Facteurs à considérer lors de la sélection d'un filtre industriel à air et à gaz

Installation intérieure ou extérieure

L'emplacement de l'équipement de processus (pompe à vide, soufflante ou compresseur) et du filtre lui-même dictera les matériaux de construction et la longévité. Par exemple, si un filtre est monté à l'extérieur dans un environnement marin sévère, la construction en acier inoxydable 316L est idéale.

Si le filtre est exposé à des conditions météorologiques telles que la pluie ou la neige, une protection adéquate est nécessaire pour éviter toute infiltration dans le filtre et tout bypass potentiel vers l'équipement.

L'environnement joue un rôle important dans la construction recommandée de vos filtres.

La qualité de l'air ambiant est également un facteur important, car un environnement difficile entraînera une fréquence de service plus élevée. Les équipements et les filtres installés dans des environnements ambiants sévères, tels que la fabrication de ciment et les mines, nécessitent une protection supplémentaire contre ces conditions.

Débit d'air/gaz

Le débit du flux d'air ou de gaz impacte directement la taille et les performances d'un filtre. La taille de connexion d'un filtre et la surface de l'élément filtrant interne sont directement déterminées par le débit de processus. De plus, le débit impacte la capacité de rétention de la poussière et l'efficacité du filtre.

Des études ont déterminé que lorsque le débit est excessif, la capacité de rétention de la poussière et l'efficacité en souffrent, donc cette information est cruciale pour dimensionner un filtre industriel à air ou à gaz.

Type et caractéristiques des contaminants

Les conceptions de filtres à air et à gaz varient en fonction du type de contamination (particules, liquide, vapeur). Il est important d'analyser le processus lui-même ainsi que les conditions de fonctionnement (pression/vide, température, etc.). Ensemble, ces éléments détermineront le média de filtration industrielle, les étapes de séparation, le schéma de flux et la conception du corps de filtre.

Par exemple, une simple contamination par la poussière peut ne nécessiter qu'un élément filtrant en polyester, tandis qu'un défi liquide lourd peut nécessiter plusieurs étapes de séparation (déflecteur, dévésiculeur, et élément filtrant final). Toute information disponible concernant la taille des particules (micron), les propriétés physiques et la concentration sont des facteurs à considérer.

Idéal pour les applications de maintien sous vide dans l'industrie de l'usinage du bois, un ensemble ST SpinMeister utilise un préfiltre pour enlever les particules de poussière de bois grossières (85 % à 15 microns), prolongeant considérablement la durée de vie du filtre principal en ligne ST. Les résultats sont des durées de fonctionnement plus longues et moins d'interruptions de maintenance.

Par exemple, un élément filtrant conçu pour capturer la poussière de bois grossière d'une table de découpe CNC sera différent d'un filtre conçu pour capturer la poussière de silicium fine d'un processus PCVD de semi-conducteurs.

Les liquides ont d'autres caractéristiques spécifiques telles que la corrosivité, la viscosité et le défi du volume. Les caractéristiques d'une vapeur varieront en fonction de la source (chimique, eau, résine, etc.) et du point d'ébullition de chacune sous des conditions de pression ou de vide.

Service continu ou temporaire

Les opérations continues sont de plus en plus la norme pour les équipements de processus industriels, ce qui contribue à augmenter le stress sur un filtre. Ce flux constant est prévisible mais entraîne également un défi constant de contamination (particules, liquides).

Des conditions ambiantes ou de processus plus difficiles nécessiteront un filtre de plus grande capacité pour atteindre l'intervalle de service et la perte de charge souhaités.

Alternativement, si les opérations sont basées sur des lots, le filtre n'est pas soumis à un service continu. Cependant, le dimensionnement est crucial pour garantir que le filtre fonctionne bien pendant le temps de service.

Température

La température du processus affectera l'état physique de la contamination. Par exemple, les liquides s'évaporeront en vapeurs et passeront au travers de certains filtres. Les températures extrêmes influenceront également les matériaux de construction d'un filtre, ce qui sera abordé plus en détail plus tard.

Cela est particulièrement important pour les composants des éléments filtrants : média, adhésifs et élastomères. Si les conditions de fonctionnement dépassent la plage de température prévue, la durée de vie et l'efficacité du filtre peuvent en être réduites.

Pression de fonctionnement/Vide

Les filtres industriels à air et à gaz sont installés dans une large gamme, du vide au service haute pression. La pression de fonctionnement détermine les matériaux de construction et les paramètres de conception d'un filtre tels que l'épaisseur du matériau, les normes de soudage et l'étanchéité.

La pression de fonctionnement, en conjonction avec la température, affectera l'état des contaminants dans l'air ou le gaz (pression de vapeur). Une fois que les conditions de processus et les exigences spécifiques du processus sont comprises, la conception d'un filtre peut être finalisée.

Spécifications de conception des filtres et codes

Les spécifications et codes de conception varieront en fonction des conditions de processus et du pays/région d'installation. La pression est un facteur de conception courant et, selon l'emplacement de l'installation, certains filtres nécessiteront une construction basée sur les normes ASME VIII ou PED (Directive sur les équipements sous pression) et des tests non destructifs (NDT) pour garantir l'intégrité contre les fuites. Il existe également d'autres codes spécifiques aux réservoirs sous pression de certains pays (ex. Chine et Australie). Toutes ces directives dictent les normes de soudage/fabrication, les épaisseurs de matériau et les NDT.

Les filtres classés ATEX aident à minimiser le potentiel d'explosion dans des environnements de travail dangereux.

D'autres codes de conception dépendent de la contamination du processus, de l'environnement environnant et de l'emplacement de l'installation. Cela inclut également les exigences gouvernementales et environnementales, telles que:

• ATEX pour la poussière et les gaz potentiellement combustibles.
• Exigences antidéflagrantes pour les composants électriques (moteurs, jauges) installés dans des zones classées.
• Les spécifications de l'industrie telles que la norme NFPA 99:2018 Health Care Facilities Code et la norme ISO 7396-1:2016 Medical Gas Pipeline Systems régissent les systèmes de vide médical.
• Marquage CE pour indiquer la conformité aux normes de l'UE.
• Déclarations REACH et RoHS pour confirmer que les matériaux dangereux sont exclus du processus de fabrication.

Matériaux de construction des corps de filtres

La plupart des filtres industriels à air et à gaz sont construits en acier ; cependant, la qualité de l'acier et la finition finale dépendent des conditions spécifiques du processus. Pour les applications aériennes standard, la construction en acier carbone peint est généralement acceptable.

Cependant, en présence de produits chimiques corrosifs ou de gaz de processus, ou dans un environnement ambiant sévère (marin ou chimique), une qualité élevée d'acier inoxydable (316L) peut être nécessaire.

Des revêtements alternatifs spécifiques peuvent être nécessaires en fonction des environnements de processus et ambiants. Des finitions de peinture spéciales (époxy, marine) ou des revêtements résistants à la corrosion (revêtements nickel, PTFE) sont des options pour les environnements durs et corrosifs.

Les connexions et les raccords d’un filtre sont également des composants critiques. Certains filtres peuvent nécessiter des connexions à brides (ANSI, DN, ISO-K) pour correspondre à l’équipement ou à la tuyauterie existante. Dans les applications à haute pression et à vide moyen/élevé, certaines brides nécessiteront une finition spéciale pour assurer une surface d’étanchéité idéale. Les connexions filetées sont également courantes et peuvent être métriques (BSPP ou BSPT) ou standard américain (MPT ou FPT) en fonction des normes du pays et de l’équipement de processus.

Les matériaux de construction sont le principal facteur de coût, il est donc important de comprendre ce qui est nécessaire pour résister aux conditions de processus et ambiantes avant de finaliser un budget de projet.

Taux de fuite des corps de filtres sous vide

Le filtre de la série Solberg WL pour utilisation sous vide reçoit un test de certification final de taux de fuite à l’hélium.

Bien qu’un filtre soit crucial pour protéger une pompe à vide des contaminations du procédé, il doit également être étanche pour garantir que l’opérateur puisse atteindre le niveau de vide requis pour le procédé. Lors du choix d’un filtre à vide, demandez un taux de fuite publié (mbar L/sec) provenant d’une machine de test de fuite à l’hélium calibrée pour garantir qu’il maintiendra le vide pendant l’utilisation.

Type et Efficacité des Médias de Filtration

Les éléments filtrants sont fabriqués à partir de divers médias en fonction de la contamination ambiante ou du processus et des conditions de fonctionnement. Une variété de degrés de filtration en microns et d'efficacité est disponible en fonction de la nature et de la taille de la contamination particulaire. Les options courantes incluent le polyester, le papier filtrant, le PTFE, la fibre de verre et le maillage en acier inoxydable, avec des tailles de micron allant de l'échelle sub-micronique à grossière.

L'efficacité globale est une combinaison du média filtrant et de la vitesse, et la capacité de rétention est déterminée par la conception de l'élément (surface, profondeur, enroulé ou plissé). En plus des particules solides, certains médias sont conçus pour l'adsorption de vapeur, ce qui nécessite des styles de médias granulés et imprégnés.

Construction et Étanchéité des Éléments Filtrants

Les conditions du processus déterminent si des composants spéciaux sont nécessaires. Par exemple, la présence de produits chimiques et des températures élevées peuvent nécessiter des composés de scellement spéciaux pour assurer l'intégrité structurelle. Les environnements corrosifs peuvent nécessiter des composants de support en acier inoxydable 304 ou 316, tels que des embouts.

De plus, un filtre n'est efficace que si son joint est performant, donc le matériau du joint doit également être compatible avec les conditions du processus et la contamination. Viton, PTFE et BUNA sont trois types de joints couramment utilisés dans différentes conditions.

Sécurité

Les contaminants du processus peuvent être corrosifs, pyrophoriques ou explosifs par nature, il est donc essentiel de prendre en compte la manipulation et le service par l'opérateur à l'avance. Les conceptions résistantes aux explosions telles que ATEX sont une option.

Certains poussières sont pyrophoriques et s'enflamment lorsqu'elles sont soudainement exposées à l'oxygène, donc des caractéristiques supplémentaires telles que des ports d'oxydation sont intégrées pour garantir que le matériau capturé est sûr pour les opérateurs pendant l'entretien.

Exigences d'Installation

Une fois que la taille et la capacité du filtre sont déterminées, il est crucial de prendre en compte l'espace disponible pour l'installation et l'accès pour le service. Que ce soit pour une installation nouvelle ou en rétrofit, il peut y avoir des limitations dues à la tuyauterie, la hauteur libre, le poids et l'accès physique.

Les filtres industriels peuvent être conçus et fabriqués pour s'adapter à l'espace disponible et aux limitations d'un nouveau système (pompe à vide, ventilateur ou compresseur) ou d'une installation existante. Le poids est lié à la taille, donc assurez-vous que le réseau de tuyauterie ou le lieu de montage peut supporter le filtre à la fois propre et sale.

Le dégagement nécessaire pour retirer un élément filtrant du corps de filtre et le poids du couvercle et de l'élément doivent être compris avant l'installation. Des caractéristiques spéciales telles que des bras de levage ou des portes d'accès latérales sont de bonnes options pour simplifier le processus de service et le rendre plus sûr pour l'opérateur.

Pression Différentielle

La restriction à travers un élément filtrant est définie comme la pression différentielle, également appelée perte de charge. L'augmentation de la perte de charge est un facteur clé dans l'intervalle de service. Cet intervalle varie en fonction du débit réel et du défi de contamination.

Les conceptions de filtration doivent prendre en compte l’indice en microns de l'élément, l'efficacité et la surface pour minimiser la pression différentielle, ce qui permet un meilleur rendement du système. Si la pression différentielle est excessive, l'équipement protégé aura du mal à fonctionner efficacement et à atteindre le vide ou la pression requise pour le processus.

La pression différentielle peut être mesurée et surveillée via des manomètres analogiques ou numériques, qui peuvent être intégrés dans le filtre ou dans des piquages prévus dans la tuyauterie du processus en amont et en aval. Cette fonctionnalité permet à l'opérateur de surveiller l'état du filtre et de savoir quand l'élément doit être entretenu ou remplacé.

Accessoires de Service/Entretien

Les filtres industriels peuvent être conçus avec des caractéristiques intégrées pour faciliter le service et l'entretien : nettoyage par décolmatage, cuve de collecte amovibles et systèmes de drainage automatique sont quelques-uns des éléments couramment demandés par les opérateurs ou le personnel de maintenance.

Dans les cas où le contaminant capturé est inoffensif, nettoyer un élément filtrant peut être aussi simple que d'utiliser une brosse ou de l'air comprimé pour éliminer les particules. Certains médias filtrants sont lavables, ce qui peut également prolonger leur durée de vie.

Les fonctionnalités automatisées et autonettoyantes sont de bonnes options si le contaminant est dangereux ou si un service continu est requis.

Dans les filtres à liquide et les applications de séparation, un système de drainage automatisé peut permettre une collecte et une manipulation continues des liquides sans interrompre le processus de vide ou de pression.