La tête de pompe optimisée pour les pompes LEWA Ecoflow double l'efficacité volumétrique

L'optimisation géométrique de la M900 a réduit le volume de jeu dans la tête de pompe d'environ 51 % du côté fluide et d'environ 22 % du côté hydraulique. Cela équivaut à une économie totale de volume de dédouanement de 37 %. Le volume de jeu au point mort arrière du piston est indiqué en orange (fluide) et en bleu (hydraulique) sur la figure. (Source de l'image : LEWA GmbH)

Le LEWA M900 est une tête de pompe avec une membrane à commande hydraulique en PTFE pur et un support de membrane en acier inoxydable. Il est conçu pour une utilisation universelle et est utilisé sur toutes les pompes LEWA Ecoflow ainsi que sur les pompes process LEWA pour les débits moyens. La tête de pompe présente toute une série d'avantages. Il est non seulement hermétiquement étanche, de sorte que les fuites de fluide pompé ou d'huile hydraulique sont impossibles, mais se caractérise également par une grande précision de dosage, une capacité d'aspiration optimale grâce au ressort à membrane et une très longue durée de vie de la membrane.

Faible efficacité volumétrique à des pressions > 150 bar L'ancienne tête de pompe à membrane M900 pour des tailles de piston de 5 à 12 mm avait un rendement volumétrique relativement faible sur les unités d'entraînement LDB et LDC avec la plus petite membrane sandwich LEWA à des pressions de refoulement élevées avec des diamètres de piston de 5 et 6 mm. "La raison en est le volume de dégagement dans la tête de pompe", a déclaré Moritz Mildner, ingénieur RD chez LEWA. "Le "volume de dégagement" est le volume qui est comprimé à chaque coup de pompe pendant le fonctionnement de la pompe. Il comprend les espaces de travail hydrauliques et fluides." L'hypothèse selon laquelle les fluides sont incompressibles ne s'applique qu'aux basses pressions. Dans ce cas, il faut tenir compte du fait que bien que la réduction de volume pour l'eau et l'huile hydraulique ne soit que d'environ un pour cent à 100 bar, elle augmente jusqu'à environ 10 fois cette quantité à 400 bar en raison de la dépendance à la pression des compressibilités. "Lorsque la pression monte dans la pompe, les fluides sont comprimés jusqu'à ce que la pression de refoulement soit atteinte", a expliqué Mildner. "Le résultat est une réduction du volume déplacé égale à la réduction de volume qui se produit lorsque les fluides sont comprimés." Le rapport du volume déplacé au volume de déplacement théorique idéal est appelé efficacité volumétrique. Si l'efficacité volumétrique d'une pompe diminue, son efficacité énergétique et sa rentabilité diminuent également.

Pour cette raison, LEWA a limité l'utilisation des têtes de pompe M900 précédentes à 100 ou 150 bar. Au lieu de cela, des têtes de pompe M200 à membranes métalliques ont été utilisées pour les applications à faible débit (< 1 l/h) et une pression de refoulement comprise entre 150 et 400 bar. "Cependant, ces modèles n'ont pas certains avantages clés du M900, tels qu'une pression de bride d'aspiration minimale inférieure ou une hydraulique plus robuste grâce au ressort à diaphragme", a expliqué Mildner.

Tête de pompe adaptée avec volume de dégagement considérablement réduit Afin de pouvoir utiliser les avantages de la technologie M900 également dans des plages de pression plus élevées, LEWA a décidé de repenser la tête de pompe pour de telles applications. Étant donné que la conception de la tête de pompe précédente était basée sur le piston de 12 mm et, par rapport aux deux petits pistons (diamètre 5 et 6 mm), prenait en compte respectivement 4 fois et 4,8 fois le volume de course, ainsi que des vitesses d'écoulement proportionnellement plus élevées du fluide de transport et hydraulique dans les composants, des ajustements importants ont dû être effectués. "En concevant un corps de diaphragme et un entraînement de diaphragme spécifiquement optimisés pour les petites tailles de piston, nous avons pu réduire les voies d'écoulement dans l'hydraulique, l'espace d'installation du ressort à diaphragme, la calotte à diaphragme et les alésages de fluide sur les côtés pression et aspiration", a déclaré Mildner. L'optimisation géométrique a réduit le volume de dégagement dans la tête de pompe d'environ 51 % du côté fluide et d'environ 22 % du côté hydraulique. Cela équivaut à une économie totale de volume de dédouanement de 37 %.

Dans le cadre de la révision, la calotte a posé de loin le plus grand défi. Pour son optimisation, le mouvement réel du diaphragme a d'abord été étudié à l'aide de la technologie de mesure laser. À cette fin, LEWA a produit une tête de pompe spéciale qui permet de voir la membrane normalement invisible à l'état installé. "La position du diaphragme et du support de diaphragme dans la position d'extrémité avant était pertinente pour la profondeur de la calotte", a expliqué Mildner. "C'est pourquoi le contour du diaphragme a été scanné à l'aide de deux lasers." Un laser a été utilisé pour déterminer la hauteur actuelle du dispositif de mesure mobile et le second pour la déviation du diaphragme sandwich. De cette manière, le plan médian a été complètement mesuré pour des tailles de piston de 5 mm et 6 mm et différentes fréquences de course. Sur la base des enveloppes générées à partir des nuages ​​de points, il a été possible d'ajuster géométriquement l'espace de travail du fluide dans le corps du diaphragme au mouvement réel du diaphragme.

Augmentation significative de l'efficacité volumétrique Ensuite, l'équipe de recherche et développement a mené une série de tests pour valider la nouvelle tête de pompe. Les fonctions essentielles de l'hydraulique – décharge de gaz, fonction de reniflage et limitation de pression – ont été vérifiées et le rendement volumétrique a été déterminé via le diagramme caractéristique de la tête de pompe à membrane. À la pression maximale de 400 bars, l'eau de traitement a été utilisée pour atteindre un rendement volumétrique de 40,2 % pour le piston de 5 mm de diamètre et de 56,3 % pour le piston de 6 mm de diamètre. Ces valeurs étaient respectivement de 19,9 et 39,0 % pour la tête de pompe à membrane précédente. Le nouveau M900 est donc parfaitement adapté pour une utilisation avec les pompes Ecoflow LDB et LDC à de faibles débits et jusqu'à 400 bar de pression de refoulement.

Source : LEWA GmbH