Dans les coulisses de Smooth Flow avec Daniel Kohli

Pourquoi avez-vous ressenti le besoin de pompes à faible pulsation ?

Chez KNF, nous voulons que nos innovations apportent la plus grande valeur ajoutée à nos clients. C’est la raison pour laquelle nous développons et produisons des plateformes de produits robustes et flexibles, adaptables aux exigences du client et de l’application. Lors d’un atelier d’innovation, nous avons examiné les points faibles du marché. Deux facteurs ont motivé le développement de nos pompes Smooth Flow : Tout d’abord, comme toutes les pompes volumétriques, les pompes à membrane génèrent des pulsations. Nous voulions éliminer ce désavantage grâce à notre leadership technologique. Deuxièmement, le marché de l’impression numérique exprimait une forte demande pour une pompe offrant un débit de 4 l/min et de très faibles pulsations, et un client italien souhaitait obtenir cette solution. 

Comment fonctionnent les pompes Smooth Flow ?

Avant d’expliquer notre technologie Smooth Flow, je dois d’abord expliquer la pulsation. Dans les pompes à membrane pour liquides, une membrane est déplacée de haut en bas par un excentrique. La course descendante fait entrer le liquide et la course ascendante le fait sortir. Ce phénomène se produit environ 50 fois par seconde en fonctionnement nominal et provoque des mouvements de va-et-vient du liquide à l’entrée et à la sortie, appelés « pulsations de débit ». La présence de résistance dans le système d’un client, par le biais de tuyaux, d’écrans ou de filtres, peut entraîner des pulsations de débit et de pression susceptibles de réduire la durée de vie de la pompe et du système.

Notre technologie Smooth Flow utilisée dans nos pompes FP réduit au minimum les pulsations dans les systèmes de transfert de liquide. Nous y parvenons grâce à deux approches différentes :

Les pompes Smooth Flow, comme les FP 150 et FP 400, sont équipées de cinq membranes connectées en série. Chaque membrane fonctionne à la même vitesse, mais avec un décalage d’un cinquième par rapport à la suivante. Le mouvement stop-and-go se produit ainsi cinq fois plus souvent, avec des volumes de course cinq fois plus petits, et réduit la pulsation d’un facteur d’environ dix.

Dans nos pompes FP plus petites, comme la FP 7, la FP 25 ou la FP 70, nous avons intégré des éléments amortisseurs passifs à l’entrée et à la sortie de la pompe. Pendant le processus de décharge, le clapet situé du côté de la sortie stocke une partie du liquide, qu’il expulse à nouveau pendant le processus d’aspiration. Ce modèle permet de réduire les pulsations d’un facteur d’environ 100. Des conceptions spéciales ont même permis de les réduire à moins de 1 millibar dans le système du client. Il s’agit d’une étape importante dans l’histoire des pompes à membrane !

Quels sont les avantages des pompes Smooth Flow ?

La pulsation a constitué un problème pour certaines applications de transfert de liquide utilisant la technologie des pompes à membrane, qui est pourtant remarquable. Les avantages des pompes à liquide à membrane sont les suivants : auto-amorçage et fonctionnement à sec, résistance élevée aux fluides, maintenance minimale, absence de fuites et fonctionnement propre. Associée à une faible pulsation, la technologie Smooth Flow confère aux pompes FP un avantage considérable par rapport à d’autres systèmes de transfert de liquides, comme les pompes à engrenages. Les clients bénéficient ainsi d’un débit régulier avec de faibles pulsations, ce qui permet de réduire le bruit et les vibrations au minimum. Je suis toujours impressionné par le silence de fonctionnement de nos pompes multimembranes.

En outre, le débit constant et prévisible permet de réduire les pics de pression générés par la résistance dans le système du client. Cela permet non seulement de prolonger la durée de vie de la pompe, mais aussi celle de l’ensemble du système et de ses composants. L’efficacité globale des équipements (OEE) du système du client est ainsi augmentée.

Quelles sont les industries qui bénéficient des pompes à faible pulsation ?

À l’origine, nous avions pressenti un fort potentiel pour la technologie Smooth Flow dans le domaine de l’impression numérique, notamment pour l’impression à la demande et l’impression à jet d’encre continu, et ceci s’est confirmé. Mais aujourd’hui, je constate que les clients de tous les secteurs bénéficient grandement de nos pompes FP. Elles équipent, par exemple, des dispositifs médicaux, des machines à laver le linge et des équipements de laboratoire.

Pouvez-vous décrire un cas d’utilisation spécifique où les pompes KNF Smooth Flow font la différence ?

Je peux vous faire part d’un cas d’utilisation dans le domaine de l’impression numérique qui fait appel à une pompe FP sur mesure. Dans les imprimantes numériques, de minuscules gouttelettes sont éjectées d’une tête d’impression, puis combinées pour former un produit imprimé de haute qualité, comme une affiche. Pour garantir une qualité constante, l’encre doit être transportée vers et depuis la tête d’impression sans pulsation. La tête d’impression est souvent fournie avec un système de transfert de pression sur liquide qui est assez complexe et coûteux, car il nécessite des composants supplémentaires pour assurer un flux de recirculation régulier et un vide stable. Grâce à la pompe Smooth Flow sur mesure, nous pouvons répondre aux exigences très strictes en matière de pulsations sans avoir à installer de composants supplémentaires pour les amortir. Nos clients peuvent ainsi concevoir un système d’impression à jet d’encre plus rentable et plus simple. Pour en savoir plus sur les avancées en matière de systèmes d’administration d’encre, nous vous invitons à consulter notre blog intitulé « Pompes à jet d’encre numérique à la demande ».

Avec le recul, Smooth Flow a-t-il eu un impact positif sur les projets de développement ?

Absolument. J’ai réalisé que l’utilisation ciblée d’outils de simulation pour concevoir des amortisseurs de pulsations ou des entraînements, par exemple, permettait d’accélérer considérablement le développement des produits. Nous avons notamment utilisé un outil exclusif développé par mon collègue Raphaël Frey pour modéliser les systèmes hydrauliques, ainsi que d’autres outils pour l’analyse non linéaire par éléments finis, la dynamique des fluides numérique (CFD) et les calculs de roulements. Nos prototypes sont encore testés dans le cadre de nombreuses expériences, mais les simulations nous permettent d’explorer les limites et de déterminer si une idée est réalisable avant même de commencer le prototypage.

En outre, l’échantillonnage précoce des clients s’est avéré très précieux. Le fait de voir comment nos prototypes fonctionnent dans une application existante nous a permis d’échanger avec les ingénieurs de l’application et d’acquérir une connaissance approfondie de celle-ci. Nous avons ainsi pu intégrer directement les exigences correspondantes des clients dans le développement du produit. Ce type de collaboration nécessite une grande confiance de part et d’autre, et nous ne la tenons pas pour acquise. Cette démarche s’appuie sur des relations de longue date avec nos clients, qui se sont encore renforcées depuis.

Du point de vue de l’innovation : Pourquoi la technologie Smooth Flow est-elle importante ?

Elle ouvre la voie à notre première pompe intelligente. En réduisant au minimum les pulsations dans les systèmes de transfert de liquides, nous avons franchi une étape importante dans le domaine de la technologie des pompes à membrane. Aujourd’hui, nous voulons repousser les limites et permettre à nos clients de spécifier et de régler eux-mêmes le débit souhaité. La pompe que nous développons actuellement associe nos pompes FP à des capteurs, ce qui lui permet de réguler automatiquement le débit, même dans des conditions environnementales changeantes, comme la pression ou la température. Cette combinaison n’est possible que grâce à la réduction massive des pulsations obtenue par nos pompes Smooth Flow. Avec les pompes à membrane standard, les pulsations seraient trop importantes pour mesurer le débit. 

Le développement de Smooth Flow reflète-t-il l’approche de KNF en matière d’innovation ?

Chez KNF, une innovation est plus qu’une solution technique exceptionnelle. Nous ne considérons un produit comme une véritable innovation que lorsqu’il offre une valeur ajoutée tangible à nos clients. Je suis convaincu que nous y sommes parvenus avec nos pompes Smooth Flow, car la réduction considérable des pulsations du débit a redéfini les performances maximales des pompes à membrane.