[Photo : Pompe GM (membrane à commande mécanique)]
Selon la définition usuelle, une pompe doseuse est une pompe volumétrique alternative dont la cylindrée est réglable, y compris lorsque la pompe est en fonctionnement. Cela confère à la pompe doseuse un très grand niveau de précision volumétrique. Elle peut donc être utilisée dans tous les procédés nécessitant l'injection de doses précises et reproductibles de produits chimiques - qui peuvent être corrosifs, abrasifs, radioactifs ou dangereux - dans des conditions parfois extrêmes de pression ou de température.
Comme les autres concepts de pompe, celui de la pompe doseuse est né au XIXᵉ siècle, en réponse aux besoins de mécanisation et d’automatisation des procédés industriels. Elle répondait également à la demande croissante d’une meilleure santé publique, notamment en matière de traitement de l'eau et des rejets, que le développement de la chimie rendait alors possible.
[Photo : Doseur à membrane à commande hydraulique]
Le volume mort d’un tel doseur (grand diamètre et faible course) est important. Comme la membrane travaille mécaniquement, avec la pression s’appliquant côté process quand l’autre face est à l’atmosphère, les performances de ce concept, par ailleurs très simple, se limitent aux applications en basses pressions. De 5 bar dans les premiers temps, les pressions admissibles aujourd’hui ne dépassent pas 20 bar.
La technologie du piston plongeur
Utilisant la seule technologie fiable de l’époque, les premières pompes doseuses étaient naturellement équipées de têtes de pompage à piston plongeur, par ailleurs capables de travailler dans une large gamme de pression.
Cette technique avait ses limites, notamment lors du pompage de fluides chargés et abrasifs. D’autre part, la fuite permanente au presse-étoupe d’étanchéité impliquait des inconvénients notables en cas de pompage de produit inflammable ou dangereux pour l’être humain, ou encore de produit particulièrement corrosif. Des astuces ont été trouvées pour pallier partiellement à ces défauts, comme les systèmes de barrage et de rinçage des garnitures avec collecte des égouttures, mais la pression était mise sur les fabricants pour qu’ils trouvent de vraies solutions.
[Photo : Pompe GA à piston]
Les plus récentes améliorations
[Photo : Doseur à membrane à commande mécanique]
L’apparition des technologies à membrane
La mise au point des matériaux plastiques et l'invention du PTFE permirent alors aux concepteurs de développer des technologies à membrane offrant une étanchéité totale et une bonne résistance à l'abrasion.
Dans les applications de service, telles qu’en traitement des eaux par exemple, la technologie dite à membrane mécanique, parfois aussi appelée membrane sèche, s'est rapidement et largement répandue.
Dans cette conception, la membrane est directement attachée en son centre à l’ensemble mécanique, et travaille, de fait, sont liées à l'usage de matériaux plus endurants, à l'utilisation de composites PTFE/élastomères, ou au formage des membranes par exemple. Aujourd’hui, en matière de prix, cette technologie est mieux placée que celle du piston plongeur, ce qui explique qu'elle soit mondialement reconnue comme un standard.
Dans le cas des applications industrielles, où le service continu et les hautes pressions éventuelles posent un tout autre problème, c'est la technologie des doseurs à membrane hydraulique qui s’est imposée.
Cette fois, un piston lié à l'ensemble mécanique est hydrauliquement couplé à une membrane qui, elle, est en contact avec le fluide du process. La membrane est ici un simple séparateur étanche, et voit la même
[Photo : Pompe Électromagnétique LMI]
[Photo : Pompe mROY XB (membrane à commande hydraulique)]
pression sur chacune de ses faces. Des pressions de 400 bar et plus sont alors possibles communément, et la technologie des membranes composites préformées autorise des durées de vie supérieures à 20 000 heures.
Ces pompes concurrencent les pompes à piston en matière de possibilité en pompage de fluide visqueux ou de pouvoir d’aspiration, et leur seul désavantage est leur tenue limitée en température. La solution a pu être trouvée plus récemment avec les membranes métalliques grâce au développement d’huiles hydrauliques performantes.
Qu’en est-il aujourd’hui ?
En Europe aujourd’hui, l’état de l’art en application de process (chimique, alimentaire, pétrolier) est la technologie double membrane hydraulique, avec détection de rupture de membrane, pour une étanchéité totale même en cas de problème (zéro fuite).
Des études ont montré que si la technologie à membrane hydraulique nécessite un investissement nettement plus important que la technologie à piston plongeur, le coût total sur plusieurs années, exploitation et maintenance comprises, lui est favorable. Seuls certains pays en voie de développement, là où les techniciens de maintenance sont peu formés, donnent encore la préférence aux pompes à piston plongeur dans leurs applications de process.
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