Vanne à membrane pneumatique

Les fabricants de robinets à membrane pneumatiques fabriquent les robinets de manière à ce qu'ils puissent traiter des fluides gazeux, liquides et semi-solides tels que les colloïdes, les boues, les eaux saumâtres et les boues liquides. Les robinets pneumatiques à membrane conviennent au contrôle des liquides contenant quelques particules solides. Par rapport à d'autres vannes, ces vannes ont une conception simple. Dans les vannes à membrane pneumatique, il est rare de trouver une accumulation de biofilms et de sédiments en raison d'un contact minimal avec les composants internes de la vanne. Ces vannes sont donc utilisées dans de nombreuses applications telles que les produits pharmaceutiques, l'industrie alimentaire, les canalisations d'eaux usées, le traitement de l'eau, la production de pâte à papier et de papier, la fabrication d'appareils électroniques, etc. 

 

vanne pneumatique à membrane

 

Qu'est-ce qu'un robinet pneumatique à membrane ? 

Un robinet pneumatique à membrane est un type de robinet à membrane qui utilise un actionneur pneumatique. Ce type de vanne utilise une membrane flexible pour contrôler, obstruer ou isoler le flux de fluide. Les fabricants de vannes à membrane pneumatique conçoivent la vanne de manière à ce que la membrane soit utilisée comme l'élément contrôlant le débit, qui fléchit vers le bas ou vers le haut pour diminuer ou augmenter le débit du fluide, respectivement. L'action d'étanchéité d'un robinet pneumatique à membrane est générée lorsqu'une membrane est pressée sur un barrage solide dans le corps du robinet. Les vannes pneumatiques à membrane sont classées parmi les vannes linéaires qui nécessitent un mouvement linéaire des éléments contrôlant le débit. Le nom de vanne à membrane pneumatique signifie que le type d'actionneur utilisé dans ce type de vanne est un actionneur pneumatique. La plupart des vannes à membrane fabriquées utilisent des vannes pneumatiques, en particulier lorsque la vitesse de la vanne est nécessaire. Un actionneur pneumatique utilise la pression de l'air qui est appliquée via une vanne pilote dans un actionneur qui soulève la membrane pour ouvrir la vanne. 

 

Composants d'une vanne pneumatique à membrane

Les figures ci-dessous permettent d'illustrer les composants d'une vanne pneumatique à membrane. 

Figure : Composants d'une vanne pneumatique à membrane.

Bonnet 

Il s'agit de la partie d'un robinet pneumatique à membrane qui sert de couvercle supérieur. Elle est généralement boulonnée sur le corps de la vanne. Cette pièce permet de protéger d'autres parties de la vanne telles que la tige, le compresseur, la membrane et d'autres composants de la vanne pneumatique à membrane. 

Corps de vanne 

Il s'agit de la partie d'une vanne pneumatique utilisée pour connecter directement la canalisation où passe le fluide. La zone d'écoulement dépend du type de vanne pneumatique à membrane. Les fabricants de robinets pneumatiques à membrane fabriquent le chapeau et le corps du robinet à partir de matériaux solides, résistants à la corrosion et rigides. 

Diaphragme 

Il s'agit de la partie d'une vanne pneumatique à membrane qui se déplace pour toucher la partie inférieure du corps de la vanne afin d'obstruer ou de limiter le débit du fluide. La membrane est constituée d'un disque hautement polymère. La partie diaphragme se soulève lorsque le débit doit être augmenté ou lorsque la vanne doit être ouverte complètement. Le fluide s'écoule alors sous la membrane. La membrane réduit la température et la pression de fonctionnement de la vanne en raison de sa structure et de son matériau. En tant que telle, la membrane doit être remplacée après une certaine période, car ses propriétés mécaniques s'affaiblissent à l'usage. Ce composant isole les pièces non mouillées, à savoir l'actionneur, la tige et le compresseur, du fluide en circulation. Ainsi, les fluides visqueux et les solides ne risquent pas d'interférer avec le mécanisme de fonctionnement d'une vanne pneumatique à membrane. Cette technologie permet également de protéger les pièces non mouillées contre la corrosion. En outre, le fluide distribué ne sera pas contaminé par le lubrifiant utilisé pour le fonctionnement de la vanne pneumatique à membrane. 

Compresseur 

Il s'agit du disque qui se trouve entre la membrane et la tige de la vanne. Ce compresseur est utilisé pour soutenir le robinet pneumatique à membrane et distribuer la puissance de la tige pendant le mouvement linéaire. Les fabricants de vannes pneumatiques à membrane conçoivent le compresseur de manière à optimiser le contrôle du débit et l'étranglement. 

Tige 

Ce composant est un arbre vertical qui est relié au compresseur pour exercer un mouvement linéaire qui contribue à déplacer la membrane et le compresseur, et donc à faire fonctionner la vanne pneumatique à membrane. La tige est utilisée pour transmettre la puissance exercée par l'actionneur pneumatique dans une vanne pneumatique à membrane. Les fabricants de robinets pneumatiques à membrane fabriquent des robinets à tige filetée ou à tige de piston. Comme son nom l'indique, la vanne à piston est actionnée par un piston placé dans le chapeau, la tige servant de piston. Cette conception utilise la puissance exercée par la pression du fluide. Pour la tige filetée, le robinet utilise un écrou de tige correspondant. La tige filetée a besoin d'un couple pour se déplacer linéairement et pour être lubrifiée afin d'améliorer son fonctionnement. 

Actionneur 

L'actionneur est utilisé pour déplacer le compresseur, la membrane et la tige. L'actionneur est utilisé pour fournir la force linéaire ou le couple nécessaire à la vanne pneumatique à membrane pour contrôler rapidement le débit du fluide. La conception de l'actionneur dépend de la construction de la tige de la vanne. Pour une vanne à membrane pneumatique, le type d'actionneur utilisé est un actionneur pneumatique. Un actionneur pneumatique utilise la pression de l'air pour actionner le piston dans le chapeau de la vanne. La tige du piston de cet actionneur est reliée au compresseur de la vanne. La pression d'air est fournie à la chambre du piston de chaque côté. Lorsque l'air est envoyé dans la chambre supérieure du piston, il force la tige du piston à se déplacer vers le bas et à réduire le débit du fluide ou à fermer la vanne. Si une pression d'air est exercée dans la chambre inférieure, elle force la tige de piston à se déplacer vers le haut, ce qui augmente le débit du fluide. Le piston et la tige de piston sont munis de joints toriques qui empêchent les fuites d'air entre les chambres. Les actionneurs pneumatiques offrent un contrôle rapide dans les vannes à membrane pneumatiques à étranglement et améliorent les applications de marche et d'arrêt. 

 

Comment fonctionne un robinet pneumatique à membrane ?

La vanne pneumatique à membrane utilise une méthode de pincement pour contrôler le débit du fluide. La membrane est reliée au compresseur. Le compresseur est également relié à la tige. Pour augmenter le débit, la tige se déplace vers le haut. Lorsque la tige se déplace vers le haut, elle déplace également le compresseur vers le haut. Le mouvement du compresseur est transféré à la membrane, qui se déplace donc vers le haut. Lorsque la membrane commence à se déplacer vers le haut, le débit du fluide augmente. Pour réduire ou fermer le flux de fluide, la tige se déplace vers le bas. La tige transmet l'énergie au compresseur. Le compresseur exerce alors une pression sur la membrane vers le bas, ce qui a pour effet de fermer ou de réduire le débit. Certaines vannes pneumatiques à membrane sont conçues pour limiter le débit du fluide. Dans ce cas, ils peuvent se fermer et s'ouvrir partiellement.

Figure : Fonctionnement d'une vanne pneumatique à membrane.

 

Types de vannes pneumatiques à membrane 

Vanne à membrane pneumatique Weir 

Il s'agit d'une vanne pneumatique à membrane très connue. Ce type de vanne est adapté aux contrôles sans fuite et de petite taille en raison de la membrane et du chapeau de l'actionneur. Les fabricants de vannes pneumatiques à diaphragme à seuil conçoivent la vanne avec un corps incliné pour fournir une capacité d'auto-vidange. La capacité d'auto-vidange se produit dans les deux directions de la vanne. Par conséquent, cette vanne n'est pas adaptée à certaines applications. Le robinet pneumatique à membrane à seuil est le mieux adapté aux liquides et gaz dangereux et corrosifs car ce chapeau de vanne peut contrôler la défaillance de la membrane ou la fuite de la vanne. Ces vannes sont principalement utilisées pour les liquides propres et homogènes car les contaminations et les boues visqueuses peuvent s'accumuler du côté de la selle. Ces vannes sont souvent utilisées dans des applications telles que les produits corrosifs, l'eau, l'industrie alimentaire, la production de gaz et les applications chimiques. 

Vanne à membrane pneumatique à passage droit 

La vanne pneumatique à membrane à passage droit est également connue sous le nom de vanne pneumatique à membrane en ligne. Sa structure est identique à celle d'un robinet pneumatique à membrane de type déversoir. Cependant, cette vanne est conçue avec une voie d'écoulement droite au lieu d'une caractéristique de selle. Les membranes de ces vannes sont flexibles. La membrane est en contact avec le fond de la vanne, ce qui permet d'augmenter la distance de déplacement de la membrane. La durée de vie d'un robinet pneumatique à membrane à passage droit est plus courte que celle d'un robinet à déversoir en raison de sa flexibilité. De plus, cette vanne doit être remplacée et réparée fréquemment. Cette vanne à membrane pneumatique est utilisée pour des applications telles que les boues, l'eau, les liquides visqueux et d'autres applications qui doivent réduire le colmatage. 

Vanne à membrane pneumatique de process 

Il s'agit de vannes pneumatiques à membrane couramment utilisées pour réguler, démarrer ou arrêter le débit d'un fluide. 

Vanne à membrane pneumatique sanitaire

Il s'agit d'une vanne pneumatique à membrane utilisée pour empêcher la contamination des fluides. Des matériaux exempts de germes sont utilisés pour fabriquer ces vannes pneumatiques à membrane. Ces vannes peuvent favoriser une atmosphère exempte de germes. 

Vanne à membrane pneumatique à statique nulle

Ces vannes conviennent parfaitement aux applications propres car elles sont capables d'éliminer la croissance bactérienne et la stagnation du flux. 

Vanne à membrane pneumatique d'arrêt

Il s'agit d'un type de vanne pneumatique à membrane qui utilise une fermeture positive pour empêcher la circulation du fluide. 

Électrovanne pneumatique à membrane

Il s'agit d'une vanne pneumatique à membrane utilisée pour contrôler le débit. Le corps de cette vanne est constitué d'une membrane en caoutchouc. Cette vanne peut agir directement ou indirectement. Elle se ferme et s'ouvre contre le siège dur. 

 

Critères de sélection des vannes à membrane pneumatiques 

Taille de la vanne 

Les robinets pneumatiques à membrane sont souvent utilisés dans des applications d'étranglement. En tant que telles, les dimensions de la vanne ont une grande influence sur leurs capacités de fonctionnement. Pour déterminer la taille de la vanne requise pour votre application, déterminez le volume de fluide requis dans le système. Pour ce faire, vous devez connaître les détails du débit du fluide, sa viscosité spécifique ou sa gravité, ainsi que le débit nécessaire. Il faut ensuite déterminer la pression et la température maximales à l'entrée et à la sortie, ainsi que la capacité de la vanne et les forces nécessaires pour bloquer le flux de fluide. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour déterminer le rapport correct entre les diamètres extérieur et intérieur de la soupape. 

Plage de pression et perte de charge 

La valeur de la perte de charge dans la vanne est très importante. C'est pourquoi vous devez spécifier cette valeur. Toutefois, si vous n'êtes pas sûr de cette valeur, vous pouvez sélectionner un pourcentage suffisamment important pour créer une différence de débit. Déterminez également les plages de pression que la vanne pneumatique à membrane peut subir lorsque le système fonctionne. Cela permet de sélectionner une soupape de sécurité capable de fonctionner dans l'ensemble de la plage. 

Type de vanne à membrane pneumatique et d'actionneur

En utilisant les détails ci-dessus pour les paramètres de sélection de la vanne, estimez la membrane à utiliser pour le débit du fluide de votre procédé. Ensuite, déterminez si la tige et le corps du robinet pneumatique à membrane peuvent être exposés au fluide ou s'ils doivent être séparés. 

Type de connexion, caractéristiques et matériaux 

Avant d'acheter la vanne, il faut déterminer comment elle doit être raccordée au système de pompage. Le raccordement peut se faire à l'aide de filetages, de brides, de raccords soudés ou d'autres procédures spécifiques aux besoins de l'application. Il faut ensuite déterminer les propriétés du matériau de votre vanne à membrane pneumatique afin de s'assurer que le fluide n'aura pas d'effet négatif sur le fonctionnement de la vanne. Par exemple, les fluides très corrosifs nécessitent des matériaux résistants à la corrosion tels que le bronze, l'acier inoxydable et d'autres matériaux qui ne peuvent pas se dégrader dans des environnements caustiques. Il faut ensuite déterminer d'autres caractéristiques telles que les mesures de sécurité, les indicateurs de position, l'instrumentation et d'autres éléments qui aideront la vanne à fonctionner efficacement et en toute sécurité. 

 

Applications de la vanne pneumatique à membrane

• Systèmes de fabrication de produits pharmaceutiques. 
• Station d'épuration des eaux. 
• Transformation des aliments et des boissons. 
• Usines de traitement chimique. 
• Applications corrosives. 
• Services d'aspiration. 
• Centrales électriques.
• Réguler l'air et l'eau, qu'ils soient propres ou sales. 

 

Avantages d'un robinet pneumatique à membrane 

• Ils peuvent être utilisés pour des applications de débit tout ou rien et d'étranglement. 
• Les vannes pneumatiques à membrane ne présentent pas de fuites au niveau de la tige. 
• Il offre une bonne résistance chimique grâce à de nombreux revêtements. 
• Il fournit un service étanche. 
• Ne pas avoir de poches susceptibles de piéger des contaminants. 
• Ils offrent le meilleur service dans les boues et les fluides visqueux. 
• Ils constituent un excellent choix pour l'utilisation de produits chimiques dangereux et radioactifs. 
• Ces vannes ne laissent pas passer d'impuretés dans le fluide, ce qui les rend aptes à être utilisées dans les brasseries, les produits pharmaceutiques, les produits alimentaires, entre autres applications. 

 

Inconvénients d'un robinet pneumatique à membrane

• Le déversoir d'une vanne pneumatique à membrane peut entraîner un drainage incomplet de la tuyauterie. 
• Ces vannes peuvent limiter la pression hydrostatique. 
• Le corps de l'appareil doit être fabriqué dans un matériau résistant à la corrosion. 
• Ne convient pas pour les applications à haute pression telles que celles supérieures à 300 psi. 
• Ces vannes peuvent se corroder si elles sont utilisées dans des services d'étranglement lourds et contaminés. 
• Ces vannes ne peuvent être utilisées que pour des applications à des températures modérées d'environ 400 oF.
• Ne fonctionne pas parfaitement dans les opérations multi-tours. 

 

Dépannage d'une vanne pneumatique à membrane

Rupture de la membrane 

• Plastiques fluorés, caoutchouc vieillissant le diaphragme. Remplacer régulièrement. 
• La pression de service très élevée écrase la membrane. Réduire la force d'actionnement et vérifier la marque de fermeture. 
• Des matières étrangères se sont accumulées entre le siège de la vanne et la membrane, ce qui entraîne l'usure de la membrane. Ne pas forcer la fermeture, répéter l'opération de haut en bas pendant un certain temps, laver les matières étrangères, remplacer la membrane en temps voulu, fermeture formelle de la vanne pneumatique à membrane. 
• La hauteur est ouverte beaucoup cassant le diaphragme. Ne pas ouvrir trop haut. 

Défaut de fonctionnement

• Le disque et le diaphragme se détachent. Éviter une ouverture trop importante. Prévenir la chute en effectuant une réparation en temps utile ou en remplaçant le diaphragme. 
• La connexion entre le disque et la tige de soupape est coincée ou cassée. Vérifier l'usure et les méthodes de démontage. Lorsqu'un orifice ne s'ouvre pas au-delà du point mort. Réparer la chute. 
• Usure du couvercle du robinet pneumatique à membrane, de l'écrou de la tige et du joint de la tige. Pour éviter ce problème, il faut nettoyer régulièrement les pièces actives, les enduire de graphite et les lubrifier avec du bisulfure de molybdène en poudre sèche. 

Le flux de produit ne s'arrête pas

• Vérifier si la membrane est bloquée. Dévisser les vis du capot et retirer le capot et le bouchon passant sur la membrane. Nettoyer et remplacer la membrane. Essayer de nettoyer le filtre, mais le remplacer si nécessaire. 

Fuite de fluide

• Cela peut être dû à une accumulation de saletés dans la membrane. Rincer la vanne à membrane pneumatique. Éliminez les saletés qui pourraient s'accumuler dans la membrane. 

 

Résumé :

Les vannes à membrane pneumatiques sont des vannes à membrane qui utilisent des vannes pneumatiques pour améliorer le contrôle de l'écoulement des fluides. Ces vannes utilisent des composants à membrane pour contrôler, obstruer ou isoler le flux de fluide. Le diaphragme se déplace vers le bas ou vers le haut pour diminuer ou augmenter le débit du fluide. Les principaux éléments d'une vanne pneumatique à membrane sont la membrane, le corps de la vanne, la tige, l'actionneur pneumatique, le compresseur, le raccord de la vanne et l'indicateur de position. Les tiges des vannes peuvent être filetées ou à piston.

Il existe plusieurs types de vannes pneumatiques à membrane, telles que les vannes pneumatiques à membrane à passage droit, les vannes pneumatiques à membrane à déversoir, les vannes pneumatiques à membrane sanitaires, les vannes pneumatiques à membrane à statique nulle, etc. Ces types de vannes dépendent de l'application de la vanne. La membrane d'un robinet pneumatique à membrane doit être faite d'un matériau élastomère et flexible pour s'étirer en fonction de l'écoulement du fluide.

Les vannes pneumatiques à membrane sont utilisées dans de nombreuses applications telles que le contrôle des fluides corrosifs, la production d'énergie, les services de vide, la transformation des aliments et des produits chimiques, et les usines de traitement de l'eau. Ces vannes possèdent de superbes caractéristiques qui les rendent utiles dans de nombreuses applications industrielles. Les avantages de ces vannes comprennent la capacité d'étanchéité à la bulle, l'utilisation dans les boues et les fluides visqueux, l'absence d'impuretés, une résistance chimique élevée et la possibilité de piéger les contaminants. Ces vannes peuvent fonctionner à des pressions modérées de 300 psi. Toutefois, ces inconvénients ne peuvent pas l'emporter sur les avantages des vannes pneumatiques à membrane.