Pompe volumétrique : fonctionnement, dimensionnement et précautions

Une pompe volumétrique emprisonne un volume de liquide dans une cavité (entre deux engrenages, deux lobes, une vis et son stator, un piston et son cylindre…), le transporte de l'aspiration au refoulement et l'expulse. Ce volume déplacé à chaque tour s'appelle la cylindrée.

Le glissement est la petite part de liquide qui repasse du refoulement vers l'aspiration par les jeux internes. Il augmente avec la pression et l'usure, et diminue quand la viscosité augmente : un liquide épais fuit moins par les jeux.

C'est la grande différence avec une pompe centrifuge : celle-ci donne de la vitesse au liquide et son débit dépend fortement de la pression du réseau. La pompe volumétrique, elle, impose son débit et subit la pression. Pour choisir entre les deux familles, voir notre comparatif pompe centrifuge ou volumétrique.

Puisque la pompe continue de pousser le même volume, la pression monte tant que le circuit résiste. Si le refoulement est fermé ou bouché (vanne fermée par erreur, filtre colmaté, produit qui fige), la pression grimpe jusqu'à la rupture : tuyauterie, joints, carter de pompe, ou moteur qui disjoncte.

D'où deux obligations :

• Une soupape de sécurité (ou de décharge), intégrée à la pompe ou montée en dérivation au refoulement, réglée au-dessus de la pression de service et en dessous de la pression admissible du circuit. Elle renvoie le liquide vers l'aspiration ou la cuve.

• Pas de régulation par vanne au refoulement, contrairement aux pompes centrifuges.

Les soupapes intégrées sont prévues pour protéger la pompe sur de courtes durées : si le liquide y recircule longtemps, il s'échauffe. En fonctionnement prolongé, la dérivation doit renvoyer à la cuve.

1. Le débit — il fixe la cylindrée et la vitesse.

2. La pression différentielle — pression au refoulement moins pression à l'aspiration, en bar. Elle comprend les pertes de charge, souvent élevées avec un liquide visqueux.

3. La viscosité — c'est le paramètre décisif. Plus le liquide est épais, plus il faut tourner lentement pour laisser les cavités se remplir à l'aspiration. On choisit alors une pompe de plus grande cylindrée tournant moins vite.

4. Les conditions d'aspiration — comme pour une pompe centrifuge, la pression à l'aspiration doit rester suffisante (on parle de NPIP, l'équivalent du NPSH). Avec les liquides visqueux, des pertes de charge d'aspiration importantes peuvent faire caviter la pompe.

5. Les particules et la sensibilité au cisaillement — elles orientent vers une technologie (lobes, vis excentrée, membrane) plutôt qu'une autre.

La puissance se calcule directement à partir de la pression :

Exemple : 10 m³/h sous 8 bar avec un rendement global de 70 % → 10 × 8 / (36 × 0,7) ≈ 3,2 kW à l'arbre. On ajoute une marge, et on vérifie la puissance à la pression de tarage de la soupape.

Le débit étant proportionnel à la vitesse, le réglage naturel passe par un variateur de fréquence ou un motoréducteur à vitesse variable : diviser la vitesse par deux divise le débit par deux, à pression égale.

C'est ce qui rend les pompes volumétriques précieuses pour le dosage et le transfert à débit précis. Attention toutefois :

• À très basse vitesse, le glissement prend une part plus importante du débit (surtout en liquide peu visqueux) : le débit n'est plus tout à fait proportionnel.
• Le moteur doit être ventilé correctement à basse vitesse (ventilation forcée si nécessaire), car le couple reste élevé : contrairement à une pompe centrifuge, une pompe volumétrique demande à peu près le même couple quelle que soit la vitesse, à pression égale.

La régulation par dérivation (bypass vers la cuve) est possible, mais elle gaspille de l'énergie.

• Liquides visqueux — huiles, mélasses, colles, peintures, chocolat, boues épaissies : là où une pompe centrifuge perd tout son rendement.
• Auto-amorçage — la plupart des pompes volumétriques aspirent l'air de leur conduite et s'amorcent seules (dans les limites indiquées par le fabricant).
• Produits fragiles ou cisaillables — lobes et vis excentrée transportent le liquide sans le brasser : fruits en morceaux, émulsions, polymères.
• Débit précis et indépendant de la pression — dosage, remplissage, injection de réactifs.
• Fortes pressions à petit débit — pompes à piston.

Pour le détail des technologies, voir nos guides pompes à vis excentrée Seepex et pompes à lobes Vogelsang.

• Vis excentrée : le stator en élastomère s'use avec les abrasifs et ne supporte pas la marche à sec, même quelques secondes. Une protection contre la marche à sec est fortement recommandée.
• Lobes : usure des lobes et du corps, qui augmente les jeux et donc le glissement.
• Engrenages : usure des dentures et paliers, surtout avec des liquides peu lubrifiants.
• Membrane : la membrane finit par se fatiguer ; sa rupture peut mettre le liquide en contact avec l'air moteur.

Le signe d'usure classique : à vitesse égale, le débit baisse, surtout à haute pression. C'est le glissement qui augmente.

Nous sélectionnons la technologie volumétrique adaptée à votre liquide (viscosité, abrasifs, température, débit, pression) et assurons la maintenance en atelier : remplacement de stators et rotors, lobes, garnitures et soupapes.

Décrivez-nous votre liquide et votre besoin via le formulaire de devis, ou appelez le 01 34 40 13 30.