Les pompes (Sciences & Techniques)

« cinq mètres de diamètre entraînant deux pompes à piston immergées dans la Seine.

Appelé pompe de la Samaritaine (nom qu'arepris le grand magasin de la rive droite), ce dispositif délivrait près de 700 m3 d'eau par jour, soit 700000 litres. La pompe à piston est aussi utilisée pour la circulation de l'air, son application la plus connue étant la pompe à bicyclette.

Enpoussant le piston, l'opérateur refoule de l'air dans le pneu, qui y est maintenu par une valve se refermant en fin de cycle.

Lors dumouvement de retour du piston, une valve d'admission s'ouvre pour laisser une nouvelle dose d'air atmosphérique remplir lecylindre, quelques centimètres cubes d'air sont alors injectés dans le pneu au cours du cycle suivant. Ces pompes sont dites à simple effet, un seul mouvement de refoulement ayant lieu lors de chaque cycle.

Une amélioration duprincipe est la pompe à double effet : le fluide à faire circuler pénètre dans le cylindre des deux côtés du piston.

Grâce à unsystème plus complexe de valves et de soupapes, le fluide est alors refoulé à chaque demi-course du piston, dans les deux sensdu va-et-vient. La pompe à membrane Dans les pompes à pistons ordinaires, le fluide à pomper est en contact direct avec les parties mécaniques du système : s'il s'agitd'air ou d'eau pure, ce contact n'est pas problématique ; en revanche, il l'est beaucoup plus s'il s'agit d'eaux boueuses pouvantobstruer les soupapes ou gripper le piston, ou si l'on est en présence de fluides acides ou salins pouvant attaquer les piècesmétalliques du mécanisme.

La pompe à membrane résout le problème au moyen d'un diaphragme souple : le liquide est admisd'un côté du diaphragme, un piston lui étant accolé de l'autre côté de la séparation.

Le mouvement de va-et-vient du pistonbombe puis distend la membrane, créant de l'autre côté le cycle de refoulement et d'aspiration du fluide.

Étanche, le diaphragmeempêche le contact du fluide sale ou corrosif avec le piston.Néanmoins, le fluide reste toujours en contact direct avec les valveset les soupapes, qui constituent les pièces fragiles du système. Ces pompes, qui utilisent donc la variation de volume produite par la déformation d'une membrane souple placée à l'intérieur d'uncorps de pompe, servent notamment pour le transfert de carburants, d'acides ou de boue. La pompe péristaltique Tous les problèmes de contamination sont résolus avec la pompe péristaltique, une invention d'une simplicité étonnante mais toutà fait récente : dans ce système, le tuyau flexible transportant le fluide - il peut être en caoutchouc ou en matière synthétique - estpressé tour à tour par les trois galets d'une roue en rotation. Le mouvement de refoulement obtenu est comparable à celui d'un tube dentrifice que l'on presse successivement sur toute salongueur avec les doigts, ou encore au mouvement de contraction musculaire des intestins.

Dans une telle pompe, le fluide estrefoulé dans le sens du mouvement des galets, le tube reprenant sa forme initiale après chaque écrasement, ce qui a pour effetd'aspirer le fluide en amont. Outre la fluidité du mouvement, le principal avantage de la pompe péristaltique est l'absence de contact du fluide, entièrementrenfermé dans son tube en caoutchouc, avec les pièces mécaniques.

Ce n'est donc pas un hasard si ce système a trouvé desapplications dans de très nombreux domaines sensibles, et notamment en chirurgie : coeurs et poumons artificiels utilisent despompes péristaltiques. La pompe centrifuge Le mouvement rotatif est utilisé de façon plus directe dans les pompes axiales et les pompes centrifuges.

Les pompes axiales sontde simples turbines en rotation dans un conduit : l'eau en amont est dirigée par le battement des pales vers l'aval.

Le débit dépenddu volume d'eau déplacé entre les pales et la vitesse de rotation de celles-ci.

Les pompes à essence sont de ce type, car leurdébit peut être minutieusement contrôlé : on les appelle pour cette raison des volucompteurs. Autre type de pompe rotative, la pompe centrifuge ou hydrodynamique utilise également une turbine à pales.Mais au lieu d'éjecterle liquide dans l'axe du conduit après un simple passage, elle le fait d'abord circuler en colimaçon dans la turbine puis dériver ducentre vers l'extérieur, où elle atteint une force d'éjection considérable grâce à la force centrifuge. Le conduit périphérique, par lequel le fluide s'échappe, est évasé en forme de tuyère, un procédé astucieux qui permet de ralentirla vitesse du fluide tout en augmentant sa pression.

Mais, et c'est là l'inconvénient de toutes les pompes rotatives, le fluide connaîttoutefois une forte turbulence à sa sortie du système.

Ce problème peut cependant être atténué par des ailettes fixes montées. »