Pompe à pistons : quelques conseils pour diamètre de tuyauterie/puissance moteur/bridage

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Bonjour à tous !

Je suis actuellement sur un projet de fabrication de pompe à vide. Pourquoi ? Surtout pour la création mécanique en fait

Le schéma en pièce jointe représente le moteur en vue éclatée vu de dessus. Je m'inspire du même système présenté sur cette vidéo (lien) (première carte, pour sauter l'intro aller à 00:50). Le mien possède 8 pistons parce que... Bah je n'avais pas de rapporteur quand je l'ai dessiné, c'est tout fait au compas et à la règle



Je pensais entraîner l'axe du "pignon" principal avec un moteur électrique (je n'ai pas fixé la puissance, c'est un de mes problèmes), et installer des valves pour que dans un sens, le piston aspire l'air d'un circuit, et qu'il le rejette dans un autre circuit dans l'autre sens (un peu comme un moteur thermique en fait). Voici mon problème :

Il y aura sur chaque piston 2 valves (une "admission", une "échappement"). Si on considère que le diamètre d'un piston est de 1 (sans unité, juste pour l'échelle), quel diamètre devrait faire chaque tuyau relié à chaque valve ? Pour l'échappement, il me semble que le diamètre importe peu, du moment qu'il est au moins égal à l'admission afin de chasser la totalité de l'air aspiré au cours d'un cycle. Mais pour ce qui est de l'admission... Le diamètre doit-il être choisi en fonction de la dépression maximale souhaitée ? De la longueur du circuit ? Du volume d'air contenu dans les pistons ?

Après avoir fixé ce problème, un autre vient en compte. La puissance du moteur doit-elle être calculée en fonction de la résistance manométrique du circuit ? (dépression voulue, + résistance du circuit en fonction des diamètres choisis précédemment, + résistance mécanique). Comment ?

Dernière question : une fois tout mis en place, imaginons que je branche un objet étanche à l'admission de ma pompe. La dépression obtenue est-elle proportionnelle à la vitesse du moteur électrique, ou uniquement à l'ensemble du circuit (diamètre des pistons) ? En gros, est-ce que je peux obtenir des pressions constantes de 1 à 5 bars en modulant la vitesse du moteur de 50% à 100% (par exemple). J'ai du mal à m'imaginer comment la pression varie en circuit fermé. Une fois l'air chassé, si l'objet est parfaitement étanche, la pression en son sein reste-t-elle la même même si la pompe est éteinte ? Devrais-je prévoir une soupape supplémentaire ("release") pour permettre une arrivée d'air si la pompe s'arrête ? Ou au contraire, une même soupape, mais en cas de pression trop grande à son admission (pour "brider" la dépression maximale en quelque sorte, pour éviter de faire sauter des bielles).

Voilà ! Je ne suis pas issue d'une formation scientifique (et encore moins en physique), donc désolé si ce que je raconte n'est que du vulgaire charabia aux yeux de certains ! Et merci à ceux qui m'aideront à pousser mon projet jusqu'au bout, avec des valeurs cohérentes et pas au pifomètre
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[NdFeB]

Petit ajout suite à un oubli :

Le diamètre des pistons ne pose pas de problème. Il doit être juste assez grand pour permettre aux bielles de circuler librement quelque soit leur angle d'orientation (pas encore calculé, mais ça doit pas être bien compliqué). Quant à leur longueur, elle doit-être calculée en fonction de la longueur maximale d'une bielle. Leurs dimensions sont donc bridées en fonction du reste du circuit. En quoi leurs dimensions influeront-t-elles sur la dépression (ou toute autre propriété) induite par la pompe ?

[LPFR]

Bonjour.
Vous parlez de pompe à vide, puis vous demandez si vous pourriez obtenir de pressions de 1 à 5 bars. L’objet d’une pompe à vide est d’obtenir des pressions inférieurs à 1 bar (la pression atmosphérique) et plutôt proches de 0 bars.

Cet engin, utilisé à une époque comme moteur d’avion, pourrait fonctionner comme compresseur. Mais non comme pompe à vide. La raison est que l’étanchéité du système (bagues des pistons et soupapes) est suffisante pour de pression élevées, mais non pour du « vide ». De plus pour faire du vide, il faut que le « corps de pompe » soit le plus faible possible. Ce qui fait le « corps de pompe » dans un moteur à piston est relativement important 5 à 10% et limite le « vide » que la pompe peut faire.
C n’est pas par hasard que ce type de conception n’est pas utilisé pour les pompes à vide.
Au revoir.

[invite07941352]

Bonjour LPFR ,

Evidemment , l'exception confirmant la règle , il existe 2 modèles de pompes à pistons au catalogue Pfeiffer .
Voyez page 40 de ce passionnant document : http://www.triumf.ca/sites/default/f...gy-KnowHow.pdf
Elles semblent employées dans les détecteurs de fuite à hélium pour leur propreté et je pense en avoir vu en amont de pompes turbomoléculaires .
Cordialement ,

Quand à vouloir " construire " sa propre pompe multi pistons , je n'y pense même pas ...
Première étape : achetez un rapporteur pour mettre un nombre impair de cylindres ( pour éviter les vibrations ) .

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour Catmandou.
Merci. C’est effectivement un document intéressant.
Je ne connaissais pas les pompes à piston sec. À l’époque où je travaillais avec du vide, les seules pompes de vide primaire propre (sans huile) étaient les pompes à membrane. Et elles ne faisaient pas mieux que 0,1 bar. Et les « pompes » à zéolithes.
J’ai lu la description est elle est vraiment astucieuse. Surtout un piston étanche sans lubrifiant... et qui dure. Du Téflon, j’imagine.

Pour ce qui est de la division d’un cercle en un nombre impair, on peut le faire avec règle et compas pour 3 et pour 5 (j’ai retenu la méthode depuis ma jeunesse, ce qui ne m’a jamais été d’aucune utilité).
Cordialement,

Édit : J’ai parcouru le reste du document. Il est vraiment bien. Emballé. Merci

[NdFeB]

Bonjour.

Oui j'ai mélangé pression et dépression, je n'ai pas pu éditer le post (trop tard quand j'ai vu la faute). Merci pour l'astuce des pistons impairs pour éviter les vibrations, je retiendrai. Pourtant, celle du catalogue n'en a que deux. La dissymétrie de la pompe rattrape cette contrainte ?

Et bien, tant pis pour ma pompe à vide, je ferai un compresseur ! Mes questions sur le diamètre de la tuyauterie tiennent toujours, mais au pire tant pis je ferai en sorte que ce soit modulable pour en expérimenter plusieurs...