Pourquoi les pompes à vide ont-elles besoin de filtration?
Dans un monde de plus en plus dépendant de la technologie du vide, les conséquences d'une absence de protection d'un système de vide ou de son environnement peuvent être coûteuses. Depuis des décennies, les pompes à vide ont permis l'évolution de nouvelles technologies et de nouveaux process dans des secteurs en plein essor tels que l'agroalimentaire, la pharmacie, l'électronique, l'énergie solaire, les semi-conducteurs et bien d'autres encore. Ces process génèrent divers contaminants qui, lorsqu'ils sont ingérés, peuvent provoquer une défaillance catastrophique de la pompe à vide. En outre, les contaminants toxiques des process ne doivent pas être rejetés dans l'atmosphère environnante pour des raisons de santé et de sécurité.
Cet article explique le rôle que joue la filtration dans la réalisation d'un système de vide et l'impact qu'elle a sur le maintien de la productivité dans les process de la technologie du vide.
Technologie du vide et filtration
Afin de déterminer le niveau de filtration sous vide requis pour votre système, il est tout d'abord nécessaire de connaître la relation entre les variables du process. Une pompe à vide est utilisée pour extraire l'air d'un process ou d'un système fermé et sera fréquemment confrontée à la contamination du process. Lorsque la pompe extrait l'air du système, elle rejette le même volume d'air dans l'atmosphère. Les principes du vide montrent que lorsque le niveau de vide du process augmente, le débit massique à travers la pompe diminue.
Le débit du process, le niveau de vide, la température et la pression de vapeur interagissent pour poser un énorme défi lors du développement de solutions de filtration sous vide. Le niveau de vide peut également affecter les propriétés physiques d'un contaminant, telles que le point d'ébullition. Une modification du point d'ébullition peut entraîner une transition de phase entre le liquide et la vapeur, ce qui accroît encore la complexité de sélection de la filtration et de la séparation. La compréhension des interactions critiques entre toutes les variables est essentielle au succès ou à l'échec d'un filtre ou d'un séparateur.
Deux priorités s'affrontent lors de la conception d'un système d'aspiration efficace. La première consiste à protéger adéquatement la pompe à vide du process. La seconde consiste à optimiser les performances du système sur une période prolongée. Lors de la conception d'un système d'aspiration, la filtration doit être au premier plan de la conception afin de minimiser les problèmes sur le terrain. L'identification correcte du type de contaminant et de la charge dès le départ permet de déployer la technologie de filtration appropriée. Ceci est essentiel pour garantir l'optimisation du système.
Pompes à vide - Filtration à l'entrée et à l'échappement
La filtration et la séparation sous vide sont un art autant qu'une science. Le concept de filtration et de séparation est assez simple : il s'agit d'éliminer tout contaminant d'un flux d'air ou de gaz avant qu'il ne pénètre dans un équipement. Cependant, l'élimination des contaminants devient extrêmement complexe lorsqu'il existe des conditions de vide et de multiples variables de process. Il est nécessaire de comprendre l'objectif de la filtration à l'entrée et à la sortie pour déterminer où la filtration est nécessaire dans une application.
Filtration à l'entrée
Le but ultime d'un filtre à vide d'entrée est de protéger la pompe du process. 
Un filtre à particules typique est constitué d'un support, comme du papier, que l'air doit traverser pour être nettoyé. Il existe de nombreux types de médias d'élimination des particules, qui présentent tous des tailles en micron et des taux d'efficacité d'élimination variables. Ils ont des propriétés physiques et chimiques différentes qui les rendent adaptés à des conditions de fonctionnement et à des applications différentes. Le papier, le polyester, le polypropylène, le HEPA, l'ULPA et le PTFE sont des médias de filtration couramment utilisés. D'autres types de médias peuvent inclure des adsorbants tels que le charbon actif et l'alumine activée ou des médias de coalescence qui contiennent généralement de la fibre de verre et sont de nature exclusive.
Il convient de rappeler que de nombreux process d'aspiration sont extrêmement complexes. L'implication d'un expert en filtration dès le début de l'étape de la conception et de spécification permet d'éviter des erreurs coûteuses dues à la sélection d'un produit de filtration standard pour une application de vide complexe.
Filtration des gaz d'échappement
Pour une optimisation complète d'un système de vide, le côté échappement de la pompe à vide doit également être pris en compte dès le départ afin de minimiser les problèmes sur le terrain.
L'objectif d'un filtre d'échappement est de protéger l'environnement de l'équipement. Le traitement adéquat des contaminants à l'entrée de la pompe à vide est la meilleure stratégie pour minimiser les problèmes au refoulement. Toutefois, certaines applications nécessitent une attention particulière en ce qui concerne la qualité de l'air évacué, comme la préparation et l'emballage des aliments, les systèmes médicaux sous vide, la fabrication d'appareils électroniques et les installations de recherche. Ces applications peuvent nécessiter plusieurs étapes de filtration pour répondre aux exigences strictes en matière de qualité de l'air dans l'environnement de travail.
Les pompes à vide à technologie humide d'un équipementier offrent généralement des performances adéquates pour les applications légères à moyennes qui présentent de faibles niveaux d'entraînement d'huile et d'odeurs. Cependant, les environnements qui ne tolèrent pas ces problèmes, tels que les laboratoires et les hôpitaux, auront besoin de filtres à huile coalescents très performants pour maintenir l'environnement nettement plus propre et sans odeurs.
D'autres cas où une filtration supplémentaire des gaz d'échappement serait appropriée comprennent les technologies de pompes lubrifiées avec des cycles fréquents à l'atmosphère ou des pompes qui fonctionnent à des températures plus élevées. Dans ces circonstances, la configuration de la tuyauterie et l'emplacement du filtre d'évacuation du brouillard d'huile peuvent avoir un impact significatif sur les performances du système d'aspiration. L'implication d'un expert en filtration dès le début de l'étape de conception et de spécification permet d'éviter des erreurs coûteuses.
Filtration pour pompe à vide - Types de contaminants
Tout air qui n'est pas propre à l'entrée d'une pompe à vide ou à l'échappement peut être nocif. Il existe trois principaux types de contaminants qui nécessitent un examen méticuleux, car chacun d'entre eux peut réagir très différemment dans des conditions de vide.
- Particules
- Liquide
- Vapeur
Les particules sont les contaminants les plus courants qui peuvent endommager une pompe à vide. Les particules peuvent être abrasives et se présenter sous de nombreuses formes solides, les plus courantes étant la poudre, la poussière, le sable ou une masse importante. La plupart des particules ne sont pas réactives et un filtre à vide standard convient pour ces applications. Cependant, dans certaines applications, les particules peuvent être dangereusement réactives si elles sont exposées à l'oxygène ou à d'autres agents réactifs ; il s'agit d'applications telles que le dépôt chimique en phase vapeur, la métallurgie et la croissance des cristaux de silicium. Dans ces circonstances, l'ajout d'un filtre d'aspiration standard au système peut ne pas offrir la protection appropriée pour l'équipement ou les employés. En présence de particules volatiles, il est nécessaire d'utiliser différentes options. Les dispositifs tels que des ports d'oxydation, des réservoirs de collecte et des médias de filtration spéciaux assurent une protection adéquate des systèmes d'aspiration et des travailleurs qui interagissent avec l'équipement.
Il est beaucoup plus difficile d'empêcher les liquides de pénétrer dans une pompe à vide, car ils peuvent se présenter sous diverses formes : gouttes, gouttelettes ou aérosols (pas de vapeur). Les systèmes efficaces d'élimination des liquides comprennent différents mécanismes tels que des chicanes, des dévésiculeurs, des chambres d'expansion à faible vitesse, afin de séparer efficacement les liquides sous ces différentes formes. Si une pompe à vide absorbe suffisamment de liquide provenant d'un processus, elle sera inondée, ce qui entraînera très rapidement une défaillance catastrophique. Les contaminants liquides comprennent l'eau, les solvants, les huiles et divers produits chimiques. Les applications avec des volumes de liquides extrêmement élevés nécessitent un entretien constant du filtre pour l'élimination des liquides. Dans certaines applications, un système de vidange automatique peut être intégré au filtre pour minimiser la maintenance et maximiser la durée de production.
La vapeur est le plus insaisissable et le plus difficile à capturer des trois contaminants. Lorsqu'un processus commence à fonctionner dans des conditions de vide plus poussé, les liquides passent en phase vapeur. Pour éviter l'ingestion par la pompe, cette vapeur doit être condensée et ramenée à l'état liquide afin d'augmenter les chances de récupération. Pour condenser les vapeurs, il faut introduire un delta de réduction de température significatif (ΔT) afin que la vapeur puisse repasser à l'état liquide. Le ΔT requis est basé sur la pression de vapeur d'un liquide et le point de rosée du système. Une séparation efficace peut être obtenue en utilisant une technologie de condensation et de filtration de la vapeur à plusieurs étages qui fournit des surfaces "froides" pour que la condensation se produise. Pour les quantités infimes de vapeurs provenant d'un processus, les technologies d'adsorption peuvent être déployées comme des alternatives efficaces aux technologies de condensation.
Un système complet
Comme nous l'avons mentionné, les industries innovantes continuent d'utiliser la technologie du vide pour se développer et évoluer ; des systèmes de vide fiables et complets sont essentiels pour assurer la continuité du succès et de la durabilité. La filtration est souvent négligée et, en cas de problème, une réparation d'urgence peut s'avérer coûteuse et stressante pour les personnes concernées.
Un système de pompe à vide est incomplet s'il n'est pas doté d'une protection adéquate en matière de filtration et de séparation. Si l'on considère toutes les variables du processus et les options de filtration potentielles, protéger correctement une pompe à vide peut être un défi. Travailler avec des experts en filtration sous vide dès les premières étapes de la conception et de la spécification permettra d'économiser de l'argent et d'éviter d'innombrables heures de frustration pour les ingénieurs et les opérateurs. Non seulement la solution de filtration et de séparation appropriée aidera les utilisateurs à économiser sur les coûts de maintenance et la consommation d'énergie, mais elle peut aussi contribuer à améliorer la sécurité et le moral des travailleurs grâce à un temps de fonctionnement constant des process et à des résultats de meilleure qualité. Qu'il s'agisse de protéger la pompe ou l'environnement, la mise en œuvre des technologies de filtration et de séparation appropriées complétera le système.
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