REPUBLIQUE DU CAMEROUN REPUBLIC OF CAMEROON

PAIX-TRAVAIL-PATRIE PEACE-WORK-FATHERLAND

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT MINISTRY OF HIGHER EDUCATION

SUPERIEUR
THE UNIVERSITY OF NGAOUNDERE
UNIVERSITE DE NGAOUNDERE
UNIVERSITY OF NGAOUNDERE

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DES SCIENCES AGRO-

INDUSTRIELLES
NATIONAL SCHOOL OF AGRO-INDUSTRIAL SCIENCES
Division des Affaires Académiques, de la Coopération, de la Recherche et de la
Scolarité (DAACRS)
Service des Stages et de la Formation Continue
B.P: 455 – N’Gaoundéré. CAMEROUN Tel: (+237) 22 25 40 22 / 22 25 40 73
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www.ensai_univ.ndere.cm

TRAVAIL PERSONNEL D’ETUDIANT

EU : MECANIQUE DES FLUIDES

Thème : pompes à vis

IAA1-Groupe 5
Réalisé par :
NO NOMS & PRENOMS MATRICULES
1. ASTA WABI Sali 22I0…EN
2. BAMBE Linus 22I0…EN
3. DADJE MEGNE Qetura Selma 22I0…EN
4. METOUAGOU TCHOKOUAGO Ghislin Kévin 22I023EN
5. MFOU’OU Félix Firmin 22I024EN
6. MIZING Gwladys 22I025EN
7. MOCTOMO KAMGUIA Lavina Diane 22I026EN
8. MVOGO MVOGO Melchissedek Melchior 22I029EN
9. NANA DOUHOUNDI Rahinatou 22I030EN

ENSEIGNANT : Pr. KOFA

ANNEE ACADEMIQUE 2022-2023

 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

Table des matières

INTRODUCTION ................................................................................................................ 2
I. GENERALITES SUR LES POMPES ......................................................................... 3
a) Fonctionnement générale des pompes ......................................................................... 3
b) Classification des pompes ............................................................................................. 3
II. DESCRIPTION DE LA POMPE A VIS ..................................................................... 4
a. DEFINITION ................................................................................................................. 4
b. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA POMPE A VIS ............................... 4
c. LES COMPOSANTES D’UNE POMPE A VIS ......................................................... 5
III. LES TYPES DE POMPES A VIS ............................................................................ 6
a. La pompe à une vis ........................................................................................................ 6
b. La pompes à deux vis .................................................................................................... 7
c. La pompe à trois vis ...................................................................................................... 8
d. La pompe à quatre vis ................................................................................................... 8
e. La pompe à cinq vis ....................................................................................................... 9
IV. PUISSANCE ET RENDEMENT DES POMPES A VIS ....................................... 9
a. Pertes de charges ........................................................................................................... 9
b. Pertes de charges linéaires ............................................................................................ 9
c. Pertes de charges singulières ...................................................................................... 10
d. Les débits d’écoulements ............................................................................................ 10
e. Les puissances :............................................................................................................ 11
f. Les rendements ............................................................................................................ 11
V. AVANTAGES ET INCONVENIANTS .................................................................... 12
a. Avantages ..................................................................................................................... 12
b. Inconvénients ............................................................................................................... 12
VI. DOMAINES D’APPLICATION ............................................................................ 13
a. En industrie alimentaire ............................................................................................. 13
b. En industrie cosmétique.............................................................................................. 13
c. En industrie chimique ................................................................................................. 13
d. En industrie pétrolière ................................................................................................ 14
CONCLUSION ................................................................................................................... 15

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

INTRODUCTION

L’histoire des pompes commence à partir du 1er siècle. C’est à partir du XVIIè siècle que
les premières pompes ont été construites et utilisées de façon industrielle. De nos jours,
utilisation des pompes diesel et électrique peuvent avoir des débits très élevés et des pressions
très élevées. La pompe est apparue lorsque le besoin en eau nécessaire à la survie de l’homme
l’obligea de créer un système de transport de cette eau de la source à son habitat. Avec le temps,
Les pompes sont passées de simple appareil transport d’eau à un appareil de transport de divers
fluides en fonction de sa conception. Dans la plupart des cas, on faire recours aux pompes,
permettant de travailler à des débits réguliers, contrôles et des hauteurs importantes. Elles sont
classées selon différents types et utilisations dépendantes des conditions découlements du
fluide. On en distingue deux type à savoir les pompes centrifuges et les pompes volumétriques.
Notre étude portera sur les pompes volumétriques plus précisément les pompes à vis. Il sera
question de décrire clairement la pompe à vis, de présenter les différents types de pompes, les
grandeurs associées aux pompes, leurs domaines d’application ainsi que les avantages et les
inconvénients de ces pompes.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

I. GENERALITES SUR LES POMPES

Une pompe est une machine hydraulique qui aspire et refoule un liquide (eau, huile,
essence, liquides alimentaires…). C’est un appareil qui génère une différence de pression entre
l’entrée et la sortie de la machine. Ainsi, l’énergie requise pour faire fonctionner une pompe
dépend de :

 Des propriétés du fluide (masse volumique, viscosité dynamique)

 Des caractéristiques de l’écoulement (la pression, la vitesse, le débit, le volume et même
la hauteur ; on peut également noter la longueur des conduites).

a) Fonctionnement générale des pompes

Le fonctionnement d’une pompe consiste à produire une différence de pression entre la

région d’aspiration et la région de refoulement au moyen d’un organe actif (piston, roue, vis…)
de la pompe. Du point de vue physique, la pompe transforme l’énergie mécanique de son
moteur.

b) Classification des pompes

Selon le mode de déplacement des liquides à l’intérieur des pompes, on distingue deux
grandes familles de pompes :

 Les turbopompes ou pompes centrifuge ;

 Les pompes volumétriques.

L’utilisation de chacune de ces familles va dépendre des conditions d’écoulement du

fluide. Si l’on veut augmenter la pression d’un fluide, on utilisera les pompes volumétriques ;
par contre, si l’on veut augmenter le débit, on utilisera plutôt une pompe centrifuge ou
turbopompes.

Parlant des pompes volumétriques, elles sont constituées d’un corps fixe ou stator et
d’un ou de plusieurs éléments mobiles participant au déplacement du fluide à l’intérieur de la
pompe. Les pompes volumétriques se subdivisent également en deux familles : les pompes
volumétriques alternatives et les pompes volumétriques rotative.

 Pompes rotatives ; on a :

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

- Pompes à engrenage ;
- Pompes à vis ;
- Pompes à palettes.
- Pompes péristaltiques.
 Pompes alternative ; on a :
- Pompes à piston ;
- Pompes à diaphragme ;
- Pompes à noyau plongeur ;
- Pompes doseuse

Tout au long de notre travail, nous nous attarderons uniquement sur les pompes à vis.

II. DESCRIPTION DE LA POMPE A VIS

a. DEFINITION

La pompe à vis, également appelée pompe à eau à vis est une pompe qui utilise une ou plusieurs
vis pour déplacer les fluides ou de l’eau le long de l’axe de la vis. C’est une pompe dans laquelle le
fluide entre par la soupape d’admission et s’écoule linéairement vers le coté de la sortie de la pompe
avec les vis de verrouillage.

b. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA POMPE A VIS

La pompe à vis est une pompe volumétrique, cela indique que le liquide est déplacé en déplaçant
l’espace occupé par le liquide. En effet, la pompe à vis est entrainée par deux vis contrarotatives conçues
de manière à tourner l’une vers l’autre.

Lorsque la pompe à vis commence à fonctionner, l’alimentation est fournie à une vis
d’entrainement par l’intermédiaire d’un moteur électrique. Un arbre d’entrainement est relié à la vis
d’entrainement qui entraine à son tour la vis entrainée.

Lorsque la vis d’entrainement commence à tourner, la vis entrainée tourne également avec sa
rotation car ces vis s’engrènent les unes avec les autres. En raison du mouvement de ces vis, un vide
minimal commence à se produire à la section d’entrée. En raison de ce vide, le fluide est aspiré à
l’intérieur de la pompe à partir d’une soupape d’admission. Lorsque le fluide pénètre donc dans la
pompe, il se coince entre l’espace des vis. Avec le mouvement des vis, le volume du fluide emprisonné
diminue et la pression du fluide augmente en fonction de la pression souhaitée et il se décharge de la
vanne de sortie et est à l’emplacement souhaité.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

c. LES COMPOSANTES D’UNE POMPE A VIS

Une pompe à vis comporte les principaux composants suivants :

 La vis d’entrainement
C’est un composant rotatif d’une pompe à vis. Elle est connectée à l’arbre d’entrainement du
moteur sur une de ses extrémités et au pignon de distribution à l’autre extrémité. La vis d’entrainement
est entrainée par l’arbre d’entrainement. Sa fonction principale est de faire tourner la vis entrainée à
travers un ensemble intermédiaire appelé pignon de distribution. Elle est en acier à haute résistance.

 La vis entrainée

La vis entrainée est également en acier à haute résistance. Elle tourne le long de son axe en raison
du mouvement transmit par le pignon. La vis entrainée tourne dans le sens opposé de la rotation de la
vis d’entrainement. Cette vis a une zone de jeu constante, cela aide à retenir l’eau à l’intérieur de l’espace
restreint. Lorsque les deux vis tournent, le volume d’eau diminue et se déplace vers l’orifice de sortie,
ce qui augmente la pression du fluide.

 Le pignon de distribution

Le pignon (engrenage) de distribution entraine des vis entrainées de telle manière qu’il n’y a pas
de contact métal sur le métal entre l’ensemble des vis. Il établit une connexion entre les vis
d’entrainement et les vis entrainées. En effet, le pignon obtient une rotation par la vis d’entrainement et
transmet cette rotation aux vis entrainées.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

 L’orifice d’entrée et de sortie

L’orifice d’entrée sert à aspirer l’eau à l’intérieur de la pompe, tandis que le port de sortie sert à
évacuer l’eau.

 La soupape d’élimination de pression

La pompe à vis accumule de la pression même lorsque l’orifice est fermé. Cette pression qui
s’accumule peut entrainer des graves dommages au niveau des pièces internes de la pompe. La soupape
de suppression est donc là pour renvoyer de pressions supplémentaires à l’entrée.

 Les roulements

Ils sont installés dans le but de sécuriser l’arbre d’entrainements.

 L’arbre d’entrainement

L’arbre d’entrainement relie le moteur d’entrainement à l’ensemble de la pompe. C’est un

composant vital de la pompe et il s’étant d’un coté à l’autre pour sécuriser la vis d’entrainement.

III. LES TYPES DE POMPES A VIS

Il existe plusieurs types de pompes à vis ; on a : les pompes à une vis ; les pompes à
deux vis, les pompes à trois vis, les pompes à quatre vis, les pompes à cinq vis.

a. La pompe à une vis

C’est une pompe qui fonctionne avec une vis unique. Elle fonctionne sur le principe du
déplacement positif. C’est une pompe réversible. Elle se compose d’un stator et d’un rotor
métallique à une seule spirale. Ces deux éléments créent des volumes fermés qui vont se
déplacer axialement de l’aspiration vers le refoulement lors de la rotation de la vis. C’est le cas
par exemple de la pompe à vis excentrique. Elles sont utilisées pour le déplacement des fluides
abrasifs et non abrasif avec ou sans éléments solides.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

b. La pompes à deux vis

Les pompes à double vis sont des pompes volumétriques qui transfère un certain volume
de produit en fonction de la vitesse de rotation et du pas de vis. Deux vis sans contact forment
des chambres fermées se déplaçant exactement vers l’orifice de refoulement. La vis centrale
appelée vis d’entrainement est entrainée par le moteur. Celle-ci va entrainer à son tour la
deuxième vis qui est appelée vis entrainée.

 La pompes à deux vis à engrenage direct.

Dans ce type de pompes, deux (02) vis à filets très incliné s’engrenant directement dans un
carter. Une seul des deux vis est solidaire de l’arbre moteur et entraine la deuxième par contact
direct. Les paliers sont lubrifiés par le liquide véhiculé. Les fuite internes sont relativement
faible, mais le produit pompé doit posséder un excellent pouvoir lubrifiant et doit être non
corrosif et peu chargé en particules abrasifs.

Elle est utilisée pour transporter les produits très visqueux et sensible au cisaillement.

 Pompe à deux vis à engrenage de synchronisation

Ici, la vis solidaire de l’arbre moteur entraine la seconde par l’intermédiaire d’un ensemble
d’engrenage de synchronisation. Les deux vis ne sont pas en contact direct. Les engrenages et
les paliers peuvent être en contact direct avec le liquide. Dans ce cas, une seule garniture
d’étanchéité est nécessaire. Si le produit n’est pas assez lubrifiant, ou s’il est chargé, les
engrenages et les paliers sont isolé du liquide mais la pompe va nécessiter un ensemble de
quatre garnitures d’étanchéité. Il est à noter que les fuites internes sont plus importantes et
provoquent ainsi une différence de pression possible et un rendement plus faible.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

c. La pompe à trois vis

Dans ce type de pompes, il y a trois vis et un moteur électrique qui entraine les vis. La vis
centrale est entrainée par le moteur. Elle entrain e par la suite les deux autres vis. Celles-ci
s’emboitent les unes par rapport aux autres.

d. La pompe à quatre vis

Ces pompes sont constituées de quatre vis. Fondamentalement, il s’agit d’une pompe à
deux lots de deux vis. Elle aspire le fluide au niveau de l’orifice d’admission et le distribue
uniformément aux deux extrémités de la pompe. A l’instar de la pompe à deux vis, cette pompe,
comporte un pignon de distribution pour la commande du deuxième rotor.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

e. La pompe à cinq vis

Le fonctionnement de cette pompe est très similaire à une pompe à trois vis. Mais il
utilise cinq vis au lieu de trois vis, cette pompe contient une vis centrale pour entrainer toutes
les autres vis.

IV. PUISSANCE ET RENDEMENT DES POMPES A VIS

a. Pertes de charges

En mécanique des fluides, on appelle pertes de charge, la chute de pression due aux
frottements divers contre les parois d’un tube ou d’une gaine. Il en existe deux types de pertes
de charge : les pertes linéaires ou régulières et les pertes de charges singulières.

Il existe plusieurs situations ou le calcul des pertes des pertes de charges peut s’avérer
primordial. On peut s’en servir pour le dimensionnement de la tuyauterie industrielle ou pompes
industrielles.

b. Pertes de charges linéaires

Elles peuvent être causées par les frottements sur les parois d’un conduit, ou d’une
canalisation dont la rugosité peut varier.

On peut déterminer la perte de charge linéaire à travers de divers formules et équations

notamment l’équation de Darcy :

𝚲
ΔP = 𝐃 𝝆𝑽2 / 2L

Avec ΔP la perte de charge linéaire en Pa

Λ le coefficient de perte de charge linéaire

ρ la masse volumique de l’eau en Kg/m3

D le diamètre hydraulique du tube en m

V la vitesse moyenne d’écoulement en m /s

L la longueur du tuyau en m

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

c. Pertes de charges singulières

Ceux-ci se produisent lorsqu’il y a une modification géométrique des conduites par

lequel le fluide s’écoule. Les causes peuvent être des changements de direction, le
rétrécissement et les variations de section.

Son calcul se fait par la formule suivante :

ΔP = 𝚲. (𝝆𝑽2 / 2)

Avec ΔP la perte de charge singulière en Pa

Λ le coefficient de perte de charge singulière

ρ la masse volumique de l’eau en Kg/m3

V la vitesse du fluide en m /s

d. Les débits d’écoulements

Il désigne le volume de fluide qui traverse une surface donnée par unité de temps.

D = V/ t

Avec V le volume de liquide de m3

t le temps en s

D le débit volumique en m3 /s

 Le débit moyen théorique : (qv moy)

C’est le volume moyen refoulé par unité de temps, connaissant la cylindrée ce débit
est déterminé par :

qv moy = Cy.N

avec N : Fréquence de rotation en tours /s

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

Cy : Cylindrée en m 3/ tr

 Le débit moyen réel: ( qv moy r )

C’est le volume refoulé par la pompe en pratique.

e. Les puissances :

- La puissance mécanique : (Pm ) [W]

C’est la puissance fournie à l’arbre d’entraînement de la pompe par le moteur et peut être
donnée par les deux relations suivantes :

Pm= C.ω ou Pm = qv moy (Psth- pe)

Avec C le Couple d’entraînement de pompe en [Nm] ;

ω : Vitesse angulaire en [rad /s] ;

ps th : (Psth- pe)Pression de sortie théorique en [Pa] ;

pe : Pression d’entrée en [Pa] ;

- La puissance hydraulique

C’est la puissance fournie par le fluide à la sortie de la pompe donnée par :

Ph = qv moy r (ps-pe)

Avec ps la pression mésurée réellement à la sortie en Pa.

f. Les rendements

- Le rendement volumétrique :
Compte tenu des fuites et de la compressibilité du fluide, le debit moyen sortant est toujours
different du debit réel, on definit ainsi un rapport :

ᶯv= qv moy r / qv moy= qv moy r / ( qv moy r+ qv f)

- Le rendement mécanique

Le fluide à la pression d’entrée refoulé est egale à la pression de sortie P s= Pe .Une chute de
pression due à des effets mécaniques et hydrauliques fait passer Ps th à Ps, ainsi on determine :

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

ᶯm= ( Ps-Pe) / ( Ps th- Pe)

- Le rendement global

Le rendement global d’une pompe, traduit en terme de performance le rapport en la puissance

hydraulique fournie par la pompe et la puissance mécanique recue par le moteur.

ᶯg= Ph / Pm

V. AVANTAGES ET INCONVENIANTS

a. Avantages

Comme avantages des pompes à vis nous avons :

 Comparé à d’autres pompes rotatives, elles sont moins sensibles aux gaz entrant et à la
saleté (ceci due à la présence permanente des fluides entrant et sortant).
 Le flux est uniforme et continue avec peu de bruit
 Elles ont une structure solide et une installation facile
 Elles ont une large gamme de pression et de débit
 Disposent d’une large gamme de types et de viscosité (haute, moyenne ou basse) de
fluides à transporter
 Disposent d’une bonne performance d’aspiration et capacité d’auto-amorçage
 Leurs maintenances sont réduites
 Il n’y a pas d’huile dans la chambre
 La pompe à cavité progressive ou pompe à vis a la possibilité d’atteindre une vitesse
élevée

b. Inconvénients

Comme désavantages des pompes à vis nous avons :

 Elles n’admettent pas le passage des fluides aux particules solides de taille
importante sous peine de destruction totale du mécanisme.

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

 La hauteur maximale à laquelle elles peuvent envoyer un fluide est de l’ordre de

06 mètres dans la majeure partie des cas et 04 à 05 mètres pour le cas des pompes
à petit volume.
 Ces portes ne peuvent pas supporter des fortes variations de charge à l’aspiration, a
moins de prévoir des dispositifs permettant de soulever ou d’abaisser la pompe
toute entière.
 Les exigences de traitement et d’assemblage de la vis sont relativement élevées.
 N’admettent pas de produits abrasif.

VI. DOMAINES D’APPLICATION

a. En industrie alimentaire

Elles sont utiles dans :

 Filtration des fluides

 L’embouteillage des produits
 Transfert et acheminement des fluides industriels
 Régulation du débit de circulation dans l’ensemble de la tuyauterie

b. En industrie cosmétique

Elles sont utiles dans :

 Le transfert des substances (gel, alcool…)

 Facilite la circulation des fluides et limite ainsi le risque de contamination
 L’évacuation des déchets de transformations

c. En industrie chimique

Elles sont utiles dans :

 Chargement et déchargement des déchets fluides

 Recirculation des bouées activées
 Instrument de vidange des futs

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

d. En industrie pétrolière

Elles sont utiles dans :

 Transfert des hydrocarbures

 Séparation des produits brute
 Lubrification des compresseurs

Nous notons également des utilités isolées tels que :

 L’amélioration de la durabilité des embrayages magnétoréologiques (mélange d’huile

et fer)
 Elles sont utiles dans le secteur médical comme pompe à fauteuil dentaire
 Utilisées dans l’irrigation
 Utilisées pour gérer les sorties des eaux de tempête
 Utilisées dans l’agencement des circuits d’eau en parcs de loisirs
 Utilisées dans le pompage à l’entrée des stations d’épuration

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 EXPOSE DE MECANIQUE DES FLUIDES

CONCLUSION

En somme, il était question pour nous durant ce travail de présenter clairement la pompe
à vis, plus précisément de décrire la pompe à vis, de présenter les différents types de pompes,
leurs domaines d’application ainsi que les avantages et les inconvénients. Il convient donc de
retenir que les pompes à vis sont des pompes volumétriques rotatives disposant d’une ou de
plusieurs vis à pas variables tournant en sens opposé. Avec une grande puissance pour les
produits à haute viscosité et fibreux, elle est utilisée pour la pulvérisation des matériaux lourds.
Cette pompe est idéale pour les artisans et les peintres qui travaillent fréquemment avec les
produits à haute viscosité.

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