Pompe à membrane
Pompe à membrane
Une pompe à membrane est un type de pompe volumétrique qui utilise deux membranes flexibles et réciproques pour aspirer et expulser le liquide à travers la pompe. Elles sont classées parmi les pompes volumétriques car le débit n'est pas fortement affecté par la hauteur de pression contre laquelle la pompe travaille à la vitesse de la pompe.
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Qu'est-ce qu'une pompe à membrane ?
Une pompe à membrane est un type de pompe volumétrique qui utilise deux membranes flexibles et réciproques pour aspirer et expulser le liquide à travers la pompe. Elles sont classées parmi les pompes volumétriques car le débit n'est pas fortement affecté par la hauteur de pression contre laquelle la pompe travaille à la vitesse de la pompe.
Fig : La pompe à membrane et ses principaux composants (image credits : mechanicalboost.com)
Les pompes à membrane sont utilisées pour transférer une large gamme de liquides, y compris des liquides contenant de gros sédiments et des liquides de viscosité faible, moyenne ou élevée. Ces pompes peuvent également être conçues pour traiter de nombreux produits chimiques agressifs dans de nombreuses applications industrielles.
Selon le type, une pompe à membrane peut être alimentée par l'électricité ou l'air comprimé. Les pompes à membrane sont fabriquées à partir de divers matériaux, notamment des plastiques et des métaux tels que l'acier inoxydable et l'aluminium. Les fabricants de pompes à membrane décident du type de matériau à utiliser en fonction des applications de la pompe.
Comment fonctionne une pompe à membrane ?
Le principe de fonctionnement de la pompe à double membrane est basé sur le principe du déplacement d'air où les membranes agissent comme une paroi de séparation entre l'air et le liquide. L'image ci-dessous est utilisée pour décrire le principe de fonctionnement d'une pompe à membrane.
Fig : Le fonctionnement d'une pompe à membrane (image credits : mechanicalboost.com)
Les deux membranes (A et B) sont reliées par un seul arbre, ce qui leur permet de se déplacer à l'unisson. Une vanne d'air est située au centre des membranes et dirige l'air comprimé vers l'arrière des membranes. Les chambres à liquide sont alternativement remplies et vidées par un fluide qui est aspiré par une entrée commune et évacué par une sortie unique. Lorsque la vanne d'air dirige l'air comprimé vers l'arrière de la membrane A, la chambre B commence sa course d'aspiration, qui débute lorsque la membrane B est déplacée vers le centre de la pompe, créant ainsi un vide dans la chambre B. La pression atmosphérique force alors le fluide à pénétrer dans la chambre B par le robinet à boisseau sphérique d'entrée. En même temps, la membrane A pressurisée se décharge et lorsqu'elle atteint la limite de sa course de décharge, la vanne d'air redirige l'air pressurisé vers l'arrière de la membrane B. Cela commence la course de décharge de la membrane B et les forces hydrauliques développées à l'intérieur de la chambre B forcent la bille d'entrée à revenir sur son siège et la bille de décharge à sortir de son siège. Cette situation permet au fluide de s'écouler par le refoulement de la pompe. Le même processus se produit dans la chambre opposée, ce qui constitue un cycle complet.
Caractéristiques de la pompe à membrane
- Élimination du liquide par impulsions
- L'étanchéité du clapet anti-retour est très importante
- Le liquide de pompage est séparé des composants sensibles de la pompe.
- Excellentes propriétés de ralenti
- capacités d'auto-amorçage
- Applicable aux liquides inflammables, corrosifs et abrasifs
- Les pompes à membrane sont des pompes volumétriques
- Bonne capacité de levage par aspiration
Types de pompes à membrane
Les types de pompes à membrane peuvent être classés en fonction des matériaux de construction et de la source de la force motrice.
Par matériel
- pompe à membrane en acier inoxydable
Les composants de ce type de pompe à membrane sont fabriqués en acier inoxydable. Les pompes à membrane en acier inoxydable sont largement utilisées pour transférer des liquides dans des applications commerciales humides. La plupart des pompes en acier inoxydable fonctionnent à l'air comprimé. Elles conviennent au transfert général, au dosage grossier, à l'assèchement, au transfert à faible cisaillement, à la recirculation de l'eau ou des produits chimiques, à la distribution, à la pulvérisation, au remplissage et à l'évacuation des carburants. Les fabricants de pompes sèches en acier inoxydable ont également fourni un modèle de pompe fonctionnant à sec, qui est portable et intrinsèquement sûr. Ces pompes présentent de nombreuses caractéristiques souhaitables, telles que la résistance à la surchauffe et la polyvalence des applications. En général, les pompes à membrane en acier inoxydable peuvent pomper une large gamme de liquides, depuis les acides, les caustiques et les solvants jusqu'aux liquides à haute viscosité sensibles au cisaillement, y compris les peintures, les encres et les adhésifs. Elles conviennent également pour les abrasifs et les boues.
- Pompe à membrane en plastique
Il s'agit de pompes à diaphragme en plastique. Elles conviennent parfaitement à la manipulation de produits chimiques tels que les acides et l'eau de Javel. Toutefois, elles peuvent ne pas être en mesure de traiter divers produits chimiques tels que le styrène et certaines résines. Les pompes à membrane en plastique présentent l'avantage de ne pas fuir. Cependant, ces pompes nécessitent une inspection et un entretien réguliers par rapport à leurs homologues en acier inoxydable. Le fonctionnement d'une pompe à membrane en plastique peut être affecté par une pression et une température élevées.
- Pompe à membrane en aluminium
Ce type de pompe à membrane est principalement fabriqué en aluminium. La plupart de ces pompes sont motorisées et offrent un rendement optimal de l'air. Les pompes à membrane en aluminium sont capables de traiter des produits chimiques difficiles. Leur construction boulonnée permet également
empêche les fuites de liquide ; elles conviennent donc à la manipulation de produits chimiques sans fuite. Les pompes sont également dotées de vannes à bille et de bouchons de fluide facilement accessibles, ce qui permet une maintenance et une réparation rapides de la pompe.
Par chauffeur
- pompe pneumatique à membrane
La pompe à membrane pneumatique est l'un des types de pompes à membrane les plus courants. Le fonctionnement de la pompe est principalement basé sur l'air comprimé, qui fournit la force motrice nécessaire pour déformer les membranes de la pompe afin de faciliter les courses d'aspiration et de refoulement de la pompe. Une pompe à membrane pneumatique contient deux chambres à liquide avec deux membranes ; c'est pourquoi elle est également connue sous le nom de pompe à double membrane pneumatique (AODD). En outre, la pompe comprend des clapets anti-retour au refoulement et à l'aspiration dans chaque chambre de pompage. Un système de distribution d'air est installé à l'intérieur de la pompe pour faciliter le déplacement de l'air d'une chambre à l'autre. Le contrôle systématique du flux d'air comprimé d'une chambre à l'autre permet à une chambre de décharger tout son liquide dans la tuyauterie d'expulsion tandis que l'autre chambre se remplit de liquide. L'un des principaux problèmes posés par le diaphragme pneumatique est la pulsation dans le flux d'évacuation, qui nécessite l'installation d'amortisseurs dans le réseau de tuyaux d'évacuation.
- pompe électrique à membrane
Une pompe électrique à membrane est alimentée par l'électricité. Il s'agit souvent de pompes entraînées par un petit moteur et elles peuvent produire une force mécanique comprise entre 60 et 100 PSI. La pompe électrique à diaphragme se présente sous deux formes différentes. Le premier style est appelé le style primaire et contient des interrupteurs de force fixes pour activer et désactiver la pompe de manière régulière et précise en fonction des réglages de force. Le second style est connu sous le nom de style by-pass. Dans ce dernier cas, le fonctionnement de la pompe dépend de la fermeture ou de l'ouverture de la vanne de sortie, mais pas des réglages de force. Si la vanne de sortie est ouverte, la pompe continue à fonctionner quelle que soit l'ampleur de la force appliquée au système. Si la vanne de sortie est fermée, le débit interne de la pompe s'arrête.
Avantages de la pompe à membrane
- Extrêmement efficace car il peut fonctionner sur une large gamme de liquides, de la plus basse à la plus haute viscosité.
- volume de déplacement important
- La pompe à membrane est auto-amorçante
- peut fonctionner dans une large gamme de débits et de pressions
- Longue durée de vie
- La pompe à membrane a un rendement énergétique élevé ; le coup de bélier de la pompe applique une force supplémentaire.
- Convient au transfert de produits chimiques corrosifs qui seraient dangereux pour l'environnement
- Peut aider à éliminer les forces stagnantes dans la ligne d'écoulement
- Portable et facile à installer : peut être déplacé facilement à différents endroits
- Facile à entretenir
Inconvénients de la pompe à membrane
- Ils ne délivrent pas de pression élevée pendant le fonctionnement
- Les pompes à membrane ont une faible vitesse de rotation
- Le fonctionnement puissant nécessite un grand volume d'air comprimé pour atteindre une pression de 100Psi.
- Les pompes à membrane ne sont pas très efficaces sur le plan énergétique.
- produit une décharge pulsée
Les impulsions dans le refoulement de la pompe sont causées par l'action cyclique des membranes de la pompe, qui accélère le fluide pendant le cycle de compression et le ralentit pendant le cycle d'aspiration. Un refoulement de pompe pulsé n'est pas souhaitable car il entraîne de fortes vibrations dans la conduite de refoulement de la pompe, ce qui peut desserrer les raccords de la pompe et entraîner des fuites. Les pulsations peuvent être résolues à l'aide de deux techniques principales. La première consiste à installer un amortisseur au sommet de la pompe pour réduire les pulsations. L'autre technique consiste à utiliser deux cylindres, l'un en phase de compression et l'autre en phase d'aspiration. Toutefois, cette dernière technique nécessite un étouffement à la sortie de la pompe.
- Le fonctionnement de la pompe peut être bruyant
Les pompes à membrane pneumatiques sont le plus souvent bruyantes. Le bruit provient de la mise à l'air libre des soupapes d'air et des vibrations dues à l'action pulsatoire des membranes de la pompe. Pour réduire le niveau de bruit, il est possible d'installer un silencieux sur la conduite de mise à l'air libre.
Applications des pompes à membrane
Les pompes à membrane sont largement utilisées dans l'industrie chimique pour déplacer une variété de liquides, y compris les suivants :
- produits chimiques corrosifs, tels que l'acide sulfurique
- Boues abrasives et eaux sales
- Fluides très visqueux et collants
- Petits solides
- Huiles, crèmes et gels
- Solvants volatils
- produits pharmaceutiques
- denrées alimentaires sensibles
Les pompes à membrane sont également utilisées dans les processus industriels suivants
- mélange chimique
- filtration de la peinture
- revêtement en poudre
- la fourniture ou le transfert d'air pulvérisé
- impression et encre
- la transformation des aliments et des boissons
Entretien de la pompe à membrane
L'entretien des pompes est une activité essentielle pour éviter les réparations coûteuses et les retards de production. Les pompes à membrane sont faciles à entretenir par rapport aux autres types de pompes, qui sont constituées de nombreux composants mécaniques et électriques. Toutefois, pour assurer une maintenance efficace de la pompe à membrane, il est nécessaire de comprendre les quatre principaux domaines de maintenance.
- Entrées et sorties - Les entrées et sorties des pompes, également appelées orifices d'aspiration et de refoulement, doivent être régulièrement inspectées et nettoyées afin d'éviter l'accumulation de débris ou de roches, qui peuvent bloquer le débit de la pompe.
- Qualité de l'air - La qualité de l'air et la teneur en humidité affectent le fonctionnement d'une pompe à membrane pneumatique. Le maintien d'une qualité d'air optimale peut contribuer à prolonger la durée de vie de la pompe. Les filtres à air doivent être régulièrement vérifiés et nettoyés pour éviter qu'ils ne soient obstrués par de l'air de mauvaise qualité. La teneur en humidité de l'air est contrôlée afin d'améliorer le débit de la pompe. La pression de l'air doit également être régulée pour s'assurer qu'elle reste dans les limites de fonctionnement de la pompe. Les fabricants de pompes à membrane fournissent généralement un manuel qui les aide à déterminer les limites de pression et les débits de la pompe.
- Composants élastiques - Il s'agit essentiellement des membranes de la pompe. La membrane doit être examinée tous les deux mois pour éviter une usure inégale.
- Couple de serrage - Un couple de serrage trop élevé peut comprimer et endommager la pompe, en particulier les pompes à membrane en plastique. Le couple de serrage des boulons de la pompe doit être régulièrement vérifié et maintenu dans la plage recommandée par le fabricant de la pompe.
Dépannage des pompes à membrane
La pompe effectue des cycles à l'arrêt ou ne parvient pas à maintenir la pression à l'arrêt.
- Billes, sièges ou joints toriques du clapet de retenue usés (remplacer les billes, les sièges ou les joints toriques du clapet)
La pompe à membrane ne fonctionne pas ou fonctionne puis s'arrête
- Bille de vanne très usée (remplacer la bille et le siège)
- Le robinet à boisseau sphérique est coincé dans son siège en raison d'une pression excessive (installer une soupape de décharge).
- La valve de distribution est bouchée (Réduire la pression et dégager les valves)
Fonctionnement erratique de la pompe à membrane
- ligne d'aspiration bouchée (inspecter et nettoyer la ligne d'aspiration)
- Le robinet à boisseau sphérique fuit ou colle (nettoyer ou remplacer les robinets).
- Membrane rompue (Remplacer la membrane)
- Échappement restreint (éliminer la restriction)
- Valves pilotes, valves d'air, joints endommagés (inspecter et remplacer les composants endommagés)
- Alimentation en air erratique
- Givrage dans le silencieux d'échappement (utiliser de l'air plus sec)
La pompe à membrane effectue des cycles mais ne s'amorce pas.
- Vitesse de la pompe trop élevée entraînant une cavitation avant l'amorçage (réduire la pression d'entrée de l'air)
- Les billes des clapets anti-retour sont fortement usées (remplacer les billes)
- Entrée ou sortie bouchée (nettoyer)
- Raccords d'entrée ou collecteurs perdus (Serrer)
défaillance prématurée de la membrane
- Cavitation (augmenter le diamètre du tuyau du côté de l'aspiration de la pompe ou se rapprocher du produit)
- Pression excessive du côté de l'aspiration (soulever la pompe ou la placer sur le dessus du réservoir pour réduire la pression).
- Plaques de membrane incorrectes ou plaques installées à l'envers (consulter le guide du fabricant pour une installation correcte).
- Démarrage à pleine pression (les fabricants de pompes à membrane recommandent de démarrer la pompe à basse pression)
Cyclisme déséquilibré
- Une hauteur d'aspiration excessive (remplir les chambres avec du liquide pour amorcer la pompe)
- fluide pompé dans le silencieux d'air d'échappement
- Fuite d'air du côté de l'aspiration
- Clapets anti-retour obstrués (déloger l'obstruction dans la poche du clapet anti-retour)
- Air entraîné ou blocage de la vapeur dans la chambre (utiliser des bouchons de purge pour purger les chambres)
Bulle d'air dans le fluide
- Conduite d'aspiration desserrée (resserrer)
- plaque de diaphragme desserrée du côté du fluide
Pompe à membrane vanne d'air congélation
- Humidité excessive dans l'air comprimé (utiliser un filtre pour éliminer l'humidité de l'air comprimé ; installer un générateur d'air chaud ou un déshydrateur pour l'air comprimé).
Échappement excessif de la pompe
- Bloc de la vanne d'air, joints toriques, plaque, bloc de pilotage, godets en U ou joints toriques de l'axe de pilotage usés (inspecter et remplacer si nécessaire).
- Joints d'arbre usés (remplacer)
Résumé
Cet article fournit des informations détaillées sur les pompes à membrane. Ces pompes utilisent deux membranes flexibles pour aspirer et pomper les liquides à travers la pompe. Elles constituent un excellent moyen de déplacer de grands volumes de liquides facilement et efficacement. Les pompes à membrane sont disponibles en différentes versions, ce qui permet de les utiliser à différentes fins industrielles.
Ces pompes sont classées en fonction du matériau de construction et du type d'entraînement utilisé pour une pompe donnée. En fonction du type de matériau, les pompes à membrane se répartissent en trois catégories principales : les pompes à membrane en acier inoxydable, en plastique et en aluminium. En ce qui concerne la source de la force d'entraînement, la pompe à membrane peut être classée en pompe à membrane pneumatique et pompe à membrane électrique. En général, les pompes à membrane sont largement utilisées dans l'industrie chimique pour déplacer divers liquides, notamment des produits chimiques corrosifs, des boues abrasives et des liquides volatils. Elles sont également utilisées pour le mélange de produits chimiques, le revêtement en poudre, la filtration de peinture et la transformation des aliments et des boissons.
Une pompe à membrane offre de nombreux avantages, notamment un grand volume de déplacement, des capacités d'auto-amorçage, un rendement énergétique élevé et une longue durée de vie. L'un des principaux inconvénients des pompes à membrane dans les applications est la production d'un débit pulsé. Bien que les impulsions puissent être réduites de manière significative en installant un amortisseur d'impulsions, cela entraîne un coût supplémentaire pour la pompe. De plus, la plupart des pompes sont des pompes à faible vitesse et elles refoulent le liquide à basse pression. L'un des problèmes les plus courants pour les pompes à membrane est l'échappement excessif de la pompe. Ce problème est causé par l'usure des blocs de vannes d'air et des joints d'arbre. Parmi les autres problèmes, citons le gel de la vanne d'air de la pompe, les cycles irréguliers de la pompe, la défaillance prématurée de la membrane, les cycles de la pompe à l'arrêt ou l'incapacité à maintenir la pression à l'arrêt. Cet article met également en évidence les causes possibles de ces problèmes et les solutions envisageables.