Quelle pompe à membrane nécessite une soupape de surpression ? | Guide de sécurité des pompes

Faites fonctionner une pompe à membrane à commande hydraulique contre une vanne de refoulement fermée et le manomètre continuera à grimper : au-delà de la pression de service normale, au-delà de la pression nominale de la pompe et directement vers la valeur d'éclatement du diaphragme. C'est pourquoi la pompe à membrane hydraulique est le type de pompe à membrane qui nécessite une soupape de surpression. Une pompe à membrane hydraulique, également appelée pompe doseuse à membrane à actionnement hydraulique, utilise un piston entraîné par un moteur pour pousser le fluide hydraulique contre une membrane flexible, qui à son tour déplace le liquide de traitement. Étant donné que le piston continue de fournir de l'énergie même lorsque la conduite de refoulement est bloquée, la pompe doit être protégée par une soupape de surpression. En revanche, les pompes pneumatiques à double membrane (AODD) n'en ont généralement pas besoin, car elles calent en toute sécurité au point mort.

La pompe hydraulique à membrane : une soupape de décharge est obligatoire

Une pompe à membrane à commande hydraulique doit être équipée d'une soupape de surpression côté refoulement. Lorsque la décharge est fermée, le piston continue sa course et, comme le fluide hydraulique est presque incompressible, la montée en pression est rapide et destructrice. La soupape de décharge est le seul composant capable de limiter cette pression à un niveau sûr.

Sans la vanne, une pompe hydraulique à membrane à tête morte tombe en panne de l'une des trois manières prévisibles suivantes :

• Le diaphragme se déforme excessivement et se rompt, poussant le fluide de procédé dans la section hydraulique.
• La tuyauterie de refoulement, les joints ou les raccords d'instrument dépassent leur pression nominale et fuient ou éclatent.
• La boîte de vitesses, le moteur ou l'accouplement de la pompe est en surcharge lorsque la transmission tente de forcer le piston contre une tête bloquée.

La soupape de décharge protège les trois. Il s'ouvre à une pression prédéfinie et renvoie le flux vers le côté aspiration ou vers un petit réservoir, de sorte que la pompe continue de fonctionner sans que la pression du système ne dépasse le point de consigne.

Pompes pneumatiques à double membrane : aucune soupape de décharge requise

Une pompe pneumatique à double membrane ne nécessite pas de soupape de surpression car elle est autolimitante : lorsque la pression de refoulement est égale à la pression d'alimentation en air comprimé, la soupape d'air interne se met en position équilibrée et la pompe arrête de fonctionner. Cette condition, appelée tête morte, est normale et sans danger pour une pompe AODD.

La pression de refoulement maximale d'une pompe AODD est définie par la pression d'alimentation en air. Alimentez la pompe avec 6 bars (87 psi) d'air comprimé, et une conduite de refoulement bloquée se maintiendra à environ 6 bars pendant que la pompe cale au lieu de continuer à augmenter la pression. Cela fait des pompes AODD un choix pratique pour les tâches de transfert, de remplissage et de filtration où un opérateur peut fermer une vanne pendant que la pompe est encore en marche.

Deux exceptions justifient l'ajout d'une soupape de surpression à une pompe AODD. Tout d'abord, si les composants en aval tels que les boîtiers de filtre, les échangeurs de chaleur ou les débitmètres sont évalués en dessous de la pression d'alimentation en air, installez une soupape de décharge réglée en dessous de cette valeur nominale de composant. Deuxièmement, si la pompe reste bloquée pendant de longues périodes, installez un petit dispositif de décharge ou de blocage et de purge afin que la membrane ne reste pas indéfiniment sous la pleine pression de décrochage.

Lors de la sélection d'une pompe pour un processus sujet aux points morts, vérifiez les caractéristiques de décrochage dans la fiche technique ; notre gamme de pompes pneumatiques à double membrane comprend des versions en aluminium, en acier inoxydable, en polypropylène et en PVDF, qui calent toutes en toute sécurité à la pression d'alimentation.

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Pompes électriques à membrane : une soupape de dérivation ou de décharge détermine la réponse

Les pompes électriques à membrane se répartissent en deux groupes : les modèles avec dérivation interne ou soupape de surpression intégrée peuvent fonctionner en toute sécurité, tandis que les modèles à entraînement direct sans dérivation nécessitent une soupape de surpression externe, tout comme une pompe hydraulique à membrane. La règle est simple : si la pompe peut continuer à fournir de l'énergie à un refoulement bloqué, elle a besoin d'un chemin de secours.

Dans une pompe à membrane électrique à moteur typique, un moteur électrique fait tourner une boîte de vitesses et un arbre excentrique convertit cette rotation en un mouvement alternatif du diaphragme. Ce mécanisme est le déplacement positif. Lorsque l'évacuation est bloquée, le moteur continue de tourner et la pression continue d'augmenter jusqu'à ce que le diaphragme, les sièges de soupape ou l'accouplement tombent en panne. Les fabricants qui incluent un by-pass interne réglable vous permettent de définir une pression maximale et de faire recirculer le fluide en toute sécurité, ce qui élimine le besoin d'une vanne externe.

Vérifiez trois chiffres dans la fiche technique de la pompe avant de décider :

• Pression morte maximale : si le manuel indique une valeur finie, un by-pass interne ou une soupape de décharge est déjà installé.
• Plage de réglage du bypass : vérifiez qu'il couvre votre fenêtre de fonctionnement normale et qu'il n'est pas fixé à une pression trop élevée pour la tuyauterie.
• Puissance moteur au décrochage : si le moteur peut continuer à fonctionner à plein couple malgré une tête bloquée, une protection externe est obligatoire.

Pour les applications électriques, la documentation technique de notre gamme de pompes électriques à membrane indique si la pompe comprend une protection interne de dérivation de surpression.

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Types de pompes à membrane et exigences en matière de soupapes de sûreté en un coup d'œil

La décision dépend de ce que fait la pompe lorsque le refoulement est bloqué. Le tableau ci-dessous résume les quatre cas courants.

Comment régler et installer la soupape de surpression

Installez la soupape de surpression sur la conduite de refoulement de la pompe, entre la pompe et la première vanne d'isolement, et réglez-la au-dessus de la pression de service normale mais en dessous de la pression nominale du composant le plus faible du système. Si la vanne se trouve du mauvais côté d'une vanne d'isolement, vous pouvez toujours mettre la pompe hors tension pendant que la vanne de sectionnement est fermée.

1. Déterminez la pression de service normale au débit maximum attendu de la pompe.
2. Identifiez le composant ayant la valeur nominale la plus basse, qu'il s'agisse du diaphragme, de la tuyauterie, de la bride ou de l'équipement en aval, et traitez cette pression comme le plafond absolu.
3. Réglez la soupape de décharge à environ 10 à 15 % au-dessus de la pression de service normale mais en dessous de ce plafond, afin qu'elle ne s'ouvre pas pendant le fonctionnement normal tout en protégeant le système avant que des dommages ne surviennent.
4. Acheminez l’évacuation de décharge vers le réservoir d’aspiration ou vers un égout sûr. Ne bouchez jamais la sortie d’une soupape de décharge.
5. Dimensionner la vanne pour laisser passer le débit nominal complet de la pompe à la pression réglée ; une vanne sous-dimensionnée laissera la pression grimper au-dessus du point de consigne pendant une tête morte.
6. Testez l'installation en fermant la vanne de décharge et en confirmant que la pression se stabilise au point de consigne au lieu de grimper.

La pulsation de pression est un problème différent de la surpression. Une soupape de surpression protège contre une pression excessive ; un amortisseur de pulsations absorbe les variations de débit et lisse le débit. Sur les pompes à membrane dotées de longues conduites de refoulement, un amortisseur correctement dimensionné réduit les pics de pression, ce qui permet à la soupape de décharge de s'ouvrir moins fréquemment et de durer plus longtemps.

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Foire aux questions

Une pompe pneumatique à double membrane nécessite-t-elle une soupape de surpression ?

Pas normalement. Une pompe AODD cale en toute sécurité lorsque la pression de refoulement est égale à la pression d'alimentation en air, de sorte que la pression ne continue pas à augmenter. Ajoutez une soupape de décharge uniquement si l'équipement en aval est évalué en dessous de la pression d'alimentation en air ou si la pompe doit être maintenue au point mort pendant de longues périodes.

Pourquoi une pompe à membrane hydraulique nécessite-t-elle une soupape de surpression ?

Parce que le piston motorisé continue de fournir de l'énergie à une décharge bloquée et que le fluide hydraulique est pratiquement incompressible. La pression augmente jusqu'à ce que le diaphragme, la tuyauterie ou la transmission tombe en panne ; la soupape de décharge est le seul composant qui arrête cette montée.

Où doit être placée la soupape de décharge ?

Au-dessus de la pression de service normale et en dessous de la valeur nominale du composant le plus faible, généralement 10 à 15 % au-dessus de la pression de service. L'objectif est de protéger le système sans ouvrir la vanne pendant le fonctionnement normal.

Que se passe-t-il si la soupape de décharge est sous-dimensionnée ?

La pression peut grimper au-dessus du point de consigne pendant une hauteur morte car la vanne ne peut pas laisser passer le plein débit de la pompe. Dimensionnez la vanne pour le débit maximum de la pompe à la pression réglée, et non pour le débit moyen.

Un amortisseur de pulsations est-il la même chose qu'une soupape de surpression ?

Non. Un amortisseur de pulsations atténue les pulsations de pression pendant un pompage normal, tandis qu'une soupape de surpression ne s'ouvre qu'en cas de surpression. De nombreux systèmes de pompes à membrane bien conçus utilisent les deux : un amortisseur pour un débit constant et une soupape de décharge pour la sécurité.

Sélection de la bonne pompe et du bon ensemble de protection

Commencez par le devoir, puis décidez quelle protection contre la surpression est déjà intégrée. Pour le dosage et le dosage de produits chimiques, une pompe à membrane hydraulique vous offre une précision mais doit être commandée avec une soupape de surpression correctement dimensionnée et testée lors de l'installation. Pour les tâches de transfert, de remplissage et de filtration où une tête morte est probable, une pompe AODD offre un comportement de décrochage sûr sans la charge supplémentaire de vanne, de tuyauterie et de maintenance.

Lorsque vous comparez des produits, examinez les matériaux en contact avec le fluide, la pression d'alimentation en air maximale pour les versions pneumatiques, la plage de dérivation pour les versions électriques et si le fabricant certifie un comportement sûr en position morte. Notre gamme de produits couvre les pompes à membrane pneumatiques et électriques en aluminium, acier inoxydable, polypropylène et PVDF, sur des tailles d'orifice courantes allant de 1/4 de pouce à 3 pouces. Vous pouvez également suivre notre nouvelles de l'industrie pour des conseils pratiques sur la sécurité et la sélection des pompes, et consultez notre actualités de l'entreprise pour des mises à jour sur les modèles et configurations disponibles.