Le gaz est la propriété du fluide que la plupart des cahiers des charges de pompe oublient, et c'est celle qui arrête une pompe net. Un liquide qui transporte du gaz — sous forme de bulles libres entraînées dans l'écoulement, de gaz dissous qui se libère quand la pression d'aspiration chute, ou de gaz que le fluide produit lui-même en dégazant — ne se comporte pas comme le liquide propre que suppose une courbe de pompe. Le condensat qui sort d'un réseau vapeur près de son point d'ébullition, un fluide frigorigène sous sa propre pression de vapeur, le GPL et les carburants légers, un solvant volatil à son point d'éclair, l'hypochlorite de sodium qui se décompose en oxygène dans la cuve : tous arrivent à l'aspiration de la pompe en transportant du gaz. Faites passer cela dans une pompe centrifuge standard et le gaz s'accumule à l'ouïe de la roue, la pompe perd de la hauteur, et passé quelques pour cent en volume elle se bloque par le gaz et cesse de refouler. Cette page explique comment les pompes périphériques régénératrices (vortex) et à entraînement magnétique sans garniture d'Aulank déplacent des fluides gazeux, dégazants et diphasiques sans perdre l'amorçage — et elle est franche sur les deux extrémités du domaine, le microdosage et le véritable multiphasique, où c'est une autre pompe qui fait le travail.
Pourquoi les fluides gazeux, dégazants et diphasiques mettent en échec les pompes standard
Une pompe centrifuge est conçue pour déplacer un liquide continu et sans gaz, et le gaz la met en défaut d'une manière bien précise. Il est utile de décomposer le problème :
● Le gaz entraîné, le gaz dissous et le gaz de dégazage sont trois sources différentes. Le gaz entraîné, ce sont des bulles libres que le liquide transporte déjà — d'une ligne d'aspiration qui fuit, d'une cuve qui forme un vortex ou d'une étape du procédé qui bat de l'air. Le gaz dissous reste invisible jusqu'à ce que la pression chute à l'aspiration et qu'il sorte de solution, comme le CO2 quitte un soda. Le dégazage, c'est du gaz que le fluide génère lui-même : l'hypochlorite de sodium et le peroxyde d'hydrogène se décomposent avec le temps et libèrent de l'oxygène, et plus ils sont chauds et concentrés, plus ils dégazent vite. La pompe voit le même résultat dans les trois cas — du gaz là où elle attendait du liquide.
● Le gaz s'accumule à l'ouïe de la roue et bloque la pompe. La roue en tournant projette le liquide plus dense vers l'extérieur et le gaz plus léger migre vers le centre à basse pression. Une roue standard ne tolère que quelques pour cent de gaz en volume avant que les performances chutent ; des corrections sont nécessaires à partir d'environ deux pour cent, et lorsque la poche de gaz à l'ouïe atteint la plage d'environ quatre à dix pour cent, la pompe se bloque par le gaz — la bulle empêche le liquide d'entrer et le débit s'arrête.
● Perte de hauteur et de rendement bien avant le blocage. Le gaz est compressible, donc même en deçà du point de blocage, chaque pour cent de gaz signifie moins de hauteur et moins de débit que ne le promet la courbe. Sur un service qui tourne déjà près de sa limite, un peu de gaz entraîné suffit à manquer l'objectif.
● Ce n'est pas la même chose que la cavitation. La cavitation forme des bulles de vapeur quand la pression d'aspiration tombe sous la pression de vapeur du fluide, et ces bulles implosent quand la pression remonte dans la pompe, érodant la roue. Le gaz entraîné est incondensable — il ne s'effondre pas, donc il ne martelle pas le métal comme la cavitation, mais il fait quand même perdre de la hauteur et bloque la pompe par le gaz. Un fluide volatil près de son point d'ébullition peut subir les deux à la fois, et c'est pourquoi nous vérifions ensemble la pression de vapeur et le NPSH ; notre guide de la cavitation couvre ces marges.
● Perte d'amorçage et risque de marche à sec. Quand une pompe se bloque par le gaz, elle cesse de déplacer le liquide, et une pompe laissée en marche contre un blocage gazeux peut tourner à sec et surchauffer. Sur un fluide dangereux, l'opérateur est alors contraint de purger le corps de pompe à la main — une corvée routinière et désagréable sur une ligne d'eau de Javel.
L'approche Aulank : hydraulique périphérique régénératrice et confinement sans garniture
Notre réponse à un fluide gazeux est de choisir un principe de pompage qui entraîne le gaz avec le liquide au lieu de le séparer, et de confiner la pompe hermétiquement quand le fluide est en plus dangereux. C'est pour cela que sont conçues nos pompes vortex :
● L'hydraulique périphérique régénératrice entraîne le gaz. Une roue régénératrice (périphérique) fait circuler le liquide de façon répétée entre ses aubes et un canal latéral tout au long du corps, et cette recirculation maintient le gaz entraîné mêlé au liquide et le fait traverser la pompe au lieu de le laisser se séparer et s'accumuler à l'ouïe. Cette classe de pompe entraîne une fraction de gaz bien plus grande qu'une centrifuge simple — les conceptions à turbine régénératrice et à canal latéral gèrent bien le gaz entraîné, jusqu'à près de la moitié en volume dans la bonne configuration — de sorte qu'elle continue de pomper là où une roue standard se bloquerait.
● Auto-amorçante et faible NPSH. La même recirculation rend la pompe auto-amorçante : elle chasse le gaz de la ligne d'aspiration et élève le liquide sans amorçage manuel à chaque démarrage, et elle fonctionne à faible NPSH, si bien qu'elle peut aspirer un fluide volatil près de son point d'ébullition, ou vider une cuve jusqu'à un niveau bas, sans caviter. C'est exactement ce dont ont besoin le condensat, les fluides frigorigènes et les fluides sous leur propre pression de vapeur.
● Hauteur élevée à débit faible à modéré. Une pompe périphérique régénératrice fournit une hauteur élevée à débit modéré en un seul étage, ce qui est le service que réclament en réalité la plupart des transferts et circulations de fluides gazeux — une livraison stable et à haute pression d'un volume modéré, plutôt qu'un gros débit.
● Confinement sans garniture là où c'est dangereux. Les produits qui dégazent comme l'hypochlorite sont corrosifs, et les solvants volatils, le GPL et les carburants légers sont inflammables — aucun ne doit fuir. Nos pompes vortex magnétiques et à rotor noyé entraînent la roue à travers une chemise de confinement statique sans garniture d'arbre, si bien qu'il n'y a pas de garniture qu'un fluide gazeux et agressif puisse attaquer ni de chemin de fuite. C'est le même principe zéro fuite que derrière nos pompes sans fuite, appliqué aux fluides qui transportent du gaz.
Il vaut la peine d'énoncer clairement les limites. L'injection à très faible débit d'un désinfectant qui dégaze — quelques litres par jour d'hypochlorite de sodium dans une conduite d'eau — relève de la pompe doseuse, où une pompe doseuse péristaltique ou à membrane avec purge automatique de gaz garde l'amorçage à travers le gaz à des débits qu'une pompe de transfert ne peut pas. Un véritable écoulement multiphasique riche en gaz, du type que produit un puits de pétrole, exige des équipements conçus pour le service multiphasique. Et un gaz liquéfié très froid comme l'azote liquide est un service cryogénique à part. Aulank fournit des pompes vortex et à entraînement magnétique pour transférer et faire circuler des fluides gazeux, dégazants et proches de l'ébullition ; un microdosage, un vrai puits multiphasique ou un gaz cryogénique appelle une autre pompe.
Types de pompes et principes de fonctionnement
Pompes vortex magnétiques (MDW, MDH, MDS) — fluides gazeux dangereux et volatils
Quand le fluide gazeux est corrosif, toxique ou inflammable, le confinement passe d'abord. Les pompes vortex magnétiques MDW, MDH et MDS associent l'hydraulique régénératrice auto-amorçante qui entraîne le gaz à un entraînement magnétique sans garniture — pas de traversée d'arbre, pas de garniture qui puisse fuir. Ce sont les pompes pour transférer ou faire circuler un produit chimique qui dégaze, un solvant volatil ou un fluide frigorigène quand le fluide doit rester dans le corps. La série MDW est celle qu'Aulank a fournie pour des services de liquide fluoré à basse température et de refroidisseurs en semi-conducteurs, où un fluide de refroidissement volatil doit circuler sans chemin de fuite.
Pompes vortex à rotor noyé (PWH-PWD-PWM, MDP) — circulation étanche à haute hauteur
Les pompes vortex à rotor noyé PWH-PWD-PWM et la pompe vortex à rotor noyé à aimants permanents MDP transposent la même hydraulique régénératrice dans une construction à moteur chemisé, le rotor tournant dans le fluide pompé et le moteur isolé de l'atmosphère. C'est un ensemble compact et entièrement confiné pour la circulation à haute hauteur d'un fluide gazeux ou volatil en boucle fermée — circuits de régulation thermique, de refroidissement et de produits chimiques légers où l'espace est réduit et le zéro fuite exigé.
Où se placent les pompes à palettes et à engrenages
Une pompe volumétrique déplace un volume fixe par tour et peut transporter un fluide avec un peu de gaz entraîné sans perdre l'amorçage, donc une pompe à palettes ou à engrenages à entraînement magnétique est une option quand le fluide gazeux est aussi peu lubrifiant ou doit être livré à un débit stable et indépendant de la pression — un solvant volatil ou un carburant léger, par exemple. Pour le tableau complet des fluides légers et volatils, notre page des fluides de basse viscosité couvre ce domaine ; quand l'essentiel est le zéro émission fugitive, la page des pompes sans fuite traite le confinement directement. Les options de type et de matériau couvrent la gamme des pompes volumétriques.
La limite honnête — microdosage et véritable multiphasique
Pour l'injection chimique à très faible débit qui dégaze — doser de l'hypochlorite de sodium ou du peroxyde d'hydrogène dans un flux d'eau à quelques litres par jour — le bon choix est une pompe doseuse péristaltique ou à membrane avec purge automatique de gaz, car elle garde l'amorçage à travers le gaz à des débits de dosage qu'une pompe de transfert ne peut pas. Un écoulement multiphasique à forte fraction de gaz exige des équipements conçus pour le service multiphasique. Aulank vous dira franchement quand un service relève de l'une de ces deux zones, plutôt que de vous vendre une pompe qui ne gardera pas l'amorçage.
Où le pompage avec gestion du gaz résout un vrai problème
Les fluides gazeux, dégazants et proches de l'ébullition traversent une large part des industries de procédé :
● Récupération et retour de condensat. Aspirer du condensat chaud d'un réseau vapeur, où le liquide est près de son point d'ébullition et se vaporise dès que la pression d'aspiration baisse — une pompe à faible NPSH et tolérante au gaz garde l'amorçage là où une centrifuge standard se bloque par la vapeur.
● Circulation de fluide frigorigène. Déplacer des fluides frigorigènes et d'autres fluides caloporteurs volatils qui tournent près de leur point d'ébullition et transportent de la vapeur, où la pompe doit tolérer le gaz sans caler.
● Transfert de GPL et de carburants légers. Transférer du GPL, du propane et des carburants légers sous leur propre pression de vapeur, où le fluide se vaporise dès que la pression d'aspiration chute et où une pompe auto-amorçante à faible NPSH le maintient en mouvement.
● Transfert de solvants volatils. Manipuler acétone, alcools et diluants près de leur point d'éclair — légers et volatils, avec vapeur entraînée et exigence de zéro fuite à la fois.
● Transfert de produits chimiques qui dégazent. Transférer hypochlorite de sodium, peroxyde d'hydrogène et produits similaires qui se décomposent et libèrent du gaz dans la ligne — une pompe sans garniture qui entraîne le gaz les déplace au débit de transfert sans la purge constante qu'exige une pompe mal choisie.
● Vidange et assechement de cuves. Descendre un fluide volatil jusqu'à un niveau de cuve bas, où le niveau qui baisse aspire du gaz à l'aspiration et où une pompe ordinaire perd l'amorçage avant que la cuve soit vide.
Associer la pompe au service gazeux ou diphasique
Comme point de départ, le comportement du gaz du fluide et l'exigence d'émission désignent la pompe — y compris les cas honnêtes qui sortent du domaine d'une pompe vortex :
| Fluide ou service | Caractère du fluide | Exigence clé | Pompe recommandée |
| Transfert de condensat / proche ébullition | Pression de vapeur élevée, se vaporise à l'aspiration | Faible NPSH, garde l'amorçage, entraîne la vapeur | Pompe vortex magnétique ou à rotor noyé |
| Circulation de frigorigène / caloporteur volatil | Volatil, vapeur entraînée, sans fuite | Tolérance au gaz + confinement sans garniture | Vortex magnétique MDW / MDH / MDS |
| Transfert de GPL / carburant léger | Léger, sous sa propre pression de vapeur | Auto-amorçante, faible NPSH, gestion du gaz | Pompe périphérique régénératrice (vortex) |
| Transfert de produits qui dégazent (hypochlorite, peroxyde) | Corrosif, génère du gaz avec le temps | Confinement sans garniture + entraînement du gaz | Pompe vortex magnétique / à rotor noyé |
| Dosage à faible débit d'un fluide qui dégaze | Dégaze au débit de dosage | Garde l'amorçage à très faible débit | Pompe doseuse péristaltique / à membrane avec purge (hors domaine vortex) |
| Écoulement multiphasique à forte fraction de gaz | GVF très élevée, vrai diphasique | Gestion multiphasique | Équipement multiphasique spécialisé (hors domaine vortex) |
Le tableau indique un premier choix ; la sélection finale dépend de la fraction de gaz en volume, de la pression de vapeur face à la hauteur d'aspiration disponible, du fait que le gaz soit entraîné, dissous ou généré par dégazage, et de la nécessité de confiner le fluide.
Critères de sélection clés
Quand vous spécifiez une pompe pour un fluide gazeux ou diphasique, les paramètres qui décident si elle fonctionne et garde l'amorçage sont :
● Fraction de gaz en volume (GVF). La quantité de gaz que l'écoulement transporte réellement, car elle détermine si une centrifuge standard est seulement envisageable, si une pompe vortex à gestion du gaz convient, ou si le service est un travail multiphasique.
● Origine du gaz. Selon que le gaz est entraîné, dissous et libéré à l'aspiration, ou généré par dégazage — le dégazage empire avec la température et la concentration et continue de produire du gaz dans la ligne, donc la pompe doit entraîner le gaz en continu, pas seulement chasser une poche initiale.
● Pression de vapeur et NPSH. La pression de vapeur du fluide face à la pression d'aspiration disponible, qui décide de la vaporisation et de la libération de gaz à prévoir et du NPSH à atteindre. Quand la cavitation est le risque déterminant, voyez notre guide de la cavitation.
● Confinement. Selon que le fluide est assez corrosif, toxique ou inflammable pour exiger une pompe sans garniture à entraînement magnétique ou à rotor noyé, ou qu'une pompe à garniture suffise.
● Transfert ou microdosage. Selon que le travail consiste à transférer ou faire circuler un vrai débit — où convient une pompe vortex — ou à injecter un filet qui dégaze, où il faut une pompe doseuse.
● Température. Selon que le fluide est un condensat chaud ou un fluide frigorigène froid, car la plateforme de pompe et les matériaux doivent convenir à la température autant qu'au gaz.
● Abrasifs et marche à sec. Selon que le fluide transporte des solides, qui excluent les jeux serrés d'une pompe périphérique régénératrice, et que le service puisse mettre l'aspiration à sec — une pompe auto-amorçante chasse le gaz mais dépend encore du liquide pour se refroidir, donc un risque de marche à sec exige une protection de niveau bas.
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