Juin 2004 - n°89

Optimisez vos titrages complexes grâce à l’addition continue

par Fisher scientific Labosi - M. Bruno Rossi, Chef de produits

2e PARTIE (1ère partie parue dans notreédition de mai 2004)

Les différents types de pompe
Ce document ne traite que des pompes à vide grossier et vide primaire.

* Les pompes à membrane

Principe de fonctionnement
Pompes à vide et à transfert de gaz. Elles sont surtout utilisées pour maintenir un niveau de vide inférieur à la tension de vapeur d’un liquide en vase clos ou semi hermétique (filtration sur verre fritté par exemple).

Pompes à membrane
Monté sur l’arbre moteur, le couple bielle/excentrique implique à la membrane élastique un mouvement alternatif. Ce mouvement combiné avec les clapets d’aspiration et de refoulement provoque l’effet de pompage.

La chambre de compression est séparée hermétiquement de la mécanique d’entraînement par la membrane. Ainsi les pompes véhiculent les fluides sans les polluer et sans modifier leur composition chimique.
Pour pomper les gaz agressifs sans dommage, le choix des matériaux appropriés est décisif. Par exemple, KNF a doté ses pompes de têtes entièrement réalisées avec le PTFE, PDVF et FFPM.

Elles sont étanches par conception, 100% sans huile et sans entretien, ce qui en fait des appareils particulièrement polyvalents etéconomiques.

Limites d’utilisation

Comme expliqué auparavant, ce type de pompe est limité par ses capacités de production de vide (300 mb à 1 mb) et par leur conception limitant le niveau de vide à la valeur de vapeur saturante du gaz pompé . Elle reste, malgré tout, une de celles les plus utilisées en laboratoire.

Une pompe à membrane voit décroître sa capacité de vide lors de l’augmentation du débit.

Le choix d’une pompe à membrane

Tout d’abord le ratio vide/débit.
- Quelle est la quantité de vapeur générée par unité de temps (1/mn par exemple) ?
- Quelle est la pression de vapeur du liquide traité ? (c’est cet élément qui conditionnera la valeur finale de vide).
- Les vapeurs sont-elles agressives ou non ?

Autant de questions auxquelles il faut répondre pour choisir le bon modèle !

Tant que le milieu continue à générer de la vapeur, le vide ne pourra descendre. Dès l’instant où la génération de vapeur s’arrête, le niveau du système clos donnera la priorité au vide (le dédit tendant vers le minimum).

* Les pompes à piston oscillant

Elles se différencient des pompes à membrane par une courbe de descente en vide plus proche des pompes à palettes.
Leur fonction première est bien de faire le vide, mais, fonctionnant sans huile, elles sont capables de pomper des gaz humides ou corrosifs (selon revêtement interne) sans dommage.
Le vide produit varie généralement entre 200 et 10mbar.

Principe de fonctionnement

Le piston oscillant monte et descend dans un cylindre, entraîné par une bielle. L’étanchéité est assurée par un joint torique, généralement en PTFE, ayant un faible niveau de friction. Très souvent utilisées dans les systèmes semi-hermétiques comme la filtration ou les manipulations nécessitant un vide grossier avec aspiration de vapeurs humides (dessiccateurs,…).

* Les Pompes à palettes

Ces pompes sont dédiées à la production d’un vide primaire (10-4mb). Elles sont lubrifiées par de l’huile et ne doivent donc jamais être en contact avec un taux de vapeurs condensables élevé.

Principe de fonctionnement

Un rotor excentré tourne dans un stator cylindrique. Des palettes rétractables, généralement montées sur ressorts, coulissent sur la paroi du stator, lubrifiées par de l’huile. Cette rotation permet de repousser l’air entrant dans la pompe par l’orifice d’admission pour l’expulser par l’orifice de refoulement.

La " chambre " d’aspiration, par l’effet d’excentricité du rotor " s’agrandit ", provocant une forte aspiration. Puis, toujours par ce même effet, comprime le gaz jusqu’à son expulsion totale.

Si des vapeurs condensables sont présentes dans le gaz aspiré, sous l’effet de la pression interne, elles vont se dissoudre dans l’huile. La tension de vapeur de l’huile va alors être modifiée et, de ce fait limiter la capacité de vide de la pompe.
Il existe deux moyens complémentaires de limiter cet effet.

Le lest d’air

Inventé par Gaede en 1935. Il consiste, en phase de compression proprement dite, à introduire une quantité d’air exactement dosée dans la chambre de compression. Cette quantité doit être telle que le rapport de compression dans la pompe soit abaissé à un maximum de 10 :1. Les vapeurs aspirées peuvent alors être comprimées et refoulées
en même temps que l’air introduit sans que le point de condensation ne soit atteint. Dans le cas de vapeur d’eau, cette valeur critique s’appelle " pression de vapeur d’eau maximum admissible ".

Il peut être bon de faire tourner une pompe lest d’air ouvert, à pression atmosphérique, pendant une dizaine de minutes, pour dégazer l’huile et ainsi éliminer certains condensables piégés lors d’une précédente manipulation.

Le double étage

Dans une pompe bi-étagée, c’est le premier étage qui subit les plus grosses condensations. Lorsque le gaz passe dans le deuxièmeétage, il est " plus pur ".

Dans le premier étage, l’huile se trouve immanquablement en contact avec l’air atmosphérique ou les condensables. Ils se libèrent, même partiellement, empêchant la pompe de descendre à son vide maximum. Le second étage étant alimenté par de l’huile préalablement dégazée permettra d’atteindre un vide plus poussé.

Laisser tourner une pompe sans huile ou avec une huile de mauvaise qualité (saturée de condensable, vapeur d’eau ou particules solides) entraînera indubitablement la destruction de celle-ci.