La conception de la pompe à lobes rotatifs permet une durée de vie six fois supérieure

Mar 22, 2023

Une conception robuste de pompe à lobes rotatifs permet une durée de vie six fois plus élevée des pompes manipulant une barbotine céramique abrasive

Jusqu'en 2013, un fabricant de céramique allemand utilisait une pompe à vis excentrée pour le remplissage et la recirculation des réservoirs de stockage de grog et de barbotine céramique. Cependant, les pièces d'usure de cette pompe devaient être remplacées tous les trois mois en raison de la substance très visqueuse et abrasive. Pour minimiser les temps de service et permettre une production plus économique,interrupteur secteura suggéré de remplacer l'unité par une pompe spéciale à lobes rotatifs de la gamme Tornado T2.

Le T.Proc est conçu pour une longue durée de vie avec une usure minimale, de sorte qu'il peut également transporter sans problème des composés hautement abrasifs. Ceci est rendu possible par la combinaison du principe de fonctionnement et d'un appariement de matériaux spécial : au lieu de lobes en élastomère conventionnels dans un boîtier métallique, cette pompe comprend deux lobes en acier tournant dans un insert de boîtier en caoutchouc remplaçable. Cela permet d'obtenir une plus grande durabilité des composants mobiles car l'acier est moins sensible à la fatigue du matériau due aux forces dynamiques que l'élastomère plastique. De plus, l'intérieur est conçu sans espace mort afin qu'aucun résidu de glissement ne puisse adhérer. En raison de l'usure nettement réduite et de la durée de vie plus longue d'un et 1,5 an respectivement, le fabricant de céramiques a maintenant changé l'ensemble de sa production pour le Tornado T.Proc.

Le processus de production de céramique offre une gamme de processus de formage qui peuvent être classés dans les types de base de pressage, de formage plastique et de coulée. Pour la coulée de barbotine en céramique, par exemple, une suspension aqueuse est versée dans un moule poreux qui draine le liquide de la barbotine. Cela produit une couche solide, appelée calcin. La barbotine et le grog sont initialement conservés dans des réservoirs de stockage. En raison du milieu visqueux et abrasif, le fabricant de céramique allemand a utilisé une pompe à vis excentrée Nemo de Netzsch pour le remplissage et la recirculation de la barbotine céramique jusqu'en 2013. "Nous avons d'abord recommandé ce modèle au fabricant de céramique car nous avons eu des expériences très positives avec les suspensions minérales, comme le plâtre, le mortier ou l'apprêt pour béton », explique Egon Grainer, chef d'équipe Paper & Chemicals.

Cependant, en raison de l'abrasivité élevée de la barbotine transportée, il s'est avéré que les pièces d'usure - rotor et stator - devaient encore être remplacées tous les trois mois et l'étanchéité de l'arbre tous les six à huit mois. Cela entraînait de très longues périodes de service et, par conséquent, des coûts élevés. Pour augmenter l'efficacité du système, Netzsch a donc proposé de remplacer l'unité par un principe de fonctionnement différent, qui n'était pas disponible dans sa gamme de produits lorsque la pompe Nemo a été installée. Le fabricant utilise désormais le lobe rotatif T.Proc, qui est conçu pour être très robuste et avoir une longue durée de vie. La conception "Full Service in Place" de la pompe minimise également les temps d'arrêt liés à la maintenance.

"Au cœur du système se trouvent deux rotors bilobes droits qui tournent dans des directions opposées, déplaçant le fluide en douceur mais en continu de l'entrée au côté refoulement", explique Grainer. Une caractéristique de ce type de pompe est l'appariement spécial des matériaux. Alors que d'autres fabricants de pompes ont normalement des lobes en élastomère tournant dans un boîtier métallique et exposés à une charge dynamique élevée, cette unité utilise des lobes rotatifs en acier tandis que l'intérieur de la pompe est doublé d'un insert en caoutchouc.

Ceci est évité sur les pompes Tornado T2 grâce au mélange de matériaux innovant : les lobes sont fabriqués à partir d'un acier trempé particulièrement robuste et ne sont pas affectés par le mouvement de rotation, ce qui augmente nettement leur durée de vie. De plus, le métal est soumis à moins de déformation sous des températures changeantes, ce qui signifie que des tolérances plus petites peuvent être utilisées dans la production. Cela se traduit par une usure moindre et une efficacité accrue. Le revêtement de protection du boîtier en caoutchouc acrylonitrile butadiène (NBR) peut être facilement retiré en tant que pièce séparée et remplacé de manière économique. Des patins en caoutchouc vulcanisés sur les faces des lobes métalliques assurent un contact continu dur-mou, qui protège également les composants et augmente la durée de vie. Dans l'ensemble, Netzsch déclare que cela permet d'obtenir une durée de vie six fois plus longue et donc des économies substantielles pour les supports abrasifs.

Étant donné que l'action de la pompe est basée sur le déplacement, comme dans la pompe à cavité progressive précédemment utilisée, la viscosité du milieu n'est pas pertinente. La pompe peut traiter des substances de 1 mPas à 1 million de mPas. Dans le même temps, les fluctuations de pression et les forces de cisaillement sont exclues : "Ce type de pompe ne génère aucune pression sur le fluide, mais refoule simplement contre la contre-pression existante - dans ce cas, 4 ou même 5 bars", explique Grainer. La forme simple des palettes permet un large passage de billes libre pour éviter les blocages.

De plus, cette conception a une influence positive sur l'efficacité de la pompe. Grâce à la longue ligne d'étanchéité, seul un très faible reflux est généré. De plus, la géométrie interne spécialement conçue de la chambre de distribution maintient toute pulsation à un niveau très bas, assurant un flux de produit doux et continu sans turbulences. Cela permet de conserver les propriétés souhaitées de la barbotine respective. Dans le même temps, la géométrie spéciale du boîtier en liaison avec les grands passages de billes minimise en outre l'usure.

Les lobes rotatifs sont fixés à l'extérieur du boîtier avec des éléments à dégagement rapide. En conséquence, ils sont complètement lisses, n'ont pas de surfaces pour les dépôts et peuvent également être retirés et réinstallés facilement et indépendamment les uns des autres. Ils peuvent être desserrés ou serrés en quelques étapes seulement, sans outils spéciaux. Une jauge de positionnement et d'installation intégrée dans le capot avant facilite le positionnement correct dans ce processus. Les joints d'arbre sont également conçus de manière à ce que leurs surfaces de glissement soient parfaitement étanches contre la face arrière des lobes. Cela évite les espaces morts où des résidus de particules abrasives pourraient adhérer. Les joints sont préconfigurés et glissent facilement sur l'arbre avec les lobes rotatifs lors de l'assemblage. Grâce à la conception de la cartouche, différents types de joints s'intègrent dans le même espace d'installation pour s'adapter à l'évolution des besoins. "Pour le pompage du glissement, le joint d'arbre est spécialement conçu comme un joint en I avec trempe. Les surfaces de glissement en carbure de silicium sont très robustes et durables, même avec ce milieu hautement abrasif", explique Grainer.

Le concept d'entraînement innovant de la gamme se caractérise également par une longue durée de vie et de longs intervalles de maintenance. Un entraînement par courroie, denté des deux côtés, remplace le pignon de distribution qui était auparavant courant pour les pompes à lobes rotatifs. En raison de sa conception complexe, il était sujet à des dysfonctionnements et à des défauts. Contrairement à cela, la nouvelle technologie d'entraînement peut même survivre à des dommages ou à des blocages sans dommages majeurs. Dans le pire des cas, la ceinture se détachera ou se déchirera. Si cette situation se produit, seules deux vis doivent être desserrées pour retirer la courroie et la remplacer. La robustesse est également soutenue par le bon fonctionnement de l'entraînement par courroie et les faibles vibrations pendant le fonctionnement, car un contact dur-doux est toujours maintenu entre les courroies en élastomère et les engrenages métalliques. Cela permet un fonctionnement en douceur de tous les composants de la pompe. De plus, l'entraînement fonctionne entièrement sans huile, de sorte que les vidanges d'huile fastidieuses et le risque de fuites ne sont plus un problème.

La courroie double face n'est pas seulement utilisée pour la transmission des forces du moteur aux arbres, mais elle synchronise également le mouvement de rotation des lobes. Cette double fonction présente le grand avantage de simplifier considérablement la conception globale du variateur, ce qui augmente la fiabilité de fonctionnement tout en économisant de l'espace d'installation. En conjonction avec le moteur étant bridé sur le dessus de la chambre de la pompe, cela fournit l'une des pompes les plus compactes du marché. Cela permet à la pompe d'être toujours logée même dans des espaces très confinés. De plus, il n'y a pas besoin d'un stock important de pièces de rechange pour l'entraînement par courroie, ce qui permet de réduire au minimum les coûts de stockage et les temps d'arrêt.