La pompe doseuse à membranes. Réalités et perspectives

Rappelons que le dosage d’un liquide impose précision, fidélité, reproductibilité, fiabilité et sécurité.

La solution a été apportée pendant longtemps par les pompes à piston plongeur avec boîte à garnitures et les pompes à soufflet ou à membrane sèche commandée par tige. La tendance actuelle est à l’utilisation de pompes à membranes commandées hydrauliquement, qui présentent de nombreux progrès par rapport aux précédentes.

Leurs principaux avantages, par rapport aux pompes à piston plongeur, sont les suivants :

— elles assurent une étanchéité absolue en isolant le produit pompé de l’extérieur ; — ne disposant pas de presse-étoupe de piston, elles éliminent tout risque d’abrasion ou de destruction. De ce fait, les opérations d’entretien sont réduites au minimum : pas de garnitures à refaire, pas de fuites ; — une autoprotection par une soupape de sécurité (avec retour au carter bien visible) est intégrée sur la commande hydraulique des membranes pour éviter tout dommage en cas de surpression sur le circuit de refoulement, causée par la fermeture d’une vanne ou l’obturation de la canalisation.

Par rapport aux pompes à soufflet ou à membrane commandée par tige, on relève qu’aucune différence de pression ne s’exerce sur les membranes (elles sont en équipression) qui ne sont ainsi utilisées que comme cloison étanche, mais souple, placée entre le liquide pompé et le fluide hydraulique de commande, ce qui augmente considérablement leur durée de vie.

Simple membrane, membranes accolées, ou double membrane ?

La pompe à simple membrane est une solution a priori économique, mais qui n’offre pas de garantie de sécurité puisqu’en cas de rupture, une intercommunication se crée instantanément entre le liquide du procédé et l’huile de commande. À cet égard, la pompe à membranes accolées ou sandwich (système breveté) n’offre pas d’avantages particuliers, sauf dans le cas où elle est équipée d’un système de détection de rupture de membrane.

En revanche, la pompe à double membrane offre toutes les garanties de sécurité car elle présente une double barrière isolant le produit pompé de l’huile de commande et interdisant le passage de l’un vers l’autre. Le liquide intermembranaire (dont le volume est toujours faible) est choisi dans toute une gamme de produits désaérés compatibles avec le produit pompé.

Dans ce type de pompes, le déplacement de la membrane avant (côté du produit pompé) est limité par celui de la membrane arrière venant, lors de son déplacement maximum, en appui sur une coquille ; la membrane avant ne peut donc pas entrer en contact avec le corps de pompe, ce qui évite toute détérioration en cas de pompage de produits abrasifs ou chargés.

Équipement des pompes à membranes

Les caractéristiques de ces pompes (voir figure ci-contre) sont énumérées ci-après :

— la compensation automatique et continue des fuites du piston est assurée par une soupape pilotée du type « Camp » ; — le piston communique à la membrane une déformation égale en volume à la cylindrée ; — la soupape de sécurité Ss est tarée à une pression légèrement supérieure (de l’ordre de 10 %) à la pression de refoulement prévue dans le circuit de pompage. En cas de surpression dans le circuit de refoulement (bouchage, fermeture de vanne, etc.), une quantité d’huile égale à la cylindrée commandant la membrane s’échappe par la soupape ; — lorsque le piston retourne en arrière, la membrane s’applique contre le pilote P, ouvrant la soupape Sa 1 et, par dépression, une quantité d’huile égale à la cylindre.

drée est réintroduite à travers la soupape Sa 2, entre le piston et la membrane.

En cas de dépression dans le circuit d'aspiration, aucune admission d’huile n’est possible à travers la soupape d’aspiration Sa 2, la soupape Sa 1 restant fermée sous l’action du ressort R. La pompe cavite alors sans aucun dommage.

Le doseur Camp a une capacité d’aspiration équivalente à celle d’un doseur à piston.

La détection de rupture des membranes

On applique deux grands principes :

— les membranes sont accolées en sandwich : la membrane située entre le liquide intermédiaire et le produit pompé est doublée, ce drainage entre les deux membranes est assuré vers l’extérieur par un clapet antiretour et peut être raccordé à un dispositif visuel, manométrique ou pressostatique.

Le champ d’application de ces pompes doit être réservé aux liquides clairs et peu visqueux.

Ce schéma a été complété par certains constructeurs en créant un vide entre les membranes accolées et en considérant que la rupture de celui-ci était significative d’une alarme ; cette disposition entraîne des contraintes d’entretien, l’étanchéité au vide étant difficile à maintenir, et elle est la source de déclenchements intempestifs ;

— un résistivimètre détecte les variations de résistivité du liquide intermembranaire ; il est dérivé d’un appareil de mesure analogue hautement sensible qui permet de détecter des variations de conductivité sur des produits très résistifs (organiques par exemple).

Ce système détecte la pollution du liquide intermédiaire par le liquide pompé (clair ou chargé). Il existe également en version A.D.F. ; il peut être raccordé à un scrutateur d’alarme.

Pompes d’alimentation de filtres-presses

La résistance des pompes à membranes aux phénomènes d’abrasion les rend parfaitement adaptées à l’alimentation des filtres-presses en boues industrielles ou urbaines.

La pompe est alors équipée d’un système dit « à maintien de pression » qui annule automatiquement le débit au fur et à mesure du colmatage du filtre, sans surveillance ni régulation extérieure.

Ces pompes assurent une gamme de débits variant de 0,5 à 60 m³/h sous des pressions pouvant atteindre 15 bars.