Pompe pneumatique à membrane
Qu'est-ce qu'une pompe pneumatique à membrane ?
La pompe pneumatique à membrane est une pompe volumétrique qui utilise de l'air comprimé pour déplacer des liquides grâce à une force de va-et-vient et à une vanne à bille ou à clapet. Le nom de cette pompe vient de la membrane utilisée pour effectuer le pompage. Cette membrane fonctionne selon le principe du déplacement d'air. La membrane est poussée et tirée dans et hors de la chambre de pompage pour permettre la circulation du fluide. Ce type de pompe est très polyvalent car il peut transporter des liquides de viscosité élevée, faible ou moyenne, ainsi que des fluides contenant des particules en suspension. Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane conçoivent ces pompes pour qu'elles puissent être utilisées même dans des produits chimiques agressifs tels que les acides, car elles peuvent être construites avec différents types de matériaux et de membranes résistant aux corrosifs. Cette pompe peut être utilisée pour transporter une grande variété de fluides dans diverses industries telles que l'approvisionnement en eau, l'exploitation minière, les produits chimiques, le pétrole et le gaz, le papier et la pâte à papier, entre autres.
Figure : Pompe pneumatique à membrane
Composants d'une pompe pneumatique à membrane
Moteur
Le moteur est utilisé pour fournir l'énergie qui permet au système pneumatique de produire de l'air comprimé. La puissance du moteur est transmise par un arbre. L'arbre actionne ensuite un piston pour produire de l'air comprimé. Le piston est monté sur la partie centrale du diaphragme, ce qui le fait osciller lorsqu'il déplace le fluide de l'extrémité d'aspiration à l'extrémité de refoulement.
Arbre de transmission
Il s'agit d'un arbre qui transmet l'énergie du moteur à la pompe en reliant la tige et la manivelle.
Bielle et manivelle
La bielle et la manivelle sont utilisées pour convertir le mouvement de rotation en mouvement d'oscillation. La bielle relie l'arbre du moteur au piston.
Diaphragme
Il s'agit d'un composant en caoutchouc ou en matière thermoplastique qui est monté sur le piston. Le diaphragme a pour fonction de dilater et de réduire le volume de liquide de la chambre de pompage afin d'assurer le fonctionnement de la pompe. Le diaphragme est également chargé de séparer les parties transmission et pompage et d'empêcher le fluide de pénétrer dans les autres parties de la pompe. Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane prennent en compte différents facteurs lors de la conception de la membrane afin de garantir une longue durée de vie à la pompe en fonction de son utilisation.
Vannes d'aspiration et de refoulement
La soupape d'aspiration est utilisée pour contrôler le débit du fluide dans la pompe et empêcher toute tentative de reflux du fluide. La vanne de refoulement contrôle le débit du fluide de la pompe et empêche tout retour du fluide vers la pompe.
Figure : Composants d'une pompe pneumatique à membrane
Comment fonctionne une pompe pneumatique à membrane ?
Cette pompe fonctionne à l'aide de deux membranes flexibles. Les membranes se déplacent d'avant en arrière pour créer un vide temporaire. Ce vide est destiné à faire entrer le liquide dans la pompe. Les membranes agissent comme des cloisons entre le liquide et l'air. Cette pompe fonctionne en deux temps. Lors de la première course, les membranes sont reliées par un arbre via la partie centrale où se trouve la vanne d'air. Cette valve est utilisée pour déplacer l'air comprimé derrière le premier diaphragme et l'éloigner de la partie centrale. Ainsi, le premier diaphragme produit une course de pression qui transporte le fluide de la pompe. Dans le même temps, le second diaphragme aspire le liquide.
L'air situé derrière la deuxième membrane est libéré dans l'atmosphère et la pression atmosphérique déplace le fluide vers le côté aspiration. Lors de la deuxième course, la soupape de sortie est poussée hors de son siège. Lorsque la deuxième course est terminée, la vanne d'air déplace l'air derrière la première membrane et le cycle entier se répète.
Figure : Fonctionnement d'une pompe pneumatique à membrane
Types de pompes pneumatiques à membrane
Pompe à membrane pneumatique en plastique
Il s'agit d'une pompe fabriquée en plastique technique. Ce matériau possède de meilleures propriétés thermiques et mécaniques que les plastiques couramment utilisés tels que le PVC et le polystyrène. Cependant, une pompe fabriquée dans ce matériau est assez chère par rapport à celles fabriquées dans des plastiques courants comme le PVC. La température de fonctionnement de cette pompe est d'une certaine manière plus élevée que celle de la pompe en plastique, car les matériaux techniques ont une résistance thermique plus élevée que les plastiques.
Pompe pneumatique à membrane en aluminium
Il s'agit d'une pompe fabriquée en aluminium. Ce type de pompe est préféré pour sa légèreté, sa grande solidité et sa résistance aux températures élevées, ce qui la rend fiable et sûre à utiliser. La haute résistance de l'aluminium permet à cette pompe de produire un débit de fluide à haute pression adapté au transport sur de longues distances. L'aluminium présente également d'autres avantages tels que sa non-toxicité et son excellente résistance à la corrosion, ce qui permet de l'utiliser dans des fluides corrosifs. Grâce à l'aluminium, la pompe est facile à usiner et à produire en raison de la malléabilité de ce matériau. Cependant, cette pompe est plus chère que les pompes en plastique technique.
Pompe pneumatique à membrane en acier inoxydable
Il s'agit d'une pompe pneumatique à membrane fabriquée en acier inoxydable. Cette pompe est très résistante par rapport aux pompes en plastique technique et en aluminium. En tant que telle, cette pompe est adaptée à une utilisation où une pression élevée est nécessaire. L'acier inoxydable est également résistant à la corrosion et présente une faible dilatation thermique adaptée aux températures élevées. Cependant, cette pompe est plus lourde que les pompes en plastique technique et en aluminium.
Facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'une pompe pneumatique à membrane
Exigences en matière de volume
Il est important de choisir la pompe de manière à ce qu'elle fonctionne à 50% de son potentiel le plus élevé dans des conditions normales d'utilisation. Si elle fonctionne à 50% de son potentiel maximal, elle pourra fonctionner pendant de longues périodes sans entretien. Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane conçoivent ces pompes en indiquant sur le manuel leur capacité de fonctionnement en gallons par minute. Cela permet de sélectionner la pompe la mieux adaptée à la capacité du fluide 50%.
Matériau de la pompe
Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane produisent ces pompes à partir de différents matériaux. L'un des principaux matériaux à prendre en compte est celui de la bille, du siège de la pompe et du corps de la pompe. Le choix du matériau de revêtement utilisé détermine le type de fluide sur lequel la pompe peut fonctionner. Il détermine également la température de fonctionnement et le choix des solides contenus dans le fluide. Par exemple, l'acier inoxydable résiste à la corrosion et à l'usure, mais il est coûteux. Les matières plastiques comme le PTFE sont résistantes à la corrosion et peu coûteuses, mais elles ne résistent pas à l'usure abrasive.
Courbe de performance de la pompe
Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane conçoivent chaque pompe avec une courbe de performance spécifique. Cette courbe indique les performances de la pompe à une certaine hauteur de pression et à un certain débit, ainsi que la quantité d'air nécessaire à différents niveaux de fonctionnement. Cela permet de savoir si la pompe envisagée sera en mesure de fournir la charge de fluide requise.
Applications des pompes pneumatiques à membrane
- Exploitation minière. Ces pompes sont utilisées pour l'assèchement des sites souterrains et aériens et des carrières, pour le transport des boues et des lisiers et pour le transport de carburant pour les véhicules lourds de construction ou autres.
- Usines de traitement chimique. Les pompes pneumatiques à membrane sont utilisées dans les processus de chargement et de déchargement, comme pompes utilitaires portables, pour le dosage ou la mise en lots de produits chimiques.
- Céramique. Il est utilisé dans les barbotines de céramique, le remplissage des moules et le transfert des réservoirs journaliers.
- Revêtements. La pompe pneumatique à membrane est utilisée pour transporter, distribuer et doser l'encre ou la peinture pour les pistolets de pulvérisation.
- Placage électrolytique et anodisation. Il est utilisé pour réapprovisionner en produits chimiques les cuves de finition des métaux ou pour le placage, la filtration et l'agitation des solutions de nettoyage.
- Industries du papier et de la pâte à papier. Il est utilisé pour transporter les colles, les encres d'imprimerie et les adhésifs en vrac.
- Eau et traitement de l'eau. Les pompes pneumatiques à membranes sont utilisées pour le transport de l'eau domestique et commerciale ainsi que des milieux en suspension tels que les eaux usées.
- Pétrole et gaz. Il est utilisé dans les filtres-presses, les bassins de décantation et le transfert de carburant en vrac.
Avantages des pompes pneumatiques à membrane
- Ces pompes sont exemptes d'huile et comportent moins de joints, contrairement aux pompes centrifuges.
- Il présente une excellente résistance à l'usure, ce qui permet de l'utiliser dans les abrasifs.
- Il peut s'amorcer pour une hauteur de chute d'environ 6 m.
- Les pompes pneumatiques à membrane ont un grand volume de déplacement de fluide.
- Sa conception est simple et compacte.
- Il est facile à nettoyer et à réparer.
- Il est très polyvalent car il peut être utilisé dans presque toutes les industries, à l'exception de celles qui impliquent des températures très élevées.
- Cette pompe peut transférer des fluides toxiques, abrasifs et corrosifs.
- Les pompes pneumatiques à membrane peuvent transporter des fluides très visqueux tels que la graisse et le goudron.
- Ces pompes présentent une usure moindre de la membrane par rapport aux pompes à membrane à entraînement mécanique en raison de l'équilibre de la pression de l'air comprimé.
- La conception de ces pompes permet de séparer les parties liquides et sensibles de la pompe, ce qui réduit les risques de réparation.
Inconvénients des pompes pneumatiques à membrane
- Ces pompes ont des vitesses de fonctionnement faibles.
- Son efficacité énergétique est assez faible par rapport aux autres pompes.
- Les pompes pneumatiques à membrane ne conviennent pas à une utilisation à des températures élevées.
- Elles ne produisent pas de pression élevée par rapport aux pompes centrifuges.
Dépannage des pompes pneumatiques à membrane
La pompe ne démarre pas
- Membrane cassée. Remplacer la membrane.
- Faible débit d'air. Vérifier les raccords de tuyauterie, la taille et la consommation de la pompe par rapport aux autres appareils connectés sur la même ligne.
- Pression d'air insuffisante. Régler le niveau de pression. Vérifier également la consommation de la pompe par rapport à d'autres appareils montés sur la même ligne.
- Manque d'air. S'assurer que les vannes, les circuits d'air et les connexions fonctionnent correctement.
- La vanne de contrôle est endommagée. Remplacer la valve de contrôle.
- Le robinet d'aspiration est fermé. Ouvrir le robinet d'aspiration.
- La soupape de décharge est fermée. Ouvrir la soupape de décharge.
- L'échangeur pneumatique est endommagé. Remplacer l'échangeur.
- La pompe s'est bloquée. Réinitialisez la pompe en suivant les instructions du fabricant de la pompe pneumatique à membrane.
La pompe ne débite pas de liquide
- Le siège de la bille de la vanne n'est pas correct. Démontez le robinet à boisseau sphérique conformément aux instructions du fabricant de la pompe pneumatique à membrane et nettoyez le siège et le boisseau sphérique ou remplacez-les si nécessaire.
- Hauteur d'aspiration trop élevée. Réduire la hauteur d'aspiration.
- Viscosité du fluide trop élevée. Augmenter le diamètre de la conduite d'aspiration et réduire les cycles de la pompe.
- Tuyau d'aspiration bouché. Ouvrez la pompe et retirez les matériaux qui la bloquent.
Les cycles de pompage réduisent
- Le tuyau d'aspiration est obstrué. Contrôler la conduite d'aspiration et retirer les matériaux qui l'obstruent.
- Fluide très visqueux. Augmenter le diamètre du tuyau ou utiliser une pompe plus grosse. S'assurer que la pompe est utilisée pour la viscosité du fluide recommandée par le fabricant de la pompe pneumatique à membrane.
- Tuyau de refoulement bloqué. Nettoyer les matériaux bloquants.
Faible débit de fluide
- Fluide très visqueux. Utiliser des tuyaux de grand diamètre, utiliser une pompe de grande taille et faire fonctionner la pompe à faible vitesse.
- Le tuyau d'admission n'est pas raccordé correctement. Raccorder correctement le tuyau.
Résumé
Une pompe pneumatique à membrane est une pompe volumétrique qui fonctionne à l'aide d'air comprimé. Comme son nom l'indique, cette pompe utilise un diaphragme fait de matériaux tels que le téflon, le caoutchouc ou le thermoplastique pour créer un mouvement alternatif qui aide à déplacer le liquide. Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane conçoivent cette pompe de manière à ce que deux membranes flexibles montées sur un arbre commun se déplacent d'avant en arrière de manière répétée lorsqu'elles pompent le liquide dans et hors de la chambre de la pompe. Ce type de mouvement crée un vide dans la pompe, ce qui permet d'aspirer le liquide par un orifice d'entrée.
Les fabricants de pompes pneumatiques à membrane produisent divers types de pompes à partir de différents matériaux, tels que les pompes en plastique technique, les pompes en acier inoxydable et les pompes en aluminium, entre autres. Les applications de ces pompes comprennent l'exploitation minière, l'approvisionnement en eau, le traitement des eaux usées, le pétrole et le gaz, le papier et la pâte à papier, le traitement chimique et le revêtement par poudre, entre autres. Les avantages de ces pompes sont la résistance à l'usure et à la corrosion, la facilité de nettoyage et de réparation, la polyvalence, l'auto-amorçage et la grande capacité de déplacement du fluide.