Pompes à vide vs. éjecteurs à vide

La technologie de vide joue un rôle essentiel dans un large éventail d’industries, de l’emballage à l’usinage du bois, en passant par la transformation des plastiques. Les pompes à vide et les éjecteurs à vide sont utilisés pour générer du vide dans ces industries, permettant des procédés efficaces, comme la manutention et le levage, l’emballage ou le thermoformage. Bien que les deux technologies soient conçues pour la génération de vide, elles fonctionnent différemment.

Les pompes à vide assurent généralement des niveaux de vide plus stables, ce qui en fait le choix privilégié pour de nombreuses applications industrielles nécessitant une alimentation constante, comme le séchage sous vide.

Fonctionnement des pompes à vide

Une pompe à vide élimine l’air ou d’autres gaz d’un environnement hermétique pour générer du vide. Le mélange pompé pénètre dans la pompe à vide par l’aspiration, puis il est piégé dans une chambre par des pièces mobiles telles que des palettes, des becs ou des vis. Au cours de la rotation de ces pièces, les dimensions de la chambre diminuent. Par conséquent, le gaz est comprimé jusqu’à ce qu’il atteigne son plus petit volume possible. Il est ensuite expulsé par l'échappement. La répétition continuelle de ce cycle permet de maintenir le vide.

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Fonctionnement des éjecteurs à vide

Les éjecteurs à vide utilisent de l’air comprimé ou de la vapeur sous pression comme force motrice pour générer du vide. Bien qu’ils puissent être classés selon le type de force motrice utilisée, leur fonctionnement repose sur le principe de Bernoulli. Ce principe stipule que lorsqu’un fluide se déplace plus rapidement, sa pression diminue. Par conséquent, lorsque la pression est élevée, le fluide se déplace lentement.

Dans un éjecteur à vide, un flux haute pression provenant d’un surpresseur d’air ou d’un générateur de vapeur est propulsé à travers une buse. À mesure que la buse se rétrécit, l’air accélère alors qu’il traverse l’espace plus restreint – tout comme le débit d’eau augmente lorsque vous pincez l’extrémité d’un tuyau d’arrosage. Cela est dû au fait que la même quantité d’air doit circuler, même si l’espace est plus petit.

Suivant le principe de Bernoulli, cette accélération entraîne une diminution de la pression, créant une zone de basse pression autour de la section du col de la buse. Étant donné que les gaz circulent naturellement des zones de haute pression vers les zones de basse pression, la pression différentielle autour de la buse aspire le gaz de la chambre d’évacuation par l’aspiration. Du fait de cette circulation des gaz, la chambre est efficacement évacuée, générant ainsi du vide. Le flux haute pression se mélange au gaz de la chambre et l’entraîne avec lui. Pendant le mélange, l’énergie du flux haute pression est transférée au gaz entraîné, propulsant ainsi le mélange vers l’avant. Il est finalement expulsé par l’échappement.

Éjecteurs à vapeur à plusieurs étages

Les éjecteurs à vapeur peuvent aller des unités mono-étagées aux configurations à plusieurs étages, le nombre d’étages d’éjecteur requis étant déterminé par le niveau de vide nécessaire. Cela signifie que plus le vide requis doit être élevé, plus il faut d’étages d’éjecteur.

Un éjecteur à vapeur à plusieurs étages est un système composé de plusieurs éjecteurs connectés en série. Il peut atteindre des niveaux de vide plus élevés en abaissant progressivement la pression à chaque étage. Lorsque la pression diminue, les molécules de gaz se dilatent davantage et la densité du gaz diminue. Cela permet d’obtenir un vide plus élevé. Dans cette configuration, la vapeur motrice et le mélange de gaz évacué expulsés d’un étage sont collectés dans un condenseur, ce qui réduit le volume de gaz à traiter à l’étage suivant.

Différences d’application

Les éjecteurs à vide et les pompes à vide se distinguent à la fois par leur principe de fonctionnement et leurs applications. Les éjecteurs à vide sont économiques et faciles à installer. Ils sont généralement intégrés aux machines pour des tâches comme le pick and place. Comme les éjecteurs génèrent du vide à l’aide d’air comprimé, ils sont souvent choisis lorsque le procédé nécessite déjà de l’air comprimé pour d’autres étapes.

Bien que les coûts initiaux des éjecteurs à vide soient inférieurs à ceux d’une pompe à vide, les éjecteurs consomment une quantité significative d’air comprimé ou de vapeur, ce qui, au fil du temps, entraîne des coûts d’exploitation plus élevés. Cela fait des pompes à vide le choix le plus efficace, car elles permettent d’économiser l’énergie. Pour cette raison, l’investissement initial plus élevé dans une pompe à vide est rapidement rentabilisé.

De plus, le niveau de vide que les éjecteurs à vide peuvent atteindre est limité. Pour les applications de vide moyen et de vide poussé, telles que la lyophilisation de fruits et légumes, des pompes à vide sont nécessaires. Globalement, les pompes à vide sont plus polyvalentes car elles peuvent couvrir une plus grande plage de niveaux de vide, allant du vide primaire au vide poussé. En raison des différents types de pompes à vide disponibles, il est possible de trouver facilement la solution convenant le mieux à une application spécifique.

Avantages des pompes à vide

Efficacité énergétique et coûts d’exploitation

Les éjecteurs à vapeur utilisent de la vapeur sous pression pour générer du vide. Pour créer cette vapeur, de l’eau est évaporée dans une chaudière. Ce procédé requiert beaucoup d’énergie pour le chauffage ainsi que de grandes quantités d’eau. Une partie de cette chaleur est rejetée dans l’environnement autour de l’éjecteur, ce qui entraîne au final un fonctionnement inefficace, des pertes de chaleur et des coûts d’exploitation plus élevés. Les pompes à vide fonctionnent à des températures plus basses et ne nécessitent pas d’alimentation supplémentaire en chaleur ou en eau. Cela permet d’économiser des coûts et de réduire la consommation électrique globale de la pompe à vide, ce qui en fait le choix le plus économe en énergie.

Dans un système d’éjecteurs à vapeur à plusieurs étages, le dernier étage consomme le plus d’énergie pour générer la pression limite. Des économies significatives peuvent être réalisées en remplaçant cet éjecteur final par une pompe à vide à anneau liquide, créant ainsi un système hybride. Le fonctionnement efficace de la pompe à vide à anneau liquide permet de réduire la consommation électrique. Cependant, le remplacement de tous les éjecteurs à vapeur d’un système de vide par des pompes à vide reste la meilleure solution pour réduire à la fois la consommation d’énergie et les coûts d’exploitation.

De plus, les pompes à vide de Busch peuvent être équipées du variateur de vitesse (VSD) ECOTORQUE de Busch. Grâce au variateur, la vitesse de rotation de la pompe à vide peut être ajustée avec précision aux exigences du procédé, afin de consommer uniquement la quantité d’énergie nécessaire. Cela fait des pompes à vide Busch le choix idéal pour toutes les industries qui souhaitent réduire leurs coûts d’exploitation.

Impact environnemental

L’impact environnemental est directement lié à l’efficacité. La chaleur requise pour la production de vapeur nécessite de l’énergie. Si cet approvisionnement en énergie provient de sources non renouvelables, telles que le charbon ou le gaz naturel, cela augmente l’empreinte carbone.

De plus, la vapeur crée un autre problème. Dans les éjecteurs à plusieurs étages, le mélange de vapeur et de gaz de procédé est collecté dans un condenseur, afin de réduire le volume de gaz devant être traité à l’étage d’éjecteur suivant. Dans le condenseur, la vapeur refroidit et se condense en eau lorsqu’elle libère de la chaleur dans l’environnement. Cette eau, ou condensat, est maintenant évacuée du système. Cependant, elle contient souvent des contaminants qu’elle a absorbés du gaz de procédé, ce qui entraîne de grands volumes d’eau polluée. La collecte et le traitement de ces eaux usées augmentent encore les coûts d’exploitation et, si elles ne sont pas traitées correctement, peuvent provoquer une pollution de l’environnement.

Pour garantir une alimentation en vide parfaitement propre, le vide peut être généré avec les pompes à vide sèches à vis COBRA de Busch. Ces pompes à vide ne nécessitent pas d’huile dans la chambre de compression.

Personnalisation

Contrairement aux éjecteurs à vide, les pompes à vide conviennent à un large éventail d'applications et peuvent être utilisées dans différents secteurs, y compris ceux nécessitant un vide poussé ou fonctionnant avec plusieurs types de gaz. De plus, une centralisation de l’alimentation en vide est possible, ce qui améliore le contrôle du procédé et l’efficacité. Busch propose des systèmes de vide clé en main qui peuvent être adaptés aux besoins uniques de différentes industries. Ils sont montés dans des centres de construction de systèmes locaux et peuvent être installés dans une pièce séparée sur le site du client. Les experts locaux de Busch raccordent cette pièce au procédé de fabrication, en intégrant la tuyauterie et les conduits nécessaires. L’alimentation en vide à partir d’une salle d’équipement séparée présente de nombreux avantages, tels que la réduction des niveaux sonores, l’optimisation de l’espace ou l’amélioration de la qualité de l’air dans les zones de production.

De plus, les pompes à vide Busch sont disponibles dans différentes options de conception, y compris des revêtements spéciaux résistants à la corrosion (Aqua) et des versions ATEX, pour une utilisation dans des zones potentiellement explosives. Cette gamme étendue garantit que les pompes à vide peuvent être sélectionnées pour un large éventail d’applications et d’environnements.

Niveaux sonores

Le flux constant de vapeur ou d’air sous pression dans les éjecteurs à vide génère, en raison de sa vitesse, des niveaux de pression sonore élevés. Pendant le procédé de vidange, les éjecteurs peuvent être jusqu’à 16 fois plus bruyants que les pompes à vide. Cela peut devenir problématique dans les environnements où il est essentiel de contrôler les niveaux de pression sonore et d’éviter les fortes vibrations. La réduction du niveau de pression sonore des éjecteurs à vide nécessite d’importantes mesures correctives, telles que l’installation de silencieux.

Les pompes à vide de Busch fonctionnent plus silencieusement, contribuant ainsi à un meilleur environnement de travail en réduisant le bruit.