Partie 4 : Associer une pompe au débitmètre

4ème partie - alimentation en liquide à l’aide d’une pompe

Il s’agit de la quatrième partie de notre série d’articles "Comment gérer les faibles débits de liquide". Dans cette partie, nous partageons nos conseils sur l'alimentation en liquide à l’aide d’une pompe. Il peut s'agir d'une pompe à engrenages ou d'une pompe à piston. L'utilisation d'une pompe est l'une des deux méthodes que vous pouvez utiliser pour fournir une pression d'entrée stable. L'autre méthode est l'utilisation d'une cuve sous pression, dont vous trouverez plus d'informations dans la troisième partie de cette série d’articles

Vous avez manqué les articles précédents ? Dans la partie 1, nous avons donné la définition des (très) faibles débits de liquide et dans la partie 2, nous avons partagé nos conseils et astuces sur la façon de sélectionner un débitmètre pour optimiser la stabilité et les performances de votre procédé. La partie 3 traite de l'alimentation en liquide à l'aide d'une cuve sous pression.

E-book : Comment gérer les faibles débits de liquide ?

Question consacrée aux débits de liquide inférieurs à 100 g/h

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Alimentation en liquide – utilisation d'une pompe

Pour garantir qu'un régulateur de débit ait un (ultra) faible débit de liquide stable, une pression d’entrée très stable est indispensable. Comme vous l'avez lu dans le 3ème article de la série, la présence de gaz dissous dans le liquide est la principale difficulté à surmonter lors de l’utilisation d’une cuve sous pression pour obtenir un faible débit de liquide stable. S'il est essentiel d'éviter la dissolution de gaz dans le liquide, l'utilisation d'une pompe pour produire la pression d'entrée est un bon choix.

Débitmètre Coriolis avec une pompe

Une pompe est un dispositif permettant de fournir une pression ou un débit stable, fiable et continu pour cette application. Aucun gaz dissous n'entrera dans le flux de liquide, car l'action mécanique de la pompe seule pressurise le liquide. Si la pompe soutire le liquide d’un réservoir séparé non pressurisé, celui-ci peut être rempli à tout moment sans interrompre le débit injecté. Il est recommandé que cette cuve soit placée au même niveau que la pompe afin d'éviter une aspiration en dépression qui risquerait de produire des bulles de gaz quand le réservoir est placé plus bas. Dans le cas contraire où le réservoir est placé en hauteur, il convient de prévoir une vanne d’arrêt supplémentaire ou un clapet anti-retour qui empêche que la cuve ne se vide spontanément dans la pompe. Assurez-vous que cette vanne soit montée de sorte qu’il n’y ait aucun volume mort supplémentaire, où de l'air pourrait s'accumuler et se dissoudre dans le liquide.

Pompe à engrenages ou pompe à piston ?

Une pompe à mouvement – comme une pompe à engrenages ou une pompe à piston – permet de fournir la pression d'entrée nécessaire pour le régulateur de débit. Dans une pompe à engrenages, un volume de liquide fixe se déplace entre les dents des engrenages rotatifs afin de générer un débit. Dans une pompe à piston, un débit de liquide est généré par les déplacements linéaires d'un piston qui remplit et vide un volume fixe. De manière générale, les petites pompes sont préférables, car une pompe ayant un faible volume interne réduit le temps d’injection et du renouvellement de la charge. Quel que soit le type de pompe choisi, assurez-vous toujours que les matériaux de la pompe en contact avec le fluide résistent au liquide utilisé. Étant donné que le volume de liquide fixe déplacé dans les pompes à engrenages est généralement plus faible que dans les pompes à piston, les premières sont davantage recommandées si un client souhaite une régulation du débit relativement stable pour de faibles débits de liquide. Toutefois, les pompes à engrenages sont limitées à une pression de fonctionnement maximale de 10 à 15 bars en général. Les pompes à piston peuvent gérer des pressions plus élevées, de quelques dizaines de bars à plus de 400 bars. De telles conditions de procédé sont fréquentes dans des applications à faible débit.

Les pompes à double piston que nous utilisons chez Bronkhorst sont déphasées de 180° et offrent dès lors une pression/un débit très stable, ce qui est important dans la gamme « faible débit ». Quant à savoir si une telle pompe est suffisamment précise, cela dépend du procédé de l’application client. La quantité de liquide requise est précisément dosée mais, en raison du principe de fonctionnement du pompage, elle sera dosée par petites impulsions. Si le volume du procédé est assez élevé, il sera suffisant pour lisser les impulsions. Cependant, si vous voulez un dosage ponctuel qui soit réparti de façon uniforme sur une courte période de quelques secondes, une telle installation de pompe à piston sera moins adaptée et une pompe à engrenages sera un meilleur choix.

Pompes | plus d'infos

Utilisation de débitmètre massique avec une pompe en vue d'obtenir une boucle de régulation

Les débitmètres massiques de Bronkhorst, en particulier les Coriolis, sont idéaux pour travailler avec des pompes afin d'obtenir une boucle de régulation qui fixe un faible débit stable. Une autre méthode permettant de créer un faible débit stable, consiste à l’utiliser avec une boucle de régulation de pression. Dans ce cas-ci, la vitesse de la pompe est régulée grâce à un régulateur de pression (EL-PRESS) qui établit une pression d’entrée stable et constante. Parallèlement, le débit est réglé par une vanne de régulation actionnée au moyen d'un débitmètre/régulateur, tel que le mini CORI-FLOW ML120 de Bronkhorst.

Lisez notre article "Pourquoi notre débitmètre Coriolis s'appelle-t-il « mini » ?" pour en savoir plus sur la gamme mini CORI-FLOW

Régulation de la pression

Régulation directe

Pour de nombreuses applications à faible débit, l'installation d'une boucle de régulation ne doit pas être aussi complexe que celle combinant les régulations du débit et de la pression, décrite ci-dessus. La manière la plus simple d'utiliser une pompe pour générer un débit de liquide est de la laisser soutirer le liquide dans une cuve et de réguler la vitesse de la pompe par le signal « actionneur » de la boucle de régulation du débitmètre-régulateur. Dans la pratique, une telle installation de « régulation directe » a été appliquée pour le dosage stable de faibles débits d'hydrocarbures liquides sans pulsation pour la R&D de catalyse haute pression.

Pour assurer une régulation douce et un débit stable sur toute la plage de débit, une ligne de dérivation (by-pass) peut être ajoutée entre la sortie de pompe et le débitmètre-régulateur avec une restriction réglable, comme une vanne à pointeau. Dans le cas de la configuration avec dérivation, la vitesse de la pompe sera plus grande, ce qui entraînera une régulation du débit/de la pression plus stable, de sorte que la pompe fonctionnera à un régime plus efficace et stable, permettant un débit de sortie du liquide plus lissé.

Ligne de dérivation (by-pass)

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