Comment choisir entre pompe à palettes sans huile et pompe à palettes lubrifiée à l'huile de même vitesse de pompage : les limites des DPL-V15L/V25L/V40L

La tranche de vitesse de pompage de 15 à 40 m³/h est l’une de celles où les débats de sélection sont les plus concentrés. Dans cette même tranche se présentent trois architectures : palettes sans huile (DPL-V15L/V25L/V40L), mono-étage lubrifié à l’huile (V0025A/V0040A), bi-étage lubrifié à l’huile (DPL-2V18/2V28). Les vitesses nominales se recouvrent presque, mais les applications couvertes diffèrent de deux à trois ordres de grandeur. Posons les paramètres à plat, puis traçons les limites avec deux exemples de calcul que l’on peut reprendre soi-même : l’un porte sur le temps de pompage, l’autre sur le débit de fuite.

I. Les paramètres des sept pompes réunis dans un tableau

Ce tableau présente deux points contre-intuitifs. Premièrement, sans huile ne signifie pas plus silencieux : les 2V18 et 2V28 sont donnés à 57 dB(A), soit moins que les 61 dB(A) du V15L et les 67 dB(A) du V40L ; en bi-étage en série, le taux de compression par étage est plus faible et les pulsations de débit sont plus régulières. Deuxièmement, la puissance n’est pas synonyme de vitesse de pompage : le V15L atteint 15 m³/h avec 0.35 kW, tandis que le V0025A ne fait que 20 m³/h avec 0.75 kW — une pompe sans huile n’a pas de pertes par cisaillement du film d’huile, mais cela se paie par un compromis sur le niveau de vide.

II. Critère 1 : la plage de pression de travail détermine qui est admissible

La première étape de la sélection n’est pas de calculer la vitesse de pompage, mais de délimiter la plage de pression. Le vide limite de la pompe détermine si elle peut entrer dans une plage de pression donnée ; la vitesse de pompage ne détermine que la rapidité avec laquelle elle y travaille.

• Plage de vide grossier (de plusieurs centaines de mbar à la pression atmosphérique) : maintien par vide, prélèvement de gaz, reliure et pliage, laminage, mise en forme d’emballage. Pour ces tâches, les DPL-V15L/V25L/V40L sont conçus ; les postes courants indiqués sur la page produit sont les machines de collage de puces, les machines de placement de composants, les robots, les machines d’exposition, les machines de laminage, les machines de reliure, les plieuses et les machines de contrecollage du papier.
• Plage de vide moyen (0.5 à 90 mbar) : domaine du mono-étage lubrifié à l’huile. Le V0025A descend à 0.5 mbar avec ballast de gaz fermé ; le V0040A descend à 0.1 mbar, et remonte à 0.5 mbar avec ballast ouvert, pour pomper une petite quantité de gaz condensables.
• Étage primaire pour vide poussé (en dessous de 0.1 mbar) : les bi-étages lubrifiés à l’huile 2V18/2V28 atteignent 1×10⁻³ mbar avec ballast de gaz fermé ; en dessous, on trouve les 2V80/2V275 à 4×10⁻⁴~5×10⁻⁴ mbar, ou un bi-étage associé à des Roots (voir gammes Roots LC).

Entre 90 mbar et 1×10⁻³ mbar, il y a cinq ordres de grandeur. Dès que la plage de pression de travail descend sous 90 mbar, la série L ne peut pas y accéder, quelle que soit la vitesse de pompage choisie — il n’est alors plus nécessaire d’examiner les calculs qui suivent.

III. Critère 2 : la propreté exclut les pompes lubrifiées à l’huile

La série L est sans huile : pas de brouillard d’huile, pas de retour d’huile à l’arrêt. Une pompe lubrifiée à l’huile présente, au moment de l’arrêt, un risque de retour d’huile ; les postes d’assemblage électronique, de placement de composants, de collage de puces, ainsi que les postes alimentaires et pharmaceutiques ne peuvent pas accepter ce risque et doivent choisir la série L, au prix d’un abandon de la plage de pression sous 90 mbar. Il s’agit d’une contrainte ferme, indépendante du prix, de la vitesse de pompage et du volume.

À l’inverse, les gaz pompés par la série L se limitent à l’air propre et à d’autres gaz secs, non toxiques, non corrosifs et non inflammables ni explosifs. Pour les conditions avec poussière ou vapeur d’eau, une pompe lubrifiée à l’huile dispose du ballast de gaz (V0040A : ballast ouvert à 0.5 mbar) pour traiter une petite quantité de vapeur d’eau ; la série L sans huile n’a pas ce moyen et doit ajouter une filtration ou une condensation avant l’admission.

IV. Exemple 1 : combien de temps pour pomper un montage de 60 L à 300 mbar

Estimation isotherme : t = (V / S) · ln(p₁ / p₂), où V est le volume, S la vitesse de pompage effective, p₁ et p₂ les pressions initiale et cible.

Prenons V = 60 L pour la chambre du montage à vide plus la tuyauterie, en pompant de la pression atmosphérique 1013 mbar à 300 mbar :

ln(1013 ÷ 300) = ln 3.377 = 1.217

Calcul avec la vitesse nominale (plutôt optimiste)

• DPL-V25L : S = 25 m³/h = 25 000 L/h = 6.94 L/s, t = (60 ÷ 6.94) × 1.217 = 8.65 × 1.217 = 10.5 s
• DPL-V15L : S = 15 m³/h = 4.17 L/s, t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 14.4 × 1.217 = 17.5 s
• DPL-V40L : S = 40 m³/h = 11.11 L/s, t = (60 ÷ 11.11) × 1.217 = 5.40 × 1.217 = 6.6 s

Calcul avec la vitesse effective (utilisable pour fixer la cadence)

La vitesse nominale est la valeur à l’entrée de la pompe. Les pertes de charge le long de la tuyauterie, les raccords G3/4″, l’électrovanne et les fuites au plan de contact entre la ventouse et la pièce abaissent la vitesse effective atteignant la chambre du montage. Dans la plage de vide grossier, les pertes de conductance sont généralement peu marquées ; retenir 60 % de la valeur nominale est prudent :

• V25L : 4.17 L/s → t = (60 ÷ 4.17) × 1.217 = 17.5 s
• V15L : 2.50 L/s → t = (60 ÷ 2.50) × 1.217 = 29.2 s
• V40L : 6.67 L/s → t = (60 ÷ 6.67) × 1.217 = 10.9 s

Si la cadence exige d’établir 300 mbar en 12 s : le V15L est à plus du double, le V25L dépasse de 5.5 s, le V40L est juste à la limite. À ce stade, ne pas se précipiter pour passer à une pompe plus grande — ramener le volume de 60 L à 40 L (raccourcir les flexibles, supprimer le réservoir tampon intermédiaire, rapprocher le bloc de vannes du montage) fait passer le temps de pompage du V25L à (40 ÷ 4.17) × 1.217 = 11.7 s, ce qui est conforme.

Le volume du montage est la première variable, la pompe la seconde. Réduire trop fortement le diamètre intérieur de la tuyauterie augmente la résistance à l’écoulement ; l’effet reste limité en vide grossier, mais ne descendez pas de deux tailles sous le raccordement de la pompe.

V. Exemple 2 : pour un même débit de fuite, combien diffèrent les marges de deux gammes de pompes

Un circuit de gaz ne peut pas être parfaitement étanche. Quantifions par la méthode d’élévation statique de pression : fermer la vanne d’admission et relever l’élévation de pression.

Q = V × Δp ÷ Δt

Prenons V = 60 L ; après fermeture de la vanne, la pression passe de 300 mbar à 316 mbar en 300 s, Δp = 16 mbar :

Q = 60 × 16 ÷ 300 = 3.2 mbar·L/s (soit 0.32 Pa·m³/s)

Voyons maintenant quel débit de fuite la pompe peut « absorber » : la capacité de pompage à une pression donnée est Q = p × S.

• V25L à 300 mbar : Q = 300 × 4.17 = 1251 mbar·L/s. Le débit de fuite ne représente que 3.2 ÷ 1251 = 0.26%, la pression reste stable et le point de fonctionnement ne bouge presque pas.
• 2V18 à 1 mbar : S = 17 m³/h = 4.72 L/s, Q = 1 × 4.72 = 4.72 mbar·L/s. Le débit de fuite en représente 68 %, la pression d’équilibre p = Qfuite ÷ S = 3.2 ÷ 4.72 = 0.68 mbar — cette pompe, sur ce circuit, n’atteint même pas 1 mbar, et encore moins le 1×10⁻³ mbar de la plaque signalétique.

Pour amener le 2V18 à 1×10⁻³ mbar, le débit de fuite admissible doit descendre sous 1×10⁻³ × 4.72 = 4.7×10⁻⁴ mbar·L/s, soit 680 fois moins que 3.2.

Ces 680 fois expliquent le choix du type de raccordement : un circuit à filetage G3/4″ avec flexible armé ne peut être associé qu’à la série L ; dès qu’il faut descendre sous 1 mbar, il faut des brides NW25, des tubes métalliques, un montage entièrement soudé ou des joints métalliques, et réaliser une recherche de fuites. Choisir d’abord la pompe selon la plage de pression, puis définir le niveau de la tuyauterie en fonction de la pompe ; inverser l’ordre conduit à refaire le travail.

VI. Critère 3 : bruit, poids, alimentation et maintenance

• Bruit : pour un équipement automatisé installé dans une machine, prévoir une isolation acoustique et une distance du poste opérateur selon les 67 dB(A) du V40L ; les 2V18/2V28 à 57 dB(A) sont plus silencieux à vitesse de pompage équivalente ; si le bruit est le critère principal, le bi-étage est alors avantageux.
• Poids : V15L env. 22.4 kg, V25L env. 26 kg, V40L env. 38.5 kg, contre 39 kg pour le 2V18 et 44 kg pour le 2V28. Pour un montage sur robot, un poste de levage ou une installation en haut de machine, l’écart de poids se répercute directement sur les structures mécaniques.
• Alimentation : série L en 220–240V ou 380–450V, monophasé ou triphasé ; V0025A monophasé 220/240V (triphasé possible), V0040A en triphasé ; 2V18/2V28 monophasé 220V ou triphasé 380V. Si le site ne dispose pas de triphasé et que la charge est faible, à 0.35 kW, le V15L évite le transformateur et le variateur de fréquence.
• Maintenance : les pompes lubrifiées à l’huile demandent une vidange et un filtre d’échappement ; quantités d’huile : V0025A 0.75 L, V0040A 1.5 L, 2V18 0.75–1.05 L, 2V28 1.2–1.5 L ; la série L sans huile ne demande pas de vidange, mais les palettes restent des pièces d’usure, à contrôler selon les heures de fonctionnement et la présence de poussière.
• 60Hz : la série L à 60Hz donne 19/30/48 m³/h ; confirmer avant commande pour les versions 60Hz ; certains modèles ne conviennent pas aux régions en 60Hz, vérifier le modèle avec le fabricant avant commande.

VII. Suivre cet ordre pour le choix

1. Définir la plage de pression : la pression de travail peut-elle se situer au-dessus de 90 mbar ? Si oui, la série L entre en candidature ; si non, examiner directement le mono-étage (0.1~0.5 mbar) ou le bi-étage (1×10⁻³ mbar).
2. Calculer le volume et la cadence : utiliser t = (V / S) · ln(p₁ / p₂), avec S égal à 60 % de la valeur nominale. Réduire d’abord le volume du montage, puis envisager de changer de modèle de pompe.
3. Vérifier le débit de fuite : déterminer Q par la méthode d’élévation de pression, le comparer à p × S et voir si la marge dépasse un ordre de grandeur. Si la marge est insuffisante, traiter d’abord le circuit, sans chercher à compenser en surdimensionnant la pompe.

Une fois ces trois données fixées, il ne reste généralement qu’un modèle. À l’inverse, si l’on ne demande que « combien de litres par minute », il faudra refaire le travail ensuite. Le temps de pompage peut d’abord être estimé avec Estimation du temps de pompage ; pour les détails du circuit et des raccordements, voir Questions fréquentes ; pour une comparaison sommaire selon les exigences de propreté, les conditions de maintenance et le gaz pompé, voir Comment choisir entre pompe à palettes sans huile et pompe à palettes lubrifiée à l’huile.

Questions fréquentes

1. Q : où se situe l’écart entre les 90 mbar du DPL-V15L et le 1×10⁻³ mbar du 2V18 ? R : cinq ordres de grandeur. 90 mbar relève de la plage de vide grossier, pour le maintien par vide, le prélèvement de gaz et la mise en forme d’emballage ; le 2V18 à 1×10⁻³ mbar avec ballast de gaz fermé peut servir en procédé de vide moyen ou en étage primaire pour vide poussé. Les plages de pression étant différentes, des vitesses de pompage proches ne permettent pas de les interchanger.

2. Q : peut-on remplacer directement un V25L par un V0025A de vitesse de pompage proche ? R : non. Le V25L est de construction sans huile, avec un vide nominal de 90 mbar ; le V0025A est un mono-étage lubrifié à l’huile, avec un vide limite de 0.5 mbar, mais son pompage entraîne du brouillard d’huile et un risque de retour d’huile à l’arrêt. Un poste propre impose le sans huile, tandis qu’une plage de vide moyen impose le lubrifié à l’huile.

3. Q : combien de temps faut-il pour pomper un montage de 60 L de la pression atmosphérique à 300 mbar ? R : selon t = (V / S) · ln(p₁ / p₂), un volume de 60 L avec la vitesse nominale du V25L de 6.94 L/s donne 10.5 s ; avec une vitesse effective à 60 %, on obtient 17.5 s. Pour fixer la cadence, retenir 17.5 s, et non 10.5 s.

4. Q : avec un flexible sur le circuit de maintien, le débit de fuite est-il hors tolérance ? R : pour un volume de 60 L, une élévation de pression de 16 mbar en 300 s équivaut à 3.2 mbar·L/s ; pour le V25L à 300 mbar, cela ne représente que 0.26% de sa capacité, ce qui est acceptable ; le même débit de fuite ferait s’arrêter le 2V18 à 0.68 mbar, d’où la nécessité de passer à une tuyauterie métallique à brides pour descendre sous 1 mbar.

5. Q : pourquoi une pompe sans huile n’est-elle pas forcément plus silencieuse qu’une pompe lubrifiée à l’huile ? R : dans les valeurs nominales mesurées de cette gamme, les 2V18/2V28 sont à 57 dB(A), les V15L à 61, V25L à 62 et V40L à 67 dB(A). En bi-étage en série, le taux de compression par étage est plus faible et les pulsations de débit sont plus régulières, d’où un bruit plus bas ; une pompe sans huile supprime le brouillard d’huile et les vidanges, pas la puissance acoustique.

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