D'un point de vue technique, une pompe péristaltique est un type de pompe volumétrique à déplacement positif. Son principe de fonctionnement repose sur la compression et la détente périodiques d'un tube flexible :
Le moteur fournit l'énergie nécessaire à la rotation du rotor (équipé de plusieurs galets) à l'intérieur de la tête de pompe. Lorsque le rotor tourne, les galets compriment continuellement le tube élastique de la tête de pompe, formant ainsi des « chambres étanches temporaires » à l'intérieur du tube. Au fur et à mesure que les galets avancent, ces chambres étanches se déplacent dans le sens de refoulement du fluide, poussant le fluide contenu dans le tube vers la sortie. Lorsqu'un galet s'éloigne d'une section du tube, celui-ci se détend grâce à son élasticité, retrouvant ainsi le volume de sa cavité interne et aspirant du nouveau fluide par l'entrée. Ce cycle se répète pour assurer un débit de fluide continu et unidirectionnel.
Vous n'avez toujours pas bien compris ? Prenons un geste simple : pincez une paille avec votre doigt et poussez-la vers l'avant ; le liquide s'écoulera dans le sens du mouvement de votre doigt. Une pompe péristaltique est en quelque sorte une version mécanique de ce principe : elle utilise un rouleau motorisé à la place du doigt et un tube élastique à la place de la paille. En comprimant continuellement le tube avec le rouleau, le fluide est forcé de s'écouler de manière unidirectionnelle à l'intérieur du tube.
Son principal avantage, qui la distingue également des pompes centrifuges et des pompes à engrenages, est que le fluide n'entre en contact qu'avec le tube et aucune pièce interne du corps de pompe. Cela signifie :
Il n'y a pas lieu de s'inquiéter d'une éventuelle contamination du corps de pompe par le fluide.
Il n'y a pas lieu de s'inquiéter d'une éventuelle contamination du fluide par le corps de pompe.
Trois composants principaux
Quelle que soit sa taille ou son application, une pompe péristaltique repose sur trois structures principales : le moteur (source d'énergie), la tête de pompe (mécanisme d'exécution) et (tuyauterie, canal d'acheminement du fluide). Les paramètres de conception de ces trois composants déterminent directement la précision du débit, la stabilité du débit et la durée de vie de la pompe. Ils sont comme le moteur, la transmission et les pneus d'une voiture : aucun ne peut manquer.
1. Moteur/Moteur
Le moteur/module de commande est au cœur du moteur/module de commande. Sa fonction principale est de fournir une alimentation stable à la tête de pompe et de contrôler la vitesse de rotation des rouleaux (la vitesse de rotation détermine directement le débit).
Types de moteurs
Moteur CC à balais : Faible coût et couple de démarrage élevé, adapté aux transferts de fluides domestiques simples (par exemple, le remplissage d'un petit aquarium) et au dosage chimique industriel à faible coût — des applications où les exigences en matière de précision et de durée de vie ne sont pas élevées.
Moteur CC sans balais (BLDC) : Longue durée de vie, faible niveau sonore et bonne stabilité, adapté aux transferts de fluides de précision en laboratoire (par exemple, l'alimentation en fluide pour chromatographie) et aux petits dispositifs médicaux de perfusion — des applications exigeant un faible niveau sonore et une longue durée de vie.
Moteur pas à pas Moteur : Précision de contrôle de vitesse extrêmement élevée et absence d'erreur cumulative, idéal pour le pipetage quantitatif d'échantillons de laboratoire et le remplissage de petits volumes de produits alimentaires (par exemple, 5 ml d'essence) – des applications exigeant une grande précision de débit.
Moteur à courant alternatif : Puissance de sortie élevée et compatible avec des débits importants, idéal pour le dosage chimique de grands diamètres dans les stations d'épuration et la distribution de solutions nutritives à grand débit en agriculture – des applications industrielles nécessitant des débits et des pressions élevés.
Modes de contrôle
Commande manuelle : Réglage de la vitesse de rotation par boutons ou molettes, ou mise en marche/arrêt par pédale (en option). Simple d'utilisation, convient au fonctionnement indépendant d'une seule pompe.
Commande analogique : Reçoit des signaux tels que 0-5 V/4-20 mA et peut être connectée à un automate programmable (PLC) ou à un système de contrôle distribué (DCS).
Commande numérique : Prend en charge les protocoles tels que RS232/RS485/Modbus, permettant le réglage à distance des débits et la lecture des données de fonctionnement.
2. Tête de pompe
La tête de pompe est le composant qui entre directement en contact avec la tubulure et comprime le fluide ; elle est également essentielle pour la stabilité du débit et la durée de vie de la tubulure. Pour les débutants, concentrez-vous sur trois aspects de conception lors de l'évaluation des têtes de pompe :
Nombre de rouleaux
Ce nombre détermine le degré de fluctuation du débit. Plus il y a de rouleaux, plus la fréquence de compression de la tubulure est élevée et plus le débit est stable (par exemple, une tête de pompe à 10 rouleaux réduit la fluctuation du débit de 30 % par rapport à une tête à 6 rouleaux). Cependant, un plus grand nombre de rouleaux accélère également l'usure des tubes, réduisant leur durée de vie de 10 à 20 %.
Mécanisme de compression
Le taux de compression des tubes doit être contrôlé avec précision : une compression insuffisante entraîne une aspiration insuffisante et des fuites, tandis qu'une compression excessive accélère le vieillissement des tubes. Les principales méthodes de compression utilisées dans l'industrie se divisent en deux types :
Compression manuelle : Ajustez la position du bloc de pression à l'aide d'un bouton pour régler le taux de compression. Convient aux applications avec des spécifications de tubulure fixes et une faible fréquence d'utilisation (par exemple, expériences de laboratoire temporaires).
Mécanisme de compensation automatique de la pression : Assure une compensation dynamique de la pression grâce à des ressorts ou des vérins pneumatiques. Lorsque la tubulure s'amincit en raison de l'usure, le bloc de pression s'ajuste automatiquement pour maintenir une compression constante. Adapté aux environnements de fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7 (ex. : lignes de remplissage alimentaire, systèmes de dosage chimique industriels) et permet de prolonger la durée de vie des tubulures.
Matériau
Le matériau de la tête de pompe doit être choisi en fonction des caractéristiques du fluide transféré (corrosivité, température) et des exigences environnementales :
Tête de pompe en plastique technique (PP/ABS) : Légère (40 % plus légère que l’alliage d’aluminium), résistante à la corrosion (adaptée au transfert d’acides et de bases faibles) et économique. Idéal pour les équipements portables (ex. : pompes d'échantillonnage extérieures), mais sa résistance aux hautes températures est faible.
Tête de pompe en alliage d'aluminium : Haute résistance et bonne dissipation thermique, convient au transfert de fluides à haute viscosité (ex. : sirop, huile lubrifiante). Cependant, elle est lourde et plus coûteuse.
Tête de pompe en acier inoxydable : Résistance supérieure à la corrosion, convient aux applications pharmaceutiques et semi-conductrices, mais son coût est plus élevé (supérieur à celui de l'alliage d'aluminium).
3. Tuyauterie
La tuyauterie est le « consommable » d'une pompe péristaltique. Choisir le bon tuyau permet d'éviter les fuites et la contamination, tout en réduisant la fréquence de remplacement (et donc les coûts). Pour les débutants, le principe de base est d'adapter les caractéristiques du fluide au matériau correspondant :
Tuyau en silicone : économique, élastique et facile à installer, il convient au transfert d'eau, de réactifs neutres et de fluides de qualité alimentaire (boissons, eau potable, etc.). Cependant, il présente des inconvénients majeurs : il n'est pas résistant aux huiles ni aux acides et bases forts (acide sulfurique, alcool, etc.) et durcit avec le temps.
Tuyau en fluoroélastomère (FKM) : le matériau le plus résistant à la corrosion, capable de transporter l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et les solvants organiques (méthanol, acétone, etc.). Adapté aux applications chimiques et environnementales, mais présente une faible élasticité et un coût élevé (3 à 5 fois supérieur à celui des tubes en silicone).
Tuyau en silicone de qualité alimentaire : Certifié FDA (contrairement aux tubes en silicone classiques), il ne contient aucun plastifiant. Convient au transfert de liquides en contact direct avec les aliments (sauces, yaourts, huiles de cuisson, etc.). Remarque : Privilégiez les modèles résistants aux hautes températures (par exemple, jusqu’à 120 °C) pour un nettoyage et une désinfection faciles.
Tuyau en téflon (PTFE) : Excellente résistance aux hautes et basses températures (de -200 °C à 260 °C) et à la corrosion (résistant à l’eau régale). Cependant, sa rigidité et sa faible élasticité nécessitent l’utilisation d’une pompe haute pression. Il est généralement utilisé uniquement dans des cas particuliers (par exemple, l'alimentation en fluide des réacteurs à haute température).
Conseil
Le diamètre intérieur et l'épaisseur de paroi du tube influent directement sur le débit :
À vitesse de rotation égale, le débit est proportionnel au carré du diamètre intérieur du tube (par exemple, le débit d'un tube de 8 mm de diamètre intérieur est quatre fois supérieur à celui d'un tube de 4 mm de diamètre intérieur).
L'épaisseur de paroi influe sur la résistance à la compression : des parois plus épaisses (par exemple, 3 mm au lieu de 2 mm) offrent une meilleure résistance. performances anti-âge, mais doit correspondre à la conception de compression de la tête de pompe (pour éviter une compression insuffisante).
