Vanne à diaphragme pneumatique

Les fabricants de vannes à diaphragme pneumatiques fabriquent la vanne de manière à ce qu’elle puisse traiter les fluides gazeux, les liquides et les milieux semi-solides tels que les colloïdes, les boues, les eaux saumâtres et les boues. Les vannes pneumatiques à diaphragme 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 diaphragme pneumatique, il est rare de trouver une accumulation de biofilms et de sédiments en raison du contact minimal sur les composants internes de la vanne. Ces vannes sont donc utilisées dans de nombreuses applications telles que l’industrie pharmaceutique, l’industrie alimentaire, les canalisations d’eaux usées, le traitement de l’eau, la production de pâte à papier et de papier, la fabrication de produits électroniques, etc. 

vanne à diaphragme pneumatique

Qu’est-ce qu’une vanne à diaphragme pneumatique ? 

Une vanne à diaphragme pneumatique est un type de vanne à diaphragme qui utilise un actionneur pneumatique. Ce type de vanne utilise un diaphragme flexible pour contrôler, obstruer ou isoler le flux de fluide. Les fabricants de vannes à diaphragme pneumatiques conçoivent la vanne de telle sorte que le diaphragme soit utilisé 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’une vanne pneumatique à diaphragme est générée lorsqu’un diaphragme est pressé sur un barrage solide dans le corps de la vanne. Les vannes pneumatiques à diaphragme sont classées comme des vannes linéaires qui nécessitent un mouvement linéaire des éléments contrôlant le débit. Le nom de vanne à diaphragme pneumatique signifie que le type d’actionneur utilisé dans ce type de vanne est un actionneur pneumatique. La plupart des vannes à diaphragme fabriquées utilisent des vannes pneumatiques, notamment 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 le diaphragme pour ouvrir la vanne. 

Composants d’une vanne à diaphragme pneumatique

Les figures ci-dessous illustrent les composants d’une vanne à diaphragme pneumatique. 

Figure : Composants d’une vanne pneumatique à diaphragme.

Bonnet 

Il s’agit de la partie d’une vanne pneumatique à diaphragme qui sert de couvercle supérieur. Il est généralement boulonné sur le corps de la vanne. Cette pièce permet de protéger les autres parties de la vanne, telles que la tige, le compresseur, le diaphragme et les autres composants de la vanne pneumatique à diaphragme. 

Corps de la vanne 

Il s’agit de la partie d’une vanne pneumatique utilisée pour connecter directement la canalisation où passe le fluide. La section de passage dépend du type de vanne pneumatique à diaphragme. Les fabricants de vannes pneumatiques à diaphragme fabriquent le chapeau et le corps de la vanne à partir de matériaux solides, résistants à la corrosion et rigides. 

Diaphragme 

C’est la partie d’une vanne pneumatique à diaphragme qui se déplace pour toucher la partie inférieure du corps de la vanne afin d’obstruer ou de limiter l’écoulement du fluide. Le diaphragme est constitué d’un disque hautement polymérique. La partie du diaphragme se soulève lorsque le débit doit être augmenté ou lorsque la vanne doit être ouverte complètement. Le fluide s’écoule alors sous le diaphragme. En raison de sa structure et de son matériau, le diaphragme réduit la température et la pression de fonctionnement de la vanne. En tant que tel, le diaphragme doit être remplacé après un certain temps, car ses propriétés mécaniques s’affaiblissent au fil des utilisations. Ce composant isole les parties 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 à diaphragme pneumatique. Cette technologie permet également de protéger les pièces non mouillées de la corrosion. En outre, le fluide délivré ne sera pas contaminé par la lubrification utilisée pour faire fonctionner la vanne pneumatique à membrane. 

Compresseur 

Il s’agit du disque situé entre le diaphragme et la tige de la vanne. Ce compresseur est utilisé pour soutenir la vanne pneumatique à diaphragme et distribuer la puissance de la tige pendant le mouvement linéaire. Les fabricants de vannes à membrane pneumatiques 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 afin d’exercer un mouvement linéaire pour aider 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 à diaphragme pneumatique. Les fabricants de robinets à membrane pneumatiques proposent des robinets à tige filetée ou à tige de piston. Comme son nom l’indique, la vanne à piston est déplacée par un assemblage de pistons dans le chapeau, la tige servant de tige de piston. Cette conception utilise la puissance exercée par la pression du fluide. Pour la tige filetée, la vanne utilise un écrou de tige correspondant. La tige filetée a besoin d’un couple pour déplacer la tige linéairement et aussi pour la lubrifier afin d’améliorer son fonctionnement. 

Actionneur 

L’actionneur est utilisé pour déplacer ensemble le compresseur, le diaphragme et la tige. L’actionneur est utilisé pour fournir la force linéaire ou le couple nécessaire à la vanne pneumatique à diaphragme 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 diaphragme 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 sur 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 de l’air est envoyé dans la chambre inférieure, il pousse la tige du piston vers le haut et augmente le débit du fluide. Le piston et la tige du piston sont munis de joints toriques pour éviter les fuites d’air entre les chambres. Les actionneurs pneumatiques offrent un contrôle rapide dans les vannes à diaphragme pneumatique à étranglement et améliorent les applications de marche et d’arrêt. 

Comment fonctionne une vanne pneumatique à diaphragme ?

La vanne pneumatique à diaphragme utilise une méthode de pincement pour contrôler le débit du fluide. Le diaphragme est relié 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 ensuite transféré au diaphragme, qui se déplace alors vers le haut. Lorsque le diaphragme commence à se déplacer vers le haut, le débit du fluide augmente. Pour réduire ou fermer le débit de fluide, la tige se déplace vers le bas. La tige transfère la puissance au compresseur. Le compresseur appuie alors sur le diaphragme vers le bas et ferme ou réduit le débit. Certaines vannes pneumatiques à diaphragme sont conçues pour limiter le débit du fluide. Dans ce cas, elles peuvent se fermer partiellement et s’ouvrir partiellement.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à diaphragme pneumatique.

Types de vannes à diaphragme pneumatique 

Vanne à diaphragme pneumatique Weir 

Il s’agit d’une vanne à diaphragme pneumatique très connue. Ce type de vanne est adapté aux commandes sans fuite et de petite taille en raison du diaphragme et du chapeau de l’actionneur. Les fabricants de vannes à diaphragme pneumatiques à déversoir conçoivent la vanne avec un corps incliné pour fournir une capacité d’auto-vidange. La capacité d’auto-vidange se produit dans deux directions de la vanne. Par conséquent, cette vanne n’est pas adaptée à certaines applications. Le robinet à membrane pneumatique à déversoir est le mieux adapté aux liquides et gaz dangereux et corrosifs, car le chapeau de ce robinet peut contrôler la défaillance de la membrane ou la fuite du robinet. 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 applications corrosives, l’eau, l’industrie alimentaire, la production de gaz et les applications chimiques. 

Vanne pneumatique à diaphragme à passage direct 

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

Vanne à diaphragme pneumatique de process 

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

Vanne à diaphragme pneumatique sanitaire

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

Vanne à diaphragme pneumatique zéro statique

Ces vannes sont particulièrement adaptées aux applications propres car elles sont capables d’éliminer la croissance bactérienne et la stagnation du flux. 

Vanne à diaphragme pneumatique d’arrêt

Il s’agit d’un type de vanne à diaphragme pneumatique qui utilise une fermeture positive pour empêcher l’écoulement du fluide. 

Electrovanne à diaphragme pneumatique

Il s’agit d’une vanne pneumatique à diaphragme utilisée pour contrôler le débit. Cette vanne est fabriquée avec un diaphragme en caoutchouc dans son corps de vanne. Cette vanne peut agir directement ou indirectement. Elle se ferme et s’ouvre contre le siège dur. 

Critères de sélection d’une vanne pneumatique à diaphragme 

Taille de la vanne 

Les vannes pneumatiques à diaphragme sont souvent utilisées dans des applications d’étranglement. La taille de la vanne influe donc largement sur ses capacités de fonctionnement. Pour déterminer la taille de la vanne requise pour votre application, il faut connaître le volume de fluide requis dans le système. Dans ce cas, vous devez vous renseigner sur le débit du fluide, sa viscosité spécifique ou sa gravité, ainsi que sur le débit nécessaire. Il faut ensuite déterminer la pression et la température maximales de sortie et d’entrée, ainsi que la capacité requise des vannes 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 vanne. 

Plage de pression et chute de pression 

La valeur de la chute de pression 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 du fluide. Déterminez également les plages de pression que la vanne pneumatique à diaphragme peut subir lorsque le système fonctionne. Cela permet de sélectionner une soupape de sécurité qui peut fonctionner dans toute la plage. 

Type de vanne à diaphragme pneumatique et d’actionneur

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

Type de raccordement, caractéristiques et matériau 

Avant d’acheter la vanne, déterminez comment la vanne doit être connectée au système de pompage. Le raccordement peut se faire au moyen de filetages, de brides, de raccords soudés ou d’autres procédures spécifiques aux besoins de cette application. Il faut ensuite déterminer les propriétés du matériau de votre vanne pneumatique à diaphragme afin de s’assurer que le fluide de traitement n’aura pas d’effet négatif sur le fonctionnement de la vanne. Par exemple, les milieux 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 les autres caractéristiques telles que les mesures de sécurité, les indicateurs de position, l’instrumentation et autres qui aideront la vanne à fonctionner efficacement et en toute sécurité. 

Applications de la vanne à diaphragme pneumatique

• Les vannes à diaphragme pneumatiques sont utilisées dans les systèmes de fabrication de produits pharmaceutiques. 
• Elles sont utilisées dans les installations de traitement des eaux. 
• Elles sont utilisées dans le traitement des aliments et des boissons. 
• Les vannes à diaphragme pneumatiques sont utilisées dans les usines de traitement chimique. 
• Elles sont utilisées dans les applications corrosives. 
• Ils sont utilisés dans les services de vide. 
• Les vannes à diaphragme pneumatiques sont utilisées dans les centrales électriques.
• Ils sont utilisés pour réguler l’air et l’eau propres ou sales. 

Avantages d’une vanne à diaphragme pneumatique 

• Ils peuvent être utilisés pour des applications de débit et d’étranglement. 
• Les vannes à diaphragme pneumatiques ne présentent pas de fuites au niveau de la tige. 
• Il offre une bonne résistance chimique grâce à de nombreux revêtements. 
• Il offre un service étanche aux bulles. 
• Les robinets à membrane pneumatique ne comportent pas de poches susceptibles de retenir les contaminants. 
• Ils offrent le meilleur service dans les boues et les fluides visqueux. 
• Les vannes à diaphragme pneumatiques constituent un excellent choix pour les produits chimiques dangereux et radioactifs. 
• Ces vannes ne permettent pas la présence d’impuretés dans le fluide, ce qui les rend adaptées à une utilisation dans les brasseries, les produits pharmaceutiques, les aliments, entre autres applications. 

Inconvénients d’une vanne à diaphragme pneumatique

• Le déversoir d’une vanne à diaphragme pneumatique peut entraîner une canalisation de drainage incomplète. 
• Ces vannes peuvent restreindre la pression hydrostatique. 
• Le corps de la vanne à diaphragme pneumatique doit être fabriqué dans un bon matériau résistant à la corrosion. 
• Ces vannes ne conviennent pas aux applications à haute pression, comme celles qui dépassent 300 psi. 
• Ces vannes peuvent se corroder si elles sont utilisées dans des services d’étranglement lourds qui présentent une contamination. 
• Ces vannes ne peuvent être utilisées que pour des applications à des températures modérées d’environ 400 oF.
• Les vannes pneumatiques à diaphragme ne fonctionnent pas parfaitement dans les opérations multi-tours. 

Dépannage d’une vanne pneumatique à diaphragme

Rupture sur le diaphragme 

• Plastiques fluorés, caoutchouc vieillissant le diaphragme. Remplacer régulièrement. 
• Pression de fonctionnement très élevée écrasant le diaphragme. Réduisez la force de fonctionnement et vérifiez le repère de fermeture. 
• Matières étrangères obstruées entre le siège de soupape et le diaphragme, usure du diaphragme. Ne pas forcer l’opération pour fermer, répéter l’opération de haut en bas pendant un certain temps, laver les matériaux étrangers, remplacer la membrane à temps, fermeture formelle de la vanne pneumatique à membrane. 
• La hauteur est ouverte beaucoup casser le diaphragme. Ne pas ouvrir trop haut. 

Défaut de fonctionnement

• Chute du disque et du diaphragme. Évitez d’ouvrir trop haut. Prévenez la chute en effectuant une réparation opportune ou en remplaçant le diaphragme. 
• Le disque et le raccord de la tige de soupape sont coincés ou cassés. Vérifiez l’usure et les méthodes de retrait. Lorsqu’une ouverture ne s’ouvre pas au-delà du point mort. Réparez la chute. 
• Couvercle de vanne à diaphragme pneumatique usé et écrou de tige et joint de tige. Pour éviter cela, assurez-vous de nettoyer régulièrement, d’enduire les parties actives de graphite et de poudre sèche de bisulfure de molybdène pour la lubrification. 

L’écoulement du fluide ne s’arrête pas

• Vérifier si le diaphragme est bloqué. Dévisser les vis du chapeau et retirer le chapeau et le capuchon qui passe sur le diaphragme. Nettoyez et remplacez le diaphragme. Essayez de nettoyer le filtre, mais remplacez-le si nécessaire. 

Fuite de liquide

• Cela peut être dû à une accumulation de saletés dans le diaphragme. Rincez la valve pneumatique à diaphragme. Enlevez les saletés qui pourraient s’accumuler dans le diaphragme. 

Résumé :

Les vannes à diaphragme pneumatiques sont des vannes à diaphragme qui utilisent des vannes pneumatiques pour améliorer le contrôle du débit des fluides. Ces vannes utilisent des composants à diaphragme pour contrôler, obstruer ou isoler le flux de fluide. Le diaphragme se déplace vers le bas ou vers le haut pour diminuer ou augmenter respectivement le débit du fluide. Les principales pièces de la 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 de vanne peuvent être de type fileté ou à piston.

Il existe plusieurs types de vannes à diaphragme pneumatiques, notamment les vannes à diaphragme pneumatiques à passage direct, les vannes à diaphragme pneumatiques à déversoir, les vannes à diaphragme pneumatiques sanitaires et les vannes à diaphragme pneumatiques à statique nulle. Ces types de vannes dépendent de l’application de la vanne. Le diaphragme d’une vanne pneumatique à diaphragme doit être fabriqué en matériau élastomère et flexible afin de s’adapter à la trajectoire du fluide.

Les vannes à diaphragme pneumatiques sont utilisées dans de nombreuses applications telles que le contrôle des fluides corrosifs, la production d’énergie, les services de vide, le traitement des aliments et des produits chimiques, et les usines de traitement des eaux. 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 aux bulles, 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 pour des pressions modérées de 300 psi. Toutefois, ces inconvénients ne peuvent pas l’emporter sur les avantages des vannes à diaphragme pneumatiques.