La pompa a membrana, in inglese definita con l’acronimo AODD (Air Operated Doube Diaphragm) è una tipologia di pompa volumetrica a doppia membrana funzionante mediante l’utilizzo di aria compressa. La pompa a membrana impiega una valvola pneumatica che dirige l’aria compressa avanti ed indietro tra i due lati della pompa.
Le pompe a membrana sono in grado di movimentare liquidi con vari livelli di viscosità nonché liquidi con solidi in sospensione. Questa tipologia di pompe, grazie alle particolari configurazioni progettuali e alla tipologia di materiali utilizzati, è inoltre in grado di gestire in sicurezza e con efficienza anche prodotti chimici particolarmente aggressivi.
I componenti di una pompa a membrana
I componenti principali che costituiscono e regolano il funzionamento di una pompa a doppia membrana sono i seguenti.
- Il Corpo centrale: include l’ingresso e lo scarico dell’aria di alimentazione e lo scambiatore pneumatico che fornisce una pressione alternata alla valvola dell’aria e contribuisce al movimento delle membrane e nello stesso tempo all’azione di pompaggio. Lo scambiatore pneumatico, brevettato da Debem, è un elemento chiave per il funzionamento della pompa. Questo componente è costituito da un cilindro esterno a sua volta suddiviso in tre sezioni. L’aria compressa entra nella sezione centrale e fuoriesce nelle camere dietro le membrane mediante le due sezioni laterali. Lo scambiatore pneumatico comprende inoltre una spola che, muovendosi lungo l’asse, indirizza alternativamente l’aria appunto alle due membrane e un albero, su cui scorre la spola e sul quale vengono fissate le membrane stesse.
- Le Camere fluido: ospitano i volumi all’interno delle quali il fluido viene aspirato e pompato. Le camere fluido comprendono le membrane (verdi e gialle nell’immagine sottostante) e talvolta includono l’alloggiamento delle sfere aventi funzione simile alla valvola di non ritorno in ingresso e uscita. All’interno della camera si crea un vuoto in cui i diaframmi aspirano in modalità alternata il fluido e lo spingono fuori da ciascun lato per creare l’azione di pompaggio.
- I Collettori: offrono l’interfaccia di collegamento all’impianto e sono fissati alle camere esterne per garantire la tenuta e nello stesso tempo per creare un percorso di flusso del fluido. Talvolta includono l’alloggiamento delle sfere che ha funzionalità di valvola di non ritorno per impedire che il fluido aspirato ritorni al punto di partenza.
- La valvola dell’aria: dirige l’aria compressa all’interno delle camere e contribuisce allo spostamento del gruppo membrana. Nello stesso tempo, la valvola dell’aria, convoglia l’aria compressa nella camera opposta consentendone lo scarico nell’atmosfera mediante la porta di scarico localizzata nel blocco centrale.
- I diaframmi: disponibili in un’ampia varietà di materiali e design agiscono sia come barriera con il compito di separare il lato fluido della pompa dal lato aria e contestualmente per creare l’azione di pompaggio attraverso la loro dilatazione.
I diversi componenti delle pompe a doppia membrana, pur mantenendo lo stesso principio di funzionamento, possono avere disposizioni diverse a seconda della dimensione o della serie della pompa a cui appartengono.
Il funzionamento di una pompa a membrana
Dopo aver approfondito i componenti principali delle pompe a membrana è possibile analizzarne il funzionamento. Come già menzionato, l’intero ciclo di funzionamento di una pompa AODD si basa sull’utilizzo di aria compressa come fluido motore. Le pompe AODD utilizzano due membrane flessibili montate su un albero condiviso che si muove ripetutamente in avanti e indietro per pompare i fluidi dentro e fuori la camera del fluido della pompa. Questo movimento crea un vuoto, che consente l’ingresso del fluido attraverso una porta di aspirazione.
Il ciclo di scambio dell’aria nelle pompe a doppia membrana
Il ciclo di scambio è composto essenzialmente da tre fasi che si ripetono alternativamente per ogni camera.
- Fase 1: l’aria, passando attraverso il foro nel corpo pompa, arriva all’anello centrale, dove attraverso una serie di passaggi tra spola e anello esterno raggiunge una delle due “camere aria” (in figura il percorso è evidenziato in rosso e la camera aria in colore azzurro). La membrana, spinta dalla pressione dell’aria si dilata e sposta il liquido nel collettore. La direzione corretta è garantita dalle sfere sottostanti che, per gravità, chiudono il passaggio, impedendo la caduta del liquido
- Fase 2: nella seconda fase la spola, spinta dall’aria, batte sul lato opposto nello scambiatore pneumatico, scorrendo lungo l’albero, e manda in pressione l’altra camera aria
- Fase 3: nella terza fase, definita fase di scarico, la camera aria della membrana che prima era in pressione vede ora un passaggio aperto verso l’ambiente esterno. La trazione della membrana opposta, che si sta gonfiando, ritrae la membrana creando nello stesso tempo una depressione nella camera fluido, che permette la risalita del fluido e il suo riempimento. Nello stesso momento il ciclo riparte mediante la ripetizione, all’interno della seconda camera, dell’azione descritta nella fase 1.
La maggior parte dei prodotti Debem, prevede una gamma di pressione di alimentazione tra 2 bar (minima) e 8 bar (massima), sebbene sia comprovato che pressioni persino inferiori ad 1 bar riescono ad innescare alcuni modelli.
L’Installazione di una pompa a doppia membrana
Dopo aver approfondito le modalità di funzionamento delle pompe a membrana è possibile definire le diverse modalità di installazione. Quest’ultime prevedono le seguenti modalità.
- Installazione in modalità autoadescante: La pompa a membrana è posizionata sopra il livello del fluido ed ha la capacità di aspirarlo, anche con funzionamento a secco, quindi priva di liquido al suo interno. La distanza fra la pompa ed il livello del fluido comporta delle perdite di carico. Se la pompa non viene invasata l’altezza massima da cui potrà aspirare il fluido non può eccedere i 6 metri, mentre a pompa invasata è possibile arrivare a 9 metri.
- Installazione con aspirazione e mandata sdoppiata: In alcune applicazioni è necessario movimentare due fluidi senza lo spazio necessario per collocare due pompe distinte. Debem offre la possibilità di personalizzare le sue pompe andando a sdoppiare sia la mandata che l’aspirazione. Questo comporta lo spostamento di due fluidi (ad esempio due colori diversi) con la medesima pompa. I fluidi devono avere però caratteristiche di viscosità e densità simili.
- Installazione sotto battente: In questa tipologia di installazioni la pompa si trova al di sotto del livello del fluido.
- installazione con aspirazione sdoppiata: quando c’è l’esigenza di trasformare la pompa in un mixer è possibile sdoppiare il collettore di aspirazione mantenendo unica la mandata. Questo meccanismo farà sì che la pompa possa mescolare i due fluidi.
- Installazione immersa: in alcuni casi, ad esempio lo svuotamento dei pozzi, è possibile immergere la pompa direttamente nell’acqua.
L’importanza di scegliere la giusta pompa AODD
Le pompe AODD sono in grado di gestire un’ampia gamma di fluidi, portate e viscosità e possono funzionare in maniera efficiente all’interno dei più diversi settori applicativi. Debem progetta e produce pompe a doppia membrana per rispondere in maniera efficiente e sicura alle sfide dei comparti industriali di tutto il mondo. Debem mette a disposizione l’esperienza del proprio team tecnico e commerciale sia per supportare le esigenze di scelta di una nuova pompa sia per fornire informazioni e consigli utili sulla gamma di accessori o sulle parti di ricambio.
