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Largement plébiscitées par les utilisateurs en raison de leurs nombreux avantages, notamment la capacité de traiter un large éventail de fluides (dont des fluides corrosifs et abrasifs), une aspiration exceptionnelle, des capacités de fonctionnement à sec, une efficacité de pompage et une durabilité élevées, les pompes à membrane à liquide comptent parmi les pompes les plus polyvalentes du marché et conviennent parfaitement à de nombreuses applications de manipulation de liquides. Il s’agit de l’un des types de pompes les plus populaires utilisés dans le monde aujourd’hui en raison de leurs coûts d’acquisition relativement faibles, associés à des procédures d’installation et de maintenance aisées.
Cependant, les pompes à membrane à liquide sont également caractérisées par des pics de pression indésirables en raison de la nature inhérente de la technologie à membrane. Lorsqu’elles sont équipées d’une membrane unique, ces pompes provoquent des ondes de pulsations qui peuvent affecter négativement l’efficacité de l’ensemble du système et induire des problèmes de qualité du produit final dans certaines applications. Grâce à des caractéristiques de conception modernes, Thomas a réussi à minimiser considérablement ces inconvénients dans ses modèles de pompes à membrane à liquide.
Tout comme les autres types de pompes volumétriques, notamment les pompes péristaltiques et à pistons, le débit des pompes à membrane à liquide est généré par des variations de volume périodiques à l’intérieur de la pompe. L’action d’un palier excentrique sur l’arbre du moteur déplace une membrane flexible dans la tête de pompe vers le haut et vers le bas, attirant le fluide dans la chambre de la pompe lors de la course descendante et l’expulsant lors de la course ascendante. Des vannes internes situées dans la tête de pompe permettent de contrôler le sens du débit.
Le principe de fonctionnement oscillant des pompes à membrane à liquide signifie que le débit de liquide n’est pas constant : le débit s’opère plutôt via des séquences de sortie de fluide lorsque le clapet de sortie est ouvert. Compte tenu du fait que les liquides, contrairement aux gaz, ne peuvent pas être comprimés et n’absorbent pas d’énergie, mais transfèrent plutôt celle-ci par eux-mêmes, des forces plus élevées sont exercées sur les composants de la pompe et une résistance hydraulique s’applique entre la chambre à membrane et la charge finale. Cela transforme les impulsions de volume en impulsions de pression se déplaçant jusqu’au tuyau de sortie.
Bien qu’il s’agisse d’un phénomène typique pour toutes les pompes volumétriques, les pulsations à haute pression sont une caractéristique de performance de la pompe dont l’impact doit être réduit afin d’éviter un certain nombre d’effets indésirables sur l’équipement et les résultats du processus. Des pulsations excessives augmentent l’usure des composants de la pompe et génèrent de fortes vibrations qui, à leur tour, produisent des niveaux de bruit plus élevés. En outre, celles-ci peuvent entraîner la formation de petites bulles ou de mousse dans le liquide pompé, voire, dans certains cas, endommager le fluide transféré.
Point crucial : les pics de pression doivent être évités dans certaines applications, car ils empêchent d’obtenir une qualité de produit final élevée et constante. Dans le domaine de l’impression à jet d’encre, par exemple, une application courante pour les pompes à membrane à liquide, des pulsations trop importantes peuvent produire un débit d’encre irrégulier qui affecte négativement la qualité d’impression en sortie, tandis que l’excès d’énergie est susceptible d’endommager les encres sensibles. Dans ce secteur exigeant, le recours aux pompes à faibles pulsations est la clé de la réussite commerciale.
Il existe différentes manières de réduire les pulsations lors de l’utilisation de pompes à membrane à liquide.
1. Réduction de la course de la membrane
2. Choix du matériau de la membrane
Les pompes à membrane à liquide peuvent être équipées de membranes constituées de différents matériaux en fonction des différentes applications. Le choix du matériau approprié dépend généralement du fluide à transférer. Pour les fluides chimiques corrosifs, des membranes avec une couche de base en élastomère et un revêtement en PTFE sont souvent utilisées. Grâce à la couche de PTFE rigide, la dureté globale de la membrane est accrue. Cela provoque des pulsations plus élevées. D’autre part, des matériaux tels que l’élastomère EPDM permettent de réduire les pulsations, car la membrane est alors généralement plus souple.
3. Utilisation d’une membrane de résonance
Une membrane de résonance est utilisée dans nos pompes à membrane à liquide modernes afin de réguler le débit de la pompe. Celle-ci agit comme un amortisseur de pulsations intégré côté entrée et a également un effet positif sur les pulsations côté sortie.
4. Utilisation d’une pompe à membrane à liquide à double tête
Une méthode très courante et efficace pour réduire les pulsations consiste à utiliser des pompes à membrane à liquide à double tête. Dans ce cas, les deux têtes individuelles sont montées en parallèle et alternent pour expulser le liquide, créant ainsi des courbes de pression qui se chevauchent.
Par rapport à une pompe à membrane à une tête, une pompe à double tête de construction similaire peut réduire les pulsations de plus de 70 %.
5. Utilisation d’un amortisseur de pulsations externe
De tels dispositifs sont installés du côté de décharge de la pompe et ils sont conçus pour absorber les pics de pression présents dans le fluide pompé à l’aide d’une membrane flexible, assurant un débit de fluide nettement plus régulier. La réduction des pulsations peut être supérieure à 90 % par rapport au fonctionnement de la pompe dépourvue d’un amortisseur de pulsations. Si nécessaire, la réduction peut atteindre 99 % en utilisant un dispositif de restriction de débit supplémentaire et une tuyauterie optimisée.
Les amortisseurs de pulsations conçus par Thomas ne nécessitent aucun réglage ni entretien et sont définis par la même durabilité et la même longue durée de vie que nos pompes à membrane. Ils présentent de petites dimensions par rapport aux autres amortisseurs disponibles et utilisent un raccord de tube G 1/8" compatible avec un grand nombre de connecteurs. Les amortisseurs de pulsations Thomas peuvent également être équipés d'un pressostat pour protéger le système. Nous pouvons personnaliser la technologie des amortisseurs de pulsations pour le type de pompe individuel et l'application requise.
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Tous les autres composants utilisés dans le trajet du fluide ont une influence sur la pulsation. Par exemple, l'utilisation d'un matériau de tube souple du côté refoulement de la pompe aide à réduire les pulsations ; d'autre part, avec des matériaux plus durs tels que le PTFE, les impulsions sont transférées sans aucun effet d'amortissement. De plus, les filtres et autres restrictions, y compris les buses, ont une influence sur la pulsation. Toute restriction après la pompe réduira les pulsations, mais entraînera également une augmentation de la pression du système et une diminution du débit.
Thomas intègre des solutions de réduction des pulsations dans ses pompes à membrane à liquide afin de garantir un débit de fluide régulier dans les applications sensibles aux pulsations. Nos pompes simple tête des séries 1210, 6311 et 6410 sont optimisées pour limiter les pulsations grâce à l’utilisation d’une membrane de résonance supplémentaire. De plus, l’utilisation de matériaux élastomères optimisés garantit de faibles pulsations.
Pour les applications plus sensibles aux pulsations, les pompes à membrane à liquide de la série 6420 de Thomas offrant un débit pouvant atteindre 1 800 ml/min et une hauteur de pression continue maximale jusqu’à 10 m H2O se distinguent par un transfert en douceur des fluides exceptionnel dans leur catégorie. Ces pompes surpassent considérablement les modèles concurrents, comme le montre le graphique ci-dessous dans lequel la barre rouge représente les pompes de la série 6420 et la barre grise représente le produit d’un concurrent.
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