Les pompes axiales, pompes à hélice ou hélicoïde sont des pompes destinées à générer un fort débit et une faible variation de pression. Elles sont utilisées principalement dans l' irrigation.

 

L'hélice de pompe axiale est comparable a l'hélice de bateau carénée. le point de fonctionnement de l' helice de pompe sera déterminé par le débit souhaité. Ce n'est plus la poussée qui sera recherchée mais la variation de pression. L'hélice sera réalisée pour qu 'au débit souhaité elle réalise la différence de pression égale a la perte de charge du conduit ou circule le fluide.

Résultats héliciel incluant le delta de pression pour un pompe axiale

Les pompes jet utilisées comme propulseur des sous marins, jet ski ou adaptées sur des moteurs hors bords sont de cette categorie.Le diametre de l' hélice est parfois limité par le tirant d'eau et/ou par la vitesse d'évolution limitant la vitesse de bout de pale(cavitation). Lorsque l'on veut réaliser une forte poussée avec une petite hélice on retrouve la problématique des fuites de pression au bout de la pale mais aussi au pieds de pales.

Ce qui donne des hélices carénées avec des pieds de pales autour de 0.5 fois le rayon. Le rendement des hélices de bateaux carénées n'est bon qu' à faible vitesse, mais pour un jet ski de loisir, un sous marin devant accélérer très fortement en cas de besoin, un hors bord à faible tirant d'eau, ou un hydrojet intégré a la coque, ce n'est plus le rendement qui est recherché mais la possibilité de créer une forte poussée avec une petite hélice. La forte portance des pales implique aussi une vitesse induite tangentielle (mise en rotation du fluide) importante.La mise en rotation du fluide ne génère pas de poussée et représente une perte d'énergie.Un systeme de redressement du fuide a l'arriere de l'hélice, ou de pré orientation de l'entrée du fulide avant l' hélice, peuvent etre intégrés sous forme d'aubes directrices fixes.

 

La méthode de dimensionnement sera celle d'une hélice propulsive avec un carennage.Le paramètre de pression étant un objectif majeur, l' hélice sera fortement chargée, le maximum de pression généré par une hélice se situe dans sa zone de 0.75 fois le rayon de bout de pale.La zone du pied de pale ne pourra pas réaliser de forte variation de pression du fait de la faible vitesse apparente.Pour augmenter la pression et éviter les fuites, le rayon de pied de pales de pompe axiales peut être situé à 50% du rayon de bout de pale.Un compromis entre débit et pression réalisable devra être trouvé, en fonction de la limite de cavitation sur les pales.

Étude d'une hélice de pompe axiale dans héliciel