Brève analyse des applications des groupes de pompes à vide Roots

Pour la plupart des conditions de travail, les groupes de pompes à vide à racines avec des pompes à anneau liquide comme pompes primaires présentent des avantages marqués par rapport aux autres pompes à vide.

Ils peuvent éliminer de grands volumes de vapeur condensable. Ils conviennent aux scénarios où les pompes mécaniques à huile ont une capacité limitée pour les vapeurs, où les fluides de procédé dégradent l'huile de la pompe, ou où la contamination par l'huile à l'intérieur des systèmes à vide est interdite.

Les groupes SUC sont largement adoptés pour le traitement sous vide dans les industries chimiques et pharmaceutiques, le séchage sous vide dans la production alimentaire, et les systèmes de vide pour les simulations en haute altitude. Les deux configurations principales sont les types à un seul étage et à trois étages en série. Les performances réelles sont affectées par le milieu, la température de l'eau, la qualité d'assemblage et d'autres conditions sur le terrain.

Principes de fonctionnement et limites de performance des assemblages à un seul étage de type Roots-anneau liquide

La pompe primaire à anneau liquide génère le vide préliminaire nécessaire au fonctionnement de la pompe à vide à racines.

Une pression d'entrée plus basse (vide plus élevé) obtenue par la pompe à anneau liquide réduit la pression de refoulement de la pompe à vide Roots. Cela garantit un fonctionnement stable de la pompe à vide Roots et améliore l'efficacité globale de pompage de l'unité.

Une pompe à anneau liquide typique à un étage fournit un vide final d'environ 30 mbar.

Les pompes à vide Roots ne tolèrent qu'une plage de pression différentielle étroite. Les pompes Roots de grande taille imposent des exigences plus élevées quant au niveau de vide préalable.

Limité par les performances matérielles, les pompes à anneau liquide à un étage ne sont pratiquement adaptées qu'aux pompes Roots de taille petite et moyenne.

Lorsque des pompes à racines de grand débit et de grande dimension sont forcément associées à des pompes à anneau liquide à un étage, le vide préliminaire ne peut pas atteindre les seuils de fonctionnement minimaux.

Une pression différentielle excessive provoque une surcharge du moteur et des arrêts de protection fréquents.

• Avantages

• Matériel global simple avec moins de corps de pompe, de canalisations et de vannes

• Peu de points de fuite potentiels et faibles exigences en matière de qualité de montage sur site

• Nombre limité d'éléments d'inspection de routine entraînant une faible charge de maintenance

• Diagnostic de panne facile pour les techniciens sur site afin de localiser rapidement les anomalies de base

• Limitations

• Limite de vide claire fixée par les performances de la pompe primaire

• Compatible uniquement avec les pompes Roots de petite et moyenne taille

• Sujet à une surcharge par différence de pression et à un arrêt de protection lors de processus à haut débit

• Incapable de répondre aux indicateurs de production pour les processus nécessitant un vide plus poussé

Structure et caractéristiques inhérentes de l'unité tri-étagée Roots-anneau liquide en série

Une pompe Roots autonome fournit un vide limite relativement faible.

Lorsqu'elle est associée à une pompe à anneau liquide à un étage, sa plage de travail est restreinte. Le vide limite de l'ensemble de l'unité ne satisfait souvent pas certaines exigences de processus.

Une unité tri-étagée formée de deux pompes Roots en série plus une pompe primaire à anneau liquide peut considérablement augmenter le vide limite du système complet.

Le gaz est progressivement comprimé par deux pompes Roots. Le gaz de sortie de la première pompe s'écoule dans la seconde pour une compression supplémentaire.

Grâce à la superposition en deux étapes, le système dépasse la limite de vide des configurations à un seul étage et élargit les plages de vide utilisables.

• Avantages

• Atteindre un vide ultime plus élevé pour l'ensemble du système

• Étendre les plages de vide applicables pour répondre aux exigences de processus exigeantes

• Limitations

• Complexité matérielle accrue avec davantage de corps de pompe, de canalisations et de points de mesure de capteurs

• Plus de points de fuite potentiels, imposant des normes strictes pour le soudage et l'assemblage des brides

• Davantage d'éléments d'inspection entraînent une charge de travail de maintenance quotidienne plus lourde

• Procédure de mise en service plus longue nécessitant une vérification étape par étape des paramètres de pression différentielle multi-étages

Les fuites mineures de canalisation ont une influence négligeable dans des conditions de vide grossier. Dans les conditions de vide moyen visées par les unités à trois étages, les fuites infimes dégradent considérablement les performances réelles du vide.

Impacts des fluides de procédé sur les performances de l'unité complète

Des unités à vide à anneau liquide à racines identiques se comportent différemment lorsqu'elles traitent des gaz de compositions différentes.

De grands volumes de vapeur d'eau générés par les procédés représentent l'un des scénarios de travail les plus courants. L'augmentation de la teneur en vapeur d'eau accroît la charge de condensation sur les pompes primaires à anneau liquide.

• Vapeur d'eau

• Un débit de vapeur plus élevé augmente la charge de la pompe primaire et affaiblit la capacité de génération de pré-vide

• Un pré-vide dégradé se transmet en aval aux pompes à racines et réduit la vitesse de pompage globale

• L'exposition prolongée à des vapeurs lourdes accélère la détérioration du fluide de travail et nécessite un remplacement régulier du fluide

• Composés volatils légèrement corrosifs

• Érodent progressivement les roues, les chambres de pompe et les surfaces d'étanchéité

• Un fonctionnement à long terme provoque l'usure des composants et une dégradation progressive des performances

• Un traitement anticorrosion des composants en contact avec le fluide est obligatoire pour les milieux fortement corrosifs

• Particules de poussière solides

• La poussière pénétrant dans les chambres de pompe abrase les rotors et les chambres et agrandit les jeux internes

• Les jeux agrandis provoquent un reflux de gaz et affaiblissent les performances de pompage

• Des dispositifs de filtration doivent être installés à l'entrée pour réduire l'abrasion des composants

Variables apportées par l'environnement et les conditions auxiliaires

De nombreux utilisateurs ne se réfèrent qu'aux paramètres de la fiche technique, ignorant comment les environnements externes modifient les performances réelles des équipements.

• Conditions de circulation de l'eau de refroidissement

• Une température d'eau d'entrée plus élevée réduit directement le vide réalisable des pompes à anneau liquide

• Une eau de mauvaise qualité, sujette au tartre, obstrue les canaux d'écoulement et réduit encore le rendement de l'équipement

• Un débit d'eau de refroidissement insuffisant déstabilise la formation de l'anneau liquide et provoque des fluctuations du pré-vide

• Facteurs d'altitude

• La pression atmosphérique plus faible en haute altitude affaiblit intrinsèquement la capacité de pré-évacuation des pompes à anneau liquide

• La copie de configurations de basse altitude peut entraîner un pré-vide insuffisant

• Conditions d'assemblage des canalisations

• Un nombre excessif de coudes ou des diamètres de tuyaux sous-dimensionnés augmentent la résistance à l'écoulement des gaz

• Même des pompes intactes fourniront une capacité de pompage effective réduite vers les chambres de traitement

Performances réelles dans plusieurs scénarios d'application industrielle

Scénarios de traitement sous vide chimique

Les lignes de synthèse chimique, de séparation des matériaux et de récupération de solvants génèrent en continu de la vapeur d'eau et des composés volatils légèrement corrosifs.

• Les unités traitent directement ce gaz de procédé mixte sans équipement de prétraitement coûteux dans des conditions standard.

• Support non-stop long-time operation matching large-scale plant-production cycles

• Une protection anticorrosion des composants de la pompe en contact avec le liquide est requise pour les fluides hautement corrosifs

• Une purge de la chambre de pompe est nécessaire après l'arrêt pour une production intermittente par lots afin d'éviter la condensation des résidus

Flux de travail de production pharmaceutique

Les étapes de concentration et de purification intermédiaire dans la fabrication pharmaceutique imposent des exigences strictes de propreté pour les matériaux.

• Les impuretés d'origine huileuse peuvent mettre au rebut des lots entiers et entraîner des pertes économiques considérables

• Les trajets d'extraction de gaz sans huile réduisent les risques de contamination par l'huile et satisfont aux spécifications de production pharmaceutique

• Surveiller les cycles de remplacement du fluide de travail à anneau liquide pour les flux de travail produisant des vapeurs de solvants

• Les surfaces des unités et les joints de tuyauterie doivent permettre un nettoyage facile pour respecter les règles de gestion des ateliers propres

Séchage sous vide pour la transformation des aliments

La déshydratation alimentaire et la lyophilisation exigent des environnements de vide moyen stables et un contact nul entre l'huile et les matières premières.

• Les groupes Roots-anneau liquide fonctionnent de manière stable avec de faibles fluctuations de pression

• Aucun brouillard d'huile ne pénètre dans les chambres, conformément aux exigences de contrôle de l'hygiène alimentaire

• Remplacez rapidement le fluide de travail contaminé lors du traitement de vapeurs contenant des résidus de sucre ou de protéines

Scénarios de simulation d'altitude élevée

Les chambres d'essai de simulation aérospatiale reposent sur une vitesse de pompage élevée pour évacuer l'air et reproduire les conditions de basse pression à haute altitude.

• La pompe à vide Roots offre une vitesse de pompage volumétrique élevée pour une dépressurisation rapide de la chambre

• Appariée à une pompe primaire à anneau liquide, l'ensemble traite les vapeurs libérées pendant les essais et stabilise les conditions de simulation

• Inspectez toute la boucle de vide pour détecter les risques de fuite entre les cycles d'essai