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Comment fonctionne une pompe à membrane?

Come funziona una pompa a membrana

La pompe à membrane, désignée en anglais par l’acronyme AODD (Air Operated Doube Diaphragm), est un type de pompe volumétrique à double diaphragme fonctionnant à l’air comprimé. La pompe à diaphragme utilise une vanne pneumatique qui dirige l’air comprimé d’avant en arrière entre les deux côtés de la pompe.

Les pompes à membrane sont capables de traiter des liquides de différents niveaux de viscosité ainsi que des liquides contenant des solides en suspension. Grâce aux configurations de conception et aux matériaux spéciaux utilisés, ce type de pompe peut également gérer efficacement et en toute sécurité des produits chimiques particulièrement agressifs.

Les composants d'une pompe à membrane

Les composants d’une pompe à membrane

Les principaux composants qui constituent et régulent le fonctionnement d’une pompe à double membrane sont les suivants.

  • Le corps central : il comprend l’entrée et la sortie de l’air d’alimentation et l’échangeur pneumatique, qui fournit une pression alternée à la vanne pneumatique et contribue à la fois au mouvement des membranes et à l’action de pompage. L’échangeur pneumatique, breveté par Debem, est un élément clé du fonctionnement de la pompe. Ce composant se compose d’un cylindre extérieur, qui est lui-même divisé en trois sections. L’air comprimé entre dans la section centrale et sort dans les chambres situées derrière les membranes par les deux sections latérales. L’échangeur pneumatique comprend également un tiroir qui, en se déplaçant le long de l’axe, dirige alternativement l’air vers les deux membranes, et un arbre, sur lequel se déplace le tiroir et auquel sont fixées les membranes elles-mêmes.
  • Les chambres à fluide : elles abritent les volumes dans lesquels le fluide est aspiré et pompé. Les chambres à fluide comprennent les membranes (vertes et jaunes dans l’image ci-dessous) et incluent parfois le logement des sphères qui ont une fonction similaire à celle des clapets d’entrée et de sortie. Un vide est créé à l’intérieur de la chambre où des diaphragmes aspirent alternativement le fluide et le repoussent de chaque côté pour créer l’action de pompage.
  • Manifolds : ils constituent l’interface du système et sont fixés aux chambres extérieures pour assurer l’étanchéité et créer en même temps un chemin d’écoulement des fluides. Ils comprennent parfois le logement de la bille, qui fait office de clapet anti-retour pour empêcher le fluide aspiré de revenir à son point de départ.
  • La valve d’air : dirige l’air comprimé dans les chambres et aide à déplacer l’assemblage de la membrane. Dans le même temps, la valve d’air dirige l’air comprimé dans la chambre opposée, ce qui permet de le rejeter dans l’atmosphère via l’orifice d’échappement situé dans le bloc central.
  • Diaphragmes : disponibles dans une grande variété de matériaux et de conceptions, ils servent à la fois de barrière pour séparer le côté fluide de la pompe du côté air et créent en même temps l’action de pompage par leur expansion.

The operation of a diaphragm pump

Les différents composants des pompes à double membrane, tout en conservant le même principe de fonctionnement, peuvent avoir des dispositions différentes selon la taille ou la série de la pompe à laquelle ils appartiennent.

Le fonctionnement d’une pompe à membrane

Après avoir examiné les principaux composants des pompes à membrane, il est possible d’analyser leur fonctionnement. Comme nous l’avons déjà mentionné, le cycle de fonctionnement complet d’une pompe AODD est basé sur l’utilisation d’air comprimé comme fluide moteur. Les pompes AODD utilisent deux membranes flexibles montées sur un arbre commun qui effectue des mouvements répétés de va-et-vient pour pomper les fluides dans et hors de la chambre à fluide de la pompe. Ce mouvement crée un vide, qui permet au fluide de pénétrer par un orifice d’aspiration.

The air exchange cycle in double diaphragm pumps

Le cycle d’échange d’air dans les pompes à double membrane

Le cycle d’échange se compose essentiellement de trois phases qui se répètent alternativement pour chaque chambre.

  • Phase 1 : l’air, passant par le trou du corps de la pompe, arrive à l’anneau central, où, à travers une série de passages entre la bobine et l’anneau extérieur, il atteint l’une des deux « chambres à air » (sur la figure, le trajet est souligné en rouge et la chambre à air en bleu). La membrane, poussée par la pression de l’air, se dilate et déplace le liquide dans le collecteur. La bonne direction est assurée par les billes situées en dessous, qui, par gravité, ferment le passage, empêchant le liquide de tomber.Fase 1
  • Phase 2 : Dans la deuxième phase, la bobine, poussée par l’air, frappe le côté opposé dans l’échangeur pneumatique, en glissant le long de l’arbre, et met en pression l’autre chambre à air.
    Fase 2
  • Phase 3 : Dans la troisième phase, appelée phase de déchargement, la chambre à air de la membrane qui était auparavant sous pression voit maintenant un passage ouvert vers l’environnement extérieur. La traction de la membrane opposée, qui se gonfle, rétracte la membrane en même temps qu’elle crée un vide dans la chambre à fluide, ce qui permet au fluide de monter et de se remplir. Dans le même temps, le cycle recommence en répétant, à l’intérieur de la seconde chambre, l’action décrite à l’étape 1.
    Fase scarico

La plupart des produits Debem ont une plage de pression d’alimentation comprise entre 2 bar (minimum) et 8 bar (maximum), bien qu’il ait été prouvé que des pressions même inférieures à 1 bar déclenchent certains modèles.

L'installation d'une pompe à double diaphragme

L’installation d’une pompe à double diaphragme

Après avoir approfondi les modes de fonctionnement des pompes à membrane, il est possible de définir les différents modes d’installation. Il s’agit notamment des modes suivants.

  • Installation en mode auto-amorçage : la pompe à membrane est placée au-dessus du niveau du fluide et a la capacité de l’aspirer, même à sec, c’est-à-dire sans liquide à l’intérieur. La distance entre la pompe et le niveau du fluide entraîne des pertes de pression. Si la pompe n’est pas en pot, la hauteur maximale à partir de laquelle elle pourra aspirer le fluide ne pourra pas dépasser 6 mètres, alors qu’avec la pompe en pot, il est possible d’atteindre 9 mètres.
  • Installation avec aspiration et refoulement séparés : Dans certaines applications, il est nécessaire de traiter deux fluides sans avoir l’espace nécessaire pour placer deux pompes séparées. Debem offre la possibilité de personnaliser ses pompes en séparant l’aspiration et le refoulement. Il s’agit de déplacer deux fluides (par exemple deux couleurs différentes) avec la même pompe. Les fluides doivent cependant avoir des caractéristiques de viscosité et de densité similaires.
  • Installation souterraine : Dans ce type d’installation, la pompe se trouve sous le niveau du fluide.
  • Installation avec aspiration divisée : lorsqu’il est nécessaire de transformer la pompe en mélangeur, il est possible de diviser le collecteur d’aspiration tout en gardant la ligne de refoulement unique. Ce mécanisme permettra à la pompe de mélanger les deux fluides.
  • Installation immergée : Dans certains cas, comme la vidange de puits, il est possible d’immerger la pompe directement dans l’eau.
  • Installation de transfert de fûts : les petites pompes peuvent être placées directement sur les fûts à vider.

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L’importance de choisir la bonne pompe AODD

Les pompes AODD sont capables de traiter une large gamme de fluides, de débits et de viscosités, et peuvent fonctionner efficacement dans les domaines d’application les plus divers. Debem conçoit et fabrique des pompes à double diaphragme pour répondre efficacement et en toute sécurité aux défis des industries du monde entier. Debem met à disposition l’expertise de ses équipes techniques et commerciales tant pour accompagner les exigences liées au choix d’une nouvelle pompe que pour fournir des informations et des conseils utiles sur la gamme d’accessoires ou de pièces de rechange.