Dossier Technique Pompe Doseuse

Dossier technique Pompe doseuse

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Pompe doseuse

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Sciences Industrielles pour l’Ingénieur

S. Génouël

11/02/2011


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1) NOTIONS SUR LES POMPES EN GÉNÉRAL. ..............................................................3 11) FONCTION................................................................................................................................. 3 12) TYPOLOGIE............................................................................................................................... 3 13) DIFFÉRENTES CARACTÉRISTIQUES D ’UNE POMPE. ...................................................................... 4 La cylindrée. .................................................................................................................................... 4 Débit instantané............................................................................................................................... 4 Débit horaire ou débit moyen. ......................................................................................................... 4

2) NOTIONS SUR LES POMPES DOSEUSES EN GÉNÉRAL. ......................................... 5 21) POMPE DOSEUSE = POMPE + DOSEUR. ...................................................................................... 5 22) CONTEXTES D'UTILISATION. ....................................................................................................... 5

3) PRÉSENTATION DE LA MAQUETTE DIDACTISÉE DU LABORATOIRE....................6 31) CONSTITUTION.......................................................................................................................... 6 32) PRISE EN MAIN DE LA MAQUETTE . .............................................................................................. 7 33) CARACTÉRISTIQUES DES ÉLÉMENTS CONSTITUTIFS . ................................................................... 7

4) LA POMPE DOSEUSE DOSAPRO MILTON ROY SÉRIE F..........................................8 41) CONSTITUTION.......................................................................................................................... 8 42) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT. ............................................................................................... 9

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1) Notions sur les pompes en général. 11) Fonction. Elles permettent le plus souvent de transformer l'énergie mécanique (provenant d'un moteur électrique) en énergie hydraulique afin : - de faire passer un liquide d'un niveau à un autre niveau plus élevé (pompe de transfert), - ou d'augmenter la pression d’un fluide.

Les pompes se classent donc dans la catégorie des actionneurs (convertisseur d’énergie). Le fluide peut être : - recyclé dans un circuit fermé (pompe à huile de voiture), - renouvelé dans un circuit ouvert (pompage d'eau par exemple).

12) Typologie. Les pompes sont classées en deux catégories principales :  celles dont le déplacement du liquide est obtenu en agissant sur la vitesse du liquide. Elles sont dites « centrifuges ». Elles sont utilisées dans les transmissions dans le domaine automobile. Elles entraînent des turbines centripètes. 

celles dont le déplacement du liquide est obtenu en faisant varier, par un moyen mécanique, le volume d’une cavité. Elles sont dites « volumétriques ». La variation de volume est créée par le déplacement d’un ensemble mobile selon un mouvement de : - Translation rectiligne alternative pour les pompes alternatives, - Rotation continue pour les pompes rotatives. centrifuges

alternatives Pompes

volumétriques rotatives

- à piston + membrane - à piston oscillant - à pistons axiaux et plateau tournant - à pistons axiaux et barillet tournant - à pistons radiaux en ligne - à pistons radiaux en étoile - à palettes - à lobes - à engrenage - à vis - péristaltique

NB : Dans les pompes volumétriques, on distingue enfin les pompes générant une cylindrée fixe (constante), de celles générant une cylindrée ajustable, par réglage mécanique (ex : course du piston).  Regarder SEULEMENT le diaporama situé dans le répertoire SII Elève / Dossier ressource / Pompes et compresseurs. MPSI-PCSI


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13) Différentes caractéristiques d’une pompe. Les caractéristiques d'une pompe sont le débit et la pression. Plus le niveau sera élevé plus la pression devra être importante.

La cylindrée.

C’est le volume de fluide déplacé (admis ou refoulé) par la pompe au cours d’un cycle. Pour la pompe doseuse qui fait l’objet de ce TP, la cylindrée est égale au produit de la section du piston (S) par sa course (d : amplitude de déplacement) : Cyl  S.d .

Débit instantané.

C’est le volume de fluide refoulé par unité de temps. Celui-ci dépend peu de la contre-pression au refoulement. Qins tan tan é ( t )  v( t ).S pour v( t )  0 où v(t) représente la vitesse du piston et S sa section.  pour v( t )  0  Qins tan tan é ( t )  0

Débit horaire ou débit moyen.

Débit horaire = Cylindrée * nombre de cycles dans l’heure

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2) Notions sur les pompes doseuses en général. 21) Pompe doseuse = pompe + doseur. La pompe doseuse est à la fois une pompe et un doseur : elle transfère un liquide et le dose en même temps.

22) Contextes d'utilisation. Aujourd'hui, il n'existe pas une industrie où il ne soit nécessaire de doser avec précision des réactifs de toute nature. Chaque jour, des milliers d'entreprises élaborent et produisent des biens qui font appel aux techniques de dosage très diverses dans des domaines d'activité les plus variés :  production d'eau potable,  traitement des eaux (épuration des effluents urbains ou industriels, piscines),  arrosage avec des fertilisants contrôlés (dans l'agriculture, l'horticulture),  dosage de produits (industries agro-alimentaire, chimique et pétrochimie, papetière, pharmaceutique et cosmétique…),  etc. Les fluides ainsi dosés ont des caractéristiques extrêmement diverses. Ils peuvent être couramment :  corrosifs, toxiques, radioactifs,  visqueux, chargés de particules solides, abrasifs,  chauds, stériles,  alimentaires... Les débits et les pressions de refoulement varient aussi selon les utilisations :  0,4 millilitre/minute pour alimenter un oranger dans une plantation,  30000 litres/heure pour refroidir un réacteur nucléaire,  avec des pressions jusqu'à plus de 600 bars.

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3) Présentation de la maquette didactisée du laboratoire. 31) Constitution. Le système de dosage a été placé dans un environnement qui permet son fonctionnement "en circuit fermé" : Il est principalement constitué de :  une pompe doseuse DOSAPRO MILTON ROY série F200 (1)  un bac réservoir de 60 litres (2)  une vanne d’isolement (4) permettant de séparer le réservoir de l’éprouvette graduée (3) et donc d’utiliser l’éprouvette pour une mesure de débit  une vanne de vidange (16)  un vernier de réglage (10) permettant de régler le débit de 0% à 100% du débit nominal  un capteur de déplacement (8) qui permet de connaître la position du piston de la pompe  un capteur de pression (9) pour mesurer la pression de refoulement  un manomètre (6) pour une lecture rapide de cette pression de refoulement  un ballon amortisseur (5) qui permet d’atténuer les pulsations de débit et de pression (il lisse la courbe sinusoïdale du débit et de la pression)  une soupape de retenue réglable (7) qui permet de faire varier la pression dans le circuit de refoulement : ceci simule une charge résistante ou un récepteur dans le circuit  une armoire de commande (11) sur laquelle on trouve :  un ampèremètre et un voltmètre à aiguille (12) sur le circuit d'alimentation du moteur  un interrupteur général (13)  un bouton de mise en marche (14)  un bouton coup de poing d’arrêt (15)

6 2 7 9 5 11

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32) Prise en main de la maquette. Recommandations avant chaque démarrage :

 Ouvrir la vanne (4), c'est-à-dire : mettre la poignée horizontalement, pour que la pompe puisse aspirer dans le réservoir.  Détarer la soupape de retenue (7) : c’est à dire dévisser complètement tout en levant la collerette rouge jusqu’à ce que le manomètre indique 0 bar. Cela évite les démarrages en pleine charge !  Ne tourner le vernier que lorsque la pompe fonctionne !!!! Recommandations lorsque la pompe fonctionnera :

 Ne pas descendre le vernier en dessous de 20% (voir figure page suivante, pour savoir où se situe l'indicateur de %).

 Repérer TOUS LES ELEMENTS constituant la maquette, ainsi que leur fonction.  Valider avec le professeur.  Mettre sous tension l’armoire de commande à l’aide de l’interrupteur (13).  Mettre en route la moto-pompe en basculant le bouton de mise en marche (14).  Pour arrêter, appuyer sur le bouton coup de poing d’arrêt (15).

33) Caractéristiques des éléments constitutifs. Pression max. : 8 bars (relatif) Cadence : 144 coups/min Vitesse de rot. Moteur : 1440 tr/min Rapport de réduction : 10 Course du piston : 8 mm Puissance moteur : 0,37 kW Hauteur max. d’aspiration : 2,5 m Prégonflage ballon : 0,6 (en % de la pression de refoulement) Débit : 240 I/h (2 bar) / 230 I/h (pression max.) Pression max. aspiration : 1 bar Vol. ballon aspiration/refoulement : 1l/0,5l

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4) La pompe doseuse DOSAPRO MILTON ROY série F. 41) Constitution. La pompe doseuse étudiée ici est constituée : - d'un moteur électrique (dispositif d'entraînement), - d'un réducteur roue et vis sans fin (roue creuse (052A) et vis sans fin (052)), - d'un système de transformation de mouvement de rotation continue, en mouvement de translation alternative (roue creuse (52A), noix (037) et crosse (012)), - d'un dispositif de réglage de la cylindrée (came (023), goupille (068) et ressort (080)), - d'un piston (10) et membrane (M), - de clapets d’aspiration et de refoulement.

Moteur électrique

Ressort 80 Goupille (Butée de piston) 68

Clapet de refoulement

Came 23

Indicateur de %

Roue creuse 52A

Vis sans fin 52

Noix 37

Membrane M Crosse 12 Clapet d'aspiration MPSI-PCSI

Piston 10


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42) Principe de fonctionnement.  Regarder les vidéos situées dans le répertoire SII Elève / Dossier technique / Pompe doseuse Doshydro.  Manipuler le système de transformation de mouvement démonté (roue creuse (52A), noix (037) et crosse (012)) situé sur la table à coté de la maquette.

Le couple roue creuse (052A) / vis sans fin (052) entraîne, par l'intermédiaire de l'excentrique de la roue, la noix parallélépipédique (037). Cette dernière anime la crosse (012) d’un mouvement de translation alternative. Ce mouvement est en partie transmis au piston (010). Le réglage de la course est assuré par l'intermédiaire d'une came (023). Phase d'aspiration :

La crosse (012), ayant une course fixe, entraîne la membrane (M) par l'intermédiaire du piston (010) jusqu'au contact de la goupille (068) avec la came (023). Le piston (010) est alors arrêté. La crosse continue sa course, en comprimant le ressort (080), jusqu'au point mort arrière. Le contact entre la goupille (068) et la came (023) est maintenu par le ressort (080). Phase de refoulement :

La crosse (012) avance jusqu'à venir en butée avec le piston (010), entraînant alors la membrane vers le point mort avant. Exemple : Pour un réglage de 66% du débit, la membrane effectue uniquement les 2/3 de la course de la crosse.

F Membrane

y x

D O A

E

x z Remarquer le positionnement du plan de coupe A-A ci-contre, ainsi que la coupe A-A ci-dessus qui en découle ! MPSI-PCSI


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Nomenclature.

439A 439 438 C 438 B 438 A 438 435 D 435 C 435 B 435 A 435 434 H 434 F 434 E 434 D 434 C 434 B 434 A 434 432 D 432 C 432 B 432 A 432 431 81 80 72 68 A 68 55 A 55 53 52 A 52 37 25 A 25 23 12 10 04 Repère

1 1 2 1 1 2 1 1 4 4 1 2 1 4 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Nb

Vis de maintien Roulement à double rangées de billes Joint à lèvres Joint torique Joint torique Joint d’étanchéité Vis d’arrêt du roulement Vis d’assemblage Vis d’assemblage Vis d’assemblage Goujon Frein d’arrêt Rondelle d’appui Rondelle d’appui Rondelle Rondelle d’appui du ressort Rondelle d’appui Anneau élastique Anneau élastique Vis de freinage Bouchon de vidange Capuchon de vis Bouchon de niveau d’huile Bouchon de remplissage Pion d’arrêt en rotation Corps de doseur Ressort de compression Corps entretoise Axe Goupille - Butée de piston Bouton de réglage de la course Bague de verrouillage du bouton de réglage de course Couvercle du bouton de réglage de la course Roue creuse Vis Noix Joint plat Joint plat Came Crosse Piston Doigt de verrouillage Désignation

Système de dosage DOSHYDRO POMPE F ENSEMBLE MECANIQUE La représentation 3D de ce système est donnée dans le répertoire SII Élève / Dossier technique.  Ouvrir le fichier « Pompe doseuse Doshydro ». pour retrouver les différentes vues du dessin d’ensemble page précédente.  Utiliser l’outil « coupe »  Utiliser les outils d’affichage si cela est nécessaire :  Cacher ou rendre transparente certaines pièces en cliquant droit sur celles-ci.

(Pour les remontrer, il faut cliquer droit sur la pièce dans l’arbre de création

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