Pompe à engrenages

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Les pompes à engrenages utilisent le profil combiné de deux roues dentées pour mettre un fluide en mouvement. Elles sont exclusivement utilisées avec des liquides.

On distingue deux types de pompes à engrenages : "simples" et "internes".

Pompe à engrenages simple

Principe de fonctionnement

La fonction d'une pompe est de mettre en mouvement un fluide, donc d'imposer le débit de circulation du fluide (en m3/h par exemple).

La pompe est contrôlée par un moteur (à vitesse de rotation f tours par minute), qui met en rotation un engrenage.

Cet engrenage met en mouvement le fluide qui l'entoure : chaque échancrure creuse transporte un volume ΔV de fluide.

A supposer que les paramètres des engrenages soient :

d le diamètre interne du pignon
D le diamètre externe du pignon
L la largeur du pignon
N le nombre d'échancrures du pignon

Le volume d'une échancrure est $\Delta V=L.\left({\frac {D-d}{2}}\right).{\frac {d}{2}}.\left({\frac {2\pi }{N}}\right)$

(calcul géométrique en supposant que les échancrures sont des portions d'anneau d'angle $\theta ={\frac {2\pi }{N}}$ )

A chaque tour, un volume total $V_{tour}=(2N-1)\Delta V$ est déplacé par les deux engrenages de la pompe (N échancrures par engrenage, et 1 échancrure emboîtée, qui ne contient pas de fluide). Ce volume correspond à la cylindrée de la pompe.

Le débit volumique de la pompe est donc ${\dot {V}}=(2N-1).f.\Delta V$

${\dot {V}}=L.\left({\frac {D-d}{2}}\right).d.\left({\frac {\pi }{N}}\right).(2N-1).f$

En supposant le fluide incompressible, tout le fluide est entraîné par le volume déplacé par la pompe.

Le débit de la pompe est proportionnel à la vitesse angulaire de son moteur.

Engrenage interne

Le principe des pompes à engrenages internes a été inventé par Jens Nielsen, l'un des fondateurs de Viking Pump. Il utilise un rotor et un pignon. Le rotor à denture intérieure entraîne le pignon à denture dans le corps. Quand le rotor tourne dans un sens, il entraîne le pignon créant ainsi un espace qui aspire le produit pompé à l’endroit où les dents se séparent.

Le produit pompé est déplacé entre les dents de part et d'autre d'un croissant, jusqu'à la sortie.

Les pompes à engrenages internes trouvent une application courante dans l'automobile : la pompe à huile nécessaire pour lubrifier l'ensemble des pièces frottantes du moteur, dans les fontaines à eau etc. Son avantage est d'être très silencieuse et de posséder un meilleur rendement volumétrique, surtout à bas régime de rotation.