan 11 (ou conduite de rinçage) ou un API Plan 13 (ou conduite de rétro-aspiration). Pour ces plans de circulation, une conduite est raccordée entre le joint (ou le presse-étoupe) et l’orifice de refoulement ou d’aspiration, respectivement.

 Inverser le sens de rotation de la pompe et la direction du débit inverse le débit à travers le plan de circulation, transformant un Plan 11 en Plan 13 (ou vice-versa). Pour certaines applications, l’un ou l’autre des plans API peut être acceptable et aucune modification n’est nécessaire. Pour d’autres, le plan de circulation approprié doit être utilisé. La conduite doit être retirée et remplacée en conséquence.

 Pour certains modèles, le plan de circulation est interne à la pompe et peut ou non être facile à modifier. Un exemple courant est la pompe 75 Series™, dans laquelle un trou dans l’orifice d’aspiration garantit la fraîcheur du liquide et une basse pression au niveau du joint. Pour ces pompes, le trou côté refoulement est bouché. Lors de la modification du sens de rotation, il est nécessaire de déplacer ce bouchon de l’autre côté du boîtier.

4. La pompe dispose-t-elle d’un ou de plusieurs circuits de lubrification internes ?

Certains modèles et tailles de pompes à engrenages internes et externes présentent des circuits supplémentaires pour la lubrification interne des bagues ou l’amélioration du débit derrière le rotor. Ces pompes ont pour caractéristique commune de posséder un pignon lubrifié sous pression, qui présente un trou permettant au liquide d’être approvisionné à partir du côté refoulement de la pompe et de sortir sous la bague. Cela permet de garantir que la bague et le pignon sont toujours lubrifiés, prolongeant ainsi leur durée de vie. Lors de l’inversion du sens de rotation de la pompe, le circuit de lubrification interne est également inversé. Bien qu’il fournisse tout de même une lubrification, son efficacité est quelque peu réduite. Il est préférable que le trou côté refoulement soit ouvert afin d’équilibrer la pression du pignon. Souvent, cela peut être fait en modifiant l’emplacement d’un bouchon de tuyau (bien que certains modèles et tailles disposent de clapets anti-retour qui ne nécessitent aucune modification pour changer de direction).

Bien que moins courantes, les rainures de boîtier constituent également une autre option de lubrification interne. Elles sont utilisées pour favoriser le débit derrière le rotor pour les liquides qui peuvent s’accumuler à l’arrière du boîtier. Les boîtiers à deux rainures peuvent fonctionner dans les deux directions. Les boîtiers présentant une seule rainure sont monodirectionnels et doivent être remplacés avant le changement du sens de rotation de la pompe principale. Dans certains cas, une pompe peut être adaptée lorsqu’elle fonctionne avec une rainure de rinçage (côté refoulement) ou une rainure de rétro-aspiration (côté entrée). Consultez toujours votre distributeur agréé Viking Pump avant d’effectuer cette modification.

5. Le système présente-t-il un NPSHa approprié lors du fonctionnement dans les deux directions ?

Bien qu’il soit peu courant de faire fonctionner régulièrement une pompe dans les deux sens, de nombreux clients de Viking Pump le font. Par exemple, on peut citer le retour des matériaux non utilisés d’un réservoir journalier vers le parc de réservoirs à la fin d’un processus à l’aide de la même pompe. Il est probable que la pompe soit située à proximité du réservoir source dans le parc de réservoirs en amont, et non près du réservoir journalier en aval. Cependant, lorsque la pompe est inversée, la conduite de refoulement de 50 mètres devient une conduite d’aspiration de 50 mètres, ce qui fournit probablement un NPSHa insuffisant pour éviter la cavitation sans réduire de manière significative la vitesse de la pompe. Calculez le NPSHa dans les deux directions pour déterminer si un repositionnement de la pompe à un endroit intermédiaire peut constituer une bonne solution.

Prêt pour un changement de direction

Lorsqu’elles sont correctement raccordées, la plupart des pompes Viking peuvent fonctionner dans une direction ou les deux !  Après avoir vérifié la liste ci-dessus et effectué les modifications proposées, vous serez prêt pour suivre une nouvelle direction.