Comment choisir le joint à membrane pour les instruments de pression?

Les procédés de fabrication modernes exigent une précision et une fiabilité toujours plus grandes de la part des instruments de mesure de pression et, dans certaines applications, lorsqu'il existe des considérations chimiques ou d'hygiène, il peut être nécessaire d'isoler l'instrument de mesure de pression du fluide de procédé.

Cette isolation est obtenue grâce à un diaphragme sensible à la pression, fabriqué dans un matériau résistant au fluide de procédé et intégré dans un système adapté à t il instrument de mesure de pression . L'espace entre le diaphragme et l'élément de mesure est ensuite mis sous vide, rempli d'un fluide approprié et scellé. La pression du procédé exerce une force sur la face exposée du diaphragme ; lorsque celui-ci se déforme, il comprime le fluide qui est acheminé directement vers l'élément de mesure.

Application de joint à membrane/joint chimique

Il est essentiel de savoir quel procédé requiert l'utilisation d'un joint à membrane pour préserver l'intégrité et prolonger la durée de vie de l'instrument. Un joint à membrane est généralement nécessaire dans les conditions suivantes :

• Lorsque le fluide de traitement est corrosif pour les pièces mobiles d'un appareil standard manomètre ou émetteur.
• Le fluide de traitement est visqueux ou contient des particules solides susceptibles d'obstruer l'entrée.
• Le milieu de traitement est susceptible de se solidifier avec le temps ; par exemple, il peut geler lorsque la température baisse ou se figer en séchant.
• Il est important d'éliminer la formation de bactéries dans les raccords de process, notamment dans les applications agroalimentaires.

Problèmes potentiels lors du choix d'un joint à diaphragme

Éviter les erreurs courantes augmentera vos chances de réussir la sélection et l'installation d'un joint à membrane.

• Une membrane de diamètre trop petit ou insuffisamment flexible pour permettre la dilatation thermique naturelle du fluide de remplissage, entraînant des décalages du zéro et des lectures de pression erronées.
• Les températures du procédé ou ambiantes dépassent la plage de service acceptable du fluide de remplissage.
• Dans les applications de pression différentielle, des lectures différentielles très faibles peuvent s'avérer impossibles en raison de la force nécessaire pour actionner le diaphragme et l'élément de mesure.
• L'inertie du fluide de remplissage est supérieure à la force nécessaire pour déplacer l'élément de mesure.
• La longueur et le diamètre interne du capillaire, combinés à la viscosité du fluide de remplissage, créent une résistance, augmentant le temps de réponse du système à des niveaux inacceptables.
• La température du procédé peut influencer la température ambiante à proximité du procédé.
• Il convient d'être prudent lors du choix d'un système d'étanchéité pour la mesure du vide ou du vide poussé. Bien que ces systèmes fonctionnent normalement pour la plupart des applications de vide standard, il devient plus difficile d'atteindre des niveaux de précision acceptables à mesure que la pression se rapproche du vide absolu.

Caractéristiques fonctionnelles

La précision d'étanchéité du diaphragme à 20 °C peut varier selon les propriétés chimiques du matériau ; ces valeurs doivent donc être prises en compte dans la classe de précision de l'instrument. La précision du vide, quant à elle, ne peut être garantie au-delà de -0,85 bar pour les versions standard. Ceci est dû au fait que la plupart des fluides de remplissage contiennent des traces d'air ou de gaz emprisonnés, qui ont tendance à se dilater considérablement à l'approche du zéro absolu. Cette dilatation affecte l'élément de mesure de l'instrument.

Influence de la température

Le système complet de détection de pression est rempli d'un fluide de remplissage approprié à une température spécifique (généralement 20 °C) appelée température de référence. Une augmentation ou une diminution de la température ambiante ou du fluide de procédé entraîne une variation proportionnelle du volume de fluide de remplissage. Ceci a un impact sur la pression interne du système de détection fermé, pouvant induire une erreur de zéro dans l'instrument. Pour minimiser cet impact, il est nécessaire de compenser la variation de volume due à la température. Les membranes de petit diamètre ne peuvent compenser que de faibles variations de volume. Il est conseillé d'utiliser, en fonction des conditions de procédé, des joints chimiques avec des membranes de diamètre effectif maximal. De plus, lorsque la température de procédé est supérieure à 150 °C mais inférieure à 250 °C, il est nécessaire d'installer l'instrument avec une tour de refroidissement afin d'éviter les effets de la transmission thermique entre le joint à membrane et l'instrument. Au-delà de 250 °C, une ligne capillaire doit être utilisée pour protéger l'instrument des températures élevées du procédé.

Le fluide de remplissage est crucial pour la plage de températures d'utilisation du joint chimique ; il est donc impératif de prendre en compte les températures minimales et maximales du fluide de procédé. De plus, le fluide de remplissage doit être compatible avec le fluide, notamment pour des fluides tels que l'oxygène ou pour des applications dans l'industrie agroalimentaire. Ceci est particulièrement important en cas de rupture de la membrane, qui pourrait entraîner le mélange du fluide de remplissage avec le fluide de procédé.

Instruments de mesure de pression avec capillaire

L'utilisation d'un capillaire permet la lecture à distance de l'instrument et limite l'influence de la température du procédé (supérieure à 250 °C) sur sa précision. Une longueur de capillaire de 500 mm est généralement suffisante pour maintenir la température de l'instrument proche de la température ambiante.

La longueur du capillaire doit être aussi courte que possible. Il est conseillé de ne pas dépasser six mètres, car les variations de température le long du capillaire peuvent influencer la précision et le temps de réponse.

Les instruments de pression à capillaire nécessitent une bride ou un support mural ou sur panneau adapté pour la fixation du manomètre ou du transmetteur. Une différence de hauteur entre l'instrument et le joint à membrane augmente l'erreur totale due aux effets hydrostatiques sur le fluide de remplissage, souvent appelés pression de refoulement. Si cette différence est connue, une compensation sera nécessaire lors de la fabrication ou lors de la mise à zéro.

Joints à diaphragmeCes joints peuvent être adaptés à la plupart des manomètres, transmetteurs et pressostats. La fabrication intégrée, de A à Z, permet le développement de joints sur mesure pour des applications OEM spécifiques. L'installation et le remplissage de joints à membrane sur des instruments d'autres fabricants sont réalisés dans les meilleurs délais.