Vanne à membrane

Qu'est-ce que la vanne à membrane ?

Un robinet à membrane est un type particulier de robinet d'arrêt et est bidirectionnel par nature. Sa structure est différente de celle des vannes ordinaires. Comme son nom l'indique, la membrane est l'élément d'ouverture et de fermeture d'un robinet à membrane. Elle est constituée d'un matériau mou/flexible, élastique, non corrosif et non perméable, tel que le caoutchouc et le plastique, qui sépare le fluide à l'intérieur de la cavité du corps du robinet de la cavité du couvercle et de l'élément moteur, ce qui empêche la contamination du fluide de travail et la corrosion des pièces de fonctionnement.

Les vannes à membrane peuvent être utilisées pour les applications à basse pression, basse température, corrosives et pour les matériaux en suspension. Elles bénéficient de la simplicité de leur construction, d'une étanchéité forte et positive, d'une résistance à la corrosion et d'une faible résistance aux fluides, et comme il n'y a pas de voie de fuite dans la construction, ces vannes sont considérées comme étanches, cette fonction rendant la vanne inestimable lorsque les fuites à l'intérieur ou à l'extérieur du dispositif ne peuvent être acceptées. Tous ces avantages rendent les vannes à membrane populaires et adaptées à de nombreuses applications.

Comment fonctionne la vanne à membrane ?

Le fonctionnement d'un robinet à membrane est aussi simple que celui d'un robinet à pince. Une membrane élastique est fixée au compresseur au moyen d'un goujon moulé. Lorsque l'opérateur souhaite fermer la vanne, il appuie sur l'actionneur et/ou le fait tourner et la membrane est poussée dans le bord de la goupille ferme, fermant ainsi la vanne.

Le compresseur est déplacé vers le haut et vers le bas de la tige de la vanne. Ainsi, lorsque le compresseur est soulevé, le diaphragme se soulève. Le diaphragme est poussé dans le fond incurvé ou par le déversoir, selon le type de construction, lorsque le compresseur est abaissé.

Types de robinets à membrane

Il existe principalement deux types de vannes à membrane : à déversoir et à passage droit. Ces vannes fonctionnent de la même manière, mais la forme de leur corps, leur membrane et leur application varient. Pour que les robinets à membrane puissent être utilisés dans des conditions corrosives, l'intérieur du corps et les brides d'extrémité doivent être revêtus. Différents matériaux de revêtement peuvent être utilisés, en fonction des exigences.

1. Par la structure du corps :

• Vanne à membrane de type filaire.

Les modèles les plus courants sont les vannes à membrane de type déversoir. La configuration lèvre surélevée/selle pour un contrôle limité du débit est idéalement adaptée et les fuites sont sécurisées grâce au couvercle recouvrant la membrane et l'actionneur. Cette conception convient aux gaz et liquides nocifs ou corrosifs, car le couvercle empêche toute rupture de la membrane. Un déversoir est intégré au corps de la vanne. Le déversoir sert de siège à la vanne pour comprimer la membrane afin d'éviter les coups de bélier. Le corps incliné draine souvent naturellement cette vanne, bien que cela puisse se produire dans les deux sens et que, dans certaines utilisations, cela ne soit pas souhaitable. En général, ce type de vanne à membrane est fabriqué en grandes dimensions. Le déversoir surélevé diminue le mouvement de la membrane de la position complètement ouverte à la position complètement fermée, réduisant ainsi la déformation et la contrainte de la membrane. La vanne à déversoir est souvent utilisée pour les fluides lisses et homogènes, car les boues visqueuses et les sédiments peuvent s'accumuler de part et d'autre de la selle. On les trouve le plus souvent dans des processus tels que les applications alimentaires/chimiques, le traitement du gaz, les applications corrosives et les applications liées à l'eau.

Vanne à membrane de type filaire

• Vanne à membrane à passage direct.

Le robinet à membrane à passage droit a un aspect similaire à celui des types à déversoir, mais il ne comporte pas de selle typique et présente à la place une voie droite. En général, les membranes sont plus compactes et permettent un passage sur une plus grande distance, puisque c'est le fond de la vanne qui doit être touché. Lorsque la vanne à passage droit est ouverte, la membrane se soulève très haut pour assurer un débit maximal dans toutes les directions. Lorsque la vanne est fermée, même en présence de matériaux grossiers ou fibreux dans la conduite, la membrane se ferme hermétiquement pour assurer une étanchéité positive. Ces vannes doivent également être réparées car, en raison de leurs membranes plus compactes, leur durée de vie est normalement plus courte que celle des vannes à déversoir. Pour les boues, les huiles visqueuses et d'autres conditions où le blocage doit être minimisé, les vannes à membrane à passage direct sont souvent utilisées. Dans l'industrie des boissons, le type de vanne à passage intégral est le plus couramment utilisé. Il permet un nettoyage à la brosse à billes, sans ouvrir ou retirer le robinet de la ligne, avec de la vapeur ou de la soude caustique. Elles conviennent également aux régimes d'écoulement bidirectionnels, car il n'y a pas de selle pour éviter la transition soudaine entre l'entrée et la sortie.

Vanne à membrane à passage droit

2. Par actionneur.

• Le choix du type d'actionnement pour fermer et ouvrir la vanne dépend de la force d'écoulement et de la structure plus large dont la vanne est un composant. Les actionneurs manuels, électromagnétiques, pneumatiques, thermiques, hydrauliques et les actionneurs plus modernes du mécanisme de contrôle fournissent des types d'actionnement.

Avantages de la vanne à membrane :

• Des vannes à membrane peuvent également être utilisées pour le service d'étranglement. Grâce à la large zone de fermeture le long du banc, les caractéristiques d'étranglement sont celles d'une vanne à ouverture rapide.
• Un robinet à membrane de type déversoir convient à la régulation de petits débits.
• Ils offrent une forte résistance aux produits chimiques grâce à la gamme de revêtements disponibles.
• Les vannes à membrane sont particulièrement adaptées au traitement d'huiles corrosives, de boues fibreuses, de fluides toxiques ou d'autres fluides exempts de contamination.
• Le fonctionnement d'un robinet à membrane n'est pas exposé aux fluides présents dans la canalisation. Pour perturber le mécanisme de fonctionnement, les fluides collants ou visqueux ne doivent pas pénétrer dans le chapeau.
• De nombreux fluides susceptibles d'obstruer, d'éroder ou d'abîmer les pièces de fonctionnement d'autres types de vannes traverseront la vanne à membrane sans causer de problème. Inversement, les lubrifiants utilisés par le mécanisme de fonctionnement ne peuvent pas contaminer le fluide géré.
• Il n'y a pas de presse-étoupe à protéger et il n'y a pas de risque de fuite de la tige dans les vannes.

Inconvénients de la vanne à membrane :

• Le déversoir empêchera la canalisation de se vider complètement.
• Les températures et les pressions de travail du matériau de la membrane sont réduites. Les pressions sont généralement limitées à 200 psi et les températures à 400 F (204 C).
• Le diaphragme peut également réduire la pression hydrostatique.
• La membrane peut subir une corrosion lorsqu'elle est utilisée de manière intensive dans des services d'étranglement extrêmes contenant des impuretés.
• Les vannes à membrane sont limitées aux petites tailles, généralement de 1⁄2 à 12 NPS (DN 15 à 300).

Guide de sélection des vannes à membrane. 

Les robinets à membrane n'ont pas de conception spécifique à l'industrie ; il peut donc s'avérer difficile de déterminer le robinet qui convient à votre application. Cette partie comprendra quelques descriptions cruciales des critères à définir. Notez que cette liste n'est pas exhaustive, mais qu'elle devrait au moins guider les ingénieurs ou une équipe d'ingénieurs. fabricant de vannes à membrane dans la bonne direction.

• Taille de la vanne : Comme ces vannes sont utilisées dans des applications d'étranglement, leur taille a des effets importants sur le fluide. Tout d'abord, il convient de calculer la quantité souhaitée de fluide de traitement à travers le dispositif afin de déterminer la taille correcte de la vanne. Cela implique de comprendre le débit du fluide, sa gravité/viscosité particulière et le débit optimal. Ensuite, il faut mesurer les températures optimales et les pressions d'entrée et de sortie, ainsi que le potentiel souhaité de la vanne et les forces qu'il faudrait exercer pour obstruer le flux. Le rapport correct entre les diamètres intérieur et extérieur de votre vanne peut alors être calculé à l'aide de tableaux.
• Plage de chute de pression : Quelle est la réduction optimale de la pression à travers la soupape ? Assurez-vous que cette valeur est définie ou, en cas de doute, choisissez un pourcentage suffisamment élevé pour ajuster le débit du fluide. Déterminez ensuite les pressions auxquelles la soupape est confrontée lorsque l'appareil fonctionne, afin de pouvoir choisir une soupape capable de supporter l'ensemble de la plage.
• Actionnement nécessaire : À l'aide de la partie précédente, prévoyez quel type de membrane serait le plus utile pour le fluide de votre procédé. Décidez ensuite si le corps et la tige seront révélés au fluide ou si ces composants doivent être isolés.
• Extrémités de connexion : Déterminez la relation entre le robinet et votre système ; cela peut prendre la forme d'un filetage de base, de joints soudés, de brides et/ou d'autres procédures de sélection spécifiques à l'application. Ensuite, évaluez les propriétés optimales du matériau de la soupape afin que l'écoulement du fluide n'affecte pas négativement le fonctionnement de la soupape. Par exemple, les fluides très corrosifs nécessitent des matériaux qui ne se décomposent pas dans des conditions caustiques, tels que l'acier inoxydable, le bronze et d'autres métaux. Enfin, décidez de toutes les autres caractéristiques, telles que l'unité, les indications d'emplacement, les mesures de sécurité, etc. pour permettre à votre vanne de mieux fonctionner dans le cadre de votre projet.

Où le robinet à membrane est-il utilisé ?

Un robinet à membrane est bon marché, efficace et existe dans une grande variété de modèles, c'est pourquoi il peut être utilisé dans de nombreuses applications. Voici quelques-unes des industries dans lesquelles il peut être utilisé :

• Stations d'épuration des eaux.
• Industrie pharmaceutique.
• Usines de transformation des aliments.
• Centrales électriques.
• Services d'aspiration.
• Applications sujettes à la corrosion.

Comment installer une vanne à membrane.

• Retirer tout le matériel d'emballage de la vanne. Avant l'installation, vérifier l'absence de contaminants et de corps étrangers dans la tuyauterie et, le cas échéant, la nettoyer.
• Le robinet peut être installé à n'importe quel endroit. Il faut veiller à ce que l'accès à la vanne soit possible dans les deux sens pour l'entretien. Lorsque le robinet est monté en plein champ, il doit être protégé contre les intempéries directes sur le site.
• Lors de l'installation de la vanne, l'espace entre les brides de la canalisation doit être d'au moins 20 mm sur toute la longueur de la vanne, afin de ne pas affecter les bandes de fonctionnement et de permettre l'installation des joints d'étanchéité. Les joints de brides étant recommandés avec des joints en caoutchouc renforcés d'acier, ce point est critique pour les brides à emboîtement.
• Les contre-brides de la tuyauterie doivent être planes, parallèles et concentriques. Les boulons de liaison doivent être fixés transversalement de manière similaire (sans tension).
• La tuyauterie ne doit pas être surélevée par rapport à la vanne par quelque moyen que ce soit. Pour les fluides corrosifs, des joints plats doivent être utilisés conformément à la norme DIN 2690.

Entretien de la vanne à membrane :

• Toutes les conduites à haute pression doivent être abaissées et protégées contre toute remise en marche avant de commencer les travaux d'entretien ! Une fois les travaux de réparation terminés, les deux raccords doivent être testés pour vérifier l'étanchéité.
• Les vannes à membrane ne nécessitent souvent aucun entretien. L'embout de lubrification situé au niveau du col de recouvrement doit être lubrifié à intervalles fréquents.
• Inspection : Vérifier l'état extérieur de la vanne. Nettoyez et colmatez le revêtement si nécessaire. Vérifier l'étanchéité des contacts avec la tuyauterie, par exemple les brides. Testez le bon fonctionnement de la vanne. Commutez manuellement l'ensemble de la course. Vérifier l'étanchéité à l'extrémité du joint : régler la vanne en position fermée. Vérifier la diminution de la pression en aval et en amont de la vanne.
• Les membranes en élastomère doivent être respectées pendant leur stockage : l'espace de stockage doit être froid, sec et correctement ventilé. La température ambiante doit être maintenue entre +20°C et 10°C. Lorsque l'espace de stockage est chauffé, les radiateurs et les tuyaux d'évacuation doivent être protégés des conteneurs de stockage. La distance entre le radiateur et les produits stockés doit être d'au moins 1 mètre. Humidité relative approximative. 65% a un effet bénéfique sur les membranes conservées. La membrane ne doit pas être exposée à la lumière du jour. Les solvants, les huiles et les lubrifiants ne doivent pas être emballés avec les membranes en élastomère. Séparer les nouvelles membranes stockées des membranes stockées depuis plus longtemps. Souvent, les membranes les plus anciennes sont utilisées en premier.
• Nettoyage de la membrane : Les articles en caoutchouc doivent être lavés à l'eau chaude. Après une période de stockage de 6 à 8 mois, il est conseillé de les nettoyer et de les rincer à l'eau avant de les installer avec un solvant à base de carbonate de sodium à 1,5 %. Les membranes nettoyées ne peuvent pas être séchées par le chauffage.
• Dévissez les boulons en croix et soulevez le couvercle du corps. La colle entre la bride du couvercle du corps et la membrane peut être séparée par un mouvement de va-et-vient. S'il est difficile de retirer le couvercle, le robinet peut être poussé dans le sens de la fermeture à l'aide d'un volant, ce qui soulève le couvercle et permet de retirer le robinet avec la membrane.
• Débloquer la membrane en tournant l'élément de pression dans le sens des aiguilles d'une montre. Retirer la protection du tuyau (tuyau en caoutchouc) de la nouvelle membrane. Visser la membrane à fond dans l'élément de pression à l'aide de la vis de membrane.

Résumé : 

Comme nous l'avons vu plus haut, le robinet à membrane convient à de nombreuses applications car il est simple, rentable et ne nécessite que très peu d'entretien. Cet article vous guidera brièvement sur la vanne à membrane.