Analyse de la structure et du principe de filtration des cartouches filtrantes enroulées

Types de cartouches filtrantes

En matière de filtration de liquides, il existe de nombreux types de cartouches filtrantes. Elles peuvent généralement être classées en deux types principaux : les cartouches de filtration en surface et les cartouches de filtration en profondeur.

1. Cartouches de filtration de surface

Les cartouches de filtration de surface captent les contaminants sur leur surface extérieure. Une fois que la surface du filtre est obstruée par des particules, elle ne peut plus fonctionner efficacement, ce qui signifie que ces types de filtres ont souvent une durée de vie plus courte. Même si les filtres de surface peuvent parfois être rincés à l’eau ou à l’air comprimé pour être réutilisés, cette méthode n’est pas toujours efficace. Lors du lavage à contre-courant, le liquide de nettoyage passe principalement par le chemin de moindre résistance, ce qui peut entraîner des blocages dans d'autres zones, rendant la filtration encore moins efficace.

Pour nettoyer ces filtres en profondeur, le nettoyage par ultrasons à l’eau pure est la meilleure méthode, même s’il peut s’avérer coûteux. Alternativement, si les contaminants sont solubles dans l’acide, un acide doux peut être utilisé pour le nettoyage. Cependant, cette méthode comporte un risque de corrosion et d'élargissement des pores du filtre, c'est pourquoi le filtre nettoyé doit être rincé à l'eau pure et testé pour son bon fonctionnement avant de le réutiliser. Les matériaux courants pour les cartouches de filtration de surface comprennent les tiges filtrantes en PVC fritté, les éléments en polypropylène soufflé par fusion et le papier filtre en pâte pure.

2. Cartouches de filtration en profondeur

Les cartouches de filtration en profondeur sont conçues pour retenir plus de contaminants et prolonger le temps entre les nettoyages, car les impuretés sont piégées dans la matrice filtrante en fonction de la taille des particules. Ce type de filtre dure généralement plus longtemps et conserve mieux sa précision de filtration que les filtres de surface.

Les filtres pour plaies, principalement fabriqués à partir de matériaux entièrement en polypropylène, sont souvent appelés “noyaux de coton.” Leurs avantages incluent l’obtention d’un débit élevé avec une faible pression différentielle, une précision de filtration élevée et une longue durée de vie tout en maintenant efficacement la précision de la filtration tout au long du processus.

Caractéristiques structurelles des cartouches filtrantes enroulées

Cartouches filtrantes enroulées sont construits en enroulant un fil grossier spécialisé autour d'un noyau poreux, créant plusieurs couches pour atteindre le diamètre souhaité. Lorsque le fil grossier s'enroule autour du noyau, il forme des milliers d'ouvertures en forme de losange dans la couche filtrante. Les ouvertures sont plus étroites près du noyau et augmentent progressivement en taille vers les couches externes, permettant aux ouvertures plus grandes de canaliser le liquide tout en assurant une filtration efficace.

La conception crée un chemin d'écoulement alambiqué pour le liquide, ce qui étend la distance que le liquide doit parcourir à travers le filtre, améliorant ainsi l'efficacité de la filtration. Les dimensions internes des plus petites ouvertures en diamant jouent un rôle crucial dans la détermination de la précision du filtre : des ouvertures plus petites donnent des filtres de plus grande précision. Les fabricants de filtres fournissent généralement un tableau comparatif reliant la précision du filtre aux tailles des trous diamantés. Généralement, une conception à 8 canaux correspond à une précision de 100 microns, tandis qu'une conception à 15 canaux correspond à 20 microns et qu'une conception à 19 canaux peut atteindre 10 microns.

Caractéristiques de filtration des cartouches filtrantes enroulées

Les cartouches filtrantes enroulées sont connues pour leur capacité à gérer des débits importants. Chaque type de filtre correspond à un nombre fixe de canaux (D), et le nombre de canaux peut être ajusté en fonction de la longueur du filtre (L).

Le nombre total de canaux peut être calculé à l'aide de la formule :
Nombre total de canaux = D × L × 2.

Par exemple, considérons un filtre de 250 mm de long avec une précision de filtration de 20 microns, comportant 15 canaux sur son diamètre et 51 canaux sur sa longueur. Cela donne un total de 15 × 51 × 2 = 1 530 canaux. Si la vitesse de filtration est de 0,5 m³/h (environ 8,3 L/min), le liquide se disperse dans 1 530 canaux indépendants, réduisant le débit à environ 5,4 mL/min par canal.

Dans le cas d'un filtre d'une précision de 3 microns, le nombre de canaux augmente jusqu'à 27 en diamètre et 91 en longueur, ce qui donne un total de 27 × 91 × 2 = 4 914 canaux. Tandis que le média filtrant devient plus dense, permettant une filtration améliorée, l'augmentation du nombre de canaux signifie que le débit par canal chute à environ 1,7 ml/min. Ici, le terme « débit de siphon » peut être appliqué en raison de la répartition douce dans les canaux.

Cette structure permet aux filtres enroulés de maintenir d'excellentes performances de filtration à de faibles différences de pression, ce qui les rend efficaces pour éliminer les substances colloïdales ou gélatineuses du liquide. De plus, ils peuvent filtrer efficacement des particules beaucoup plus petites, c'est pourquoi ils sont largement considérés comme des composants de filtration de précision.

Sélection des cartouches filtrantes pour plaies

Compte tenu du marché concurrentiel, de nombreux fabricants tentent de réduire leurs coûts, ce qui peut avoir un impact négatif sur la qualité des filtres. Les raccourcis courants incluent :

1. Techniques d'enroulement simplifiées : Bien que cela augmente l'efficacité de la production, cela peut entraîner de nombreux trous borgnes (ouvertures de filtre bloquées), dégradant efficacement le filtre en un type de filtre de surface.

2. Modification des normes de diamètre et d'épaisseur : la réduction de l'épaisseur de la cartouche filtrante peut sembler une mesure d'économie, mais elle peut conduire à une couche de filtration plus fine, à des chemins d'écoulement plus courts et à de moins bonnes performances de filtration.

3. Utilisation de matériaux de qualité inférieure : Bien que des matériaux moins chers puissent réduire les coûts, ils peuvent entraîner une corrosion chimique du filtre, diminuant ainsi son efficacité.

Lorsque vous choisissez un fournisseur de filtres enroulés, tenez compte des éléments suivants :

– Vérifiez les pores ouverts : si un nombre important de pores sont obstrués (créant des trous borgnes), le filtre ne remplit plus sa fonction prévue.

– Inspecter les dimensions : assurez-vous que les diamètres intérieur et extérieur répondent aux normes de l'industrie et que le média filtrant n'a pas été compromis.

– Problèmes de corrosion : après utilisation, vérifiez tout signe de corrosion sur le fil et le noyau du filtre. La corrosion affaiblit non seulement l’efficacité de la filtration, mais peut également contaminer la solution filtrée.

Applications des cartouches filtrantes enroulées

En raison de leur débit élevé, de leur faible différence de pression, de leur compatibilité avec les fluides à faible viscosité et de leur excellente résistance à la corrosion, les cartouches filtrantes enroulées sont largement utilisées dans diverses industries. Ils sont couramment utilisés dans :

– Préfiltration pour les grands systèmes d'eau : idéale pour les systèmes d'eau pure en milieu industriel.
– Traitement de l'eau : Traitement de l'eau et des eaux usées dans les centrales électriques et les aciéries.
– Industrie alimentaire : Filtrage des huiles comestibles, des huiles végétales, des sirops et des mélanges de chocolat.
– Production chimique : solutions de placage filtrant, peintures, carburants, huiles de coupe, graisses lourdes et résines ou huiles à haute viscosité.
– Filtration pharmaceutique : Ils sont très efficaces pour diverses applications de filtration dans l’industrie pharmaceutique.

La structure unique des cartouches filtrantes enroulées leur permet de supporter des pressions plus élevées sans compromettre la stabilité ou la durée de vie. L'utilisation de fibres de polypropylène non toxiques avec un traitement thermofusible signifie que ces filtres sont particulièrement adaptés à l'industrie agroalimentaire.

De l'eau minérale aux sirops, des boissons alcoolisées aux huiles comestibles, en passant par divers liquides des secteurs électronique et pharmaceutique, les cartouches filtrantes enroulées sont essentielles pour une filtration efficace des liquides. Ils éliminent efficacement les matières en suspension et les particules, permettant des débits élevés avec une perte de pression minimale tout en conservant une durée de vie plus longue et une capacité de rétention des saletés plus élevée. Différents matériaux peuvent être choisis en fonction des propriétés du liquide filtré, garantissant une compatibilité pour des résultats de filtration optimaux.

Principe de filtration des cartouches filtrantes enroulées

Le processus de filtration utilisant des cartouches filtrantes enroulées repose non seulement sur l'effet de contrainte physique des fibres superposées créant une grille d'ouvertures, mais implique également les principes clés suivants :

1. Action d'accrochage de fibre

Lorsque le liquide s'écoule de la couche externe vers le noyau interne de la cartouche à travers un passage étroit et sinueux, les fibres frisées sur les parois du canal capturent et retiennent les particules en suspension dans le liquide.

2. Dépôt de particules

Les chemins sinueux étroits provoquent des collisions répétées du liquide avec les parois du canal, entraînant une sédimentation progressive des particules, un peu comme la façon dont les sédiments s'accumulent dans les méandres d'une rivière.

3. Mécanisme de filtration global

Le liquide pénètre dans le filtre par l'entrée, passant de l'extérieur vers l'intérieur et se purifiant au cours du processus. Les impuretés sont retenues en profondeur et en surface du filtre, permettant une filtration efficace.

Le liquide s'écoule dans la partie inférieure du boîtier du filtre, puis de l'extérieur vers l'intérieur à travers la cartouche filtrante. Les particules les plus grosses se déposent initialement au fond et peuvent être évacuées via un robinet de vidange, tandis que les particules plus petites sont retenues par le filtre. Enfin, le liquide propre, recueilli sur la plaque support du filtre, sort par le tuyau de sortie. Le liquide passe ensuite par le filtrage, brisant les substances émulsionnées, agrandissant les molécules d'eau et provoquant une coagulation, les impuretés restantes étant piégées dans le filtre, et les gouttelettes d'eau coalescentes se déposant dans le bassin de sédiments et évacuées via la sortie des déchets.

4. Entretien des cartouches filtrantes enroulées

Pour maintenir des performances optimales dans le temps :

– Éviter l'accumulation de particules à l'intérieur du filtre qui pourraient bloquer le système.
– Inspectez et entretenez régulièrement le filtre pour garantir son efficacité.
– Nettoyez périodiquement le filtre, car l'accumulation d'impuretés au fil du temps peut nuire aux performances.
– Assurez-vous que le média filtrant reste humide pour éviter le dessèchement, ce qui pourrait avoir un impact négatif sur la précision de la filtration.
– Pour les systèmes de dépoussiérage, utilisez des techniques de soufflage pour éjecter les matériaux collants sans affecter les performances du filtre, prolongeant ainsi la durée de vie du filtre.

En comprenant la structure, les principes de filtration, les caractéristiques et les applications appropriées des cartouches filtrantes enroulées, les utilisateurs peuvent maximiser leur impact et maintenir des normes de filtration élevées pour une variété de liquides dans différentes industries.