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Cours de Mécanique industrielle - Filtres (Tuyauterie)

 
Note par nos Maxinautes :  

Dans les canalisations et les systèmes de tuyauterie industrielle, les impuretés comme la rouille, la corrosion, le tartre (sur les conduites d'eau), la saleté, ou de petits copeaux métalliques entraînent souvent des problèmes qui nuisent au bon fonctionnement des systèmes. 

Ces corps étrangers se logent assez souvent sous le siège des robinets et sont la cause des fuites. Ils pénètrent aussi parfois dans les parties délicates des appareils automatiques, où ils constituent des obstacles à leur bon fonctionnement. Il arrive également que des particules s'accumulent ailleurs dans le système et finissent par obstruer et même bloquer le courant.

1. Filtres à tamis

le filtre à tamis est un accessoire essentiel dans un système de tuyauterie.

On représente à la figure suivante divers types de filtres à tamis.

Filtres à tamis :

Cet accessoire est constitué d'un corps métallique et d'un panier cylindrique en toile ou en tôle perforée destiné à retenir les impuretés solides (abrasives). La figure suivante présente divers exemples de séparateurs de sédiments.

Séparateurs de sédiments :

Certains fabricants fournissent des tableaux qui contiennent les perforations suggérées pour différents fluides. On montre, à la figure suivante, les perforations suggérées par les fabricants pour différents fluides.

Perforations suggérées par les fabricants pour différents fluides :

Le choix du type de filtre doit tenir compte de la restriction qu'aura le filtre sur l'écoulement du fluide "plus les trous sont petits plus la circulation sera difficile" et de la dimension, acceptable, des particules passant à travers le filtre à tamis.

Principe de fonctionnement :

Le fluide dans la conduite passe à travers le filtre sans que son écoulement ne s'arrête et avec une perte minimale de pression. Non seulement le filtre à tamis arrête-t-il tout corps étranger de passer, mais il est en outre pourvu d'un sac pour les ramasser. Une vidange régulière est donc nécessaire ; il s'agit d'ailleurs du seul entretien. Toutes les pièces intérieures sont facilement accessibles. Quant à l'orifice de vidange, il peut être aussi utilisé pour drainer la conduite ou enlever la condensation au départ. On présente, à la figure suivante, la partie d'un circuit de tuyauterie comprenant un filtre à tamis.

Partie d'un circuit avec filtre à tamis :

L'utilisation d'un séparateur de sédiments devient importante dans un système de tuyauterie parce qu'il protège les appareils comme les régulateurs, les manomètres, ainsi que tous les appareils automatiques installés sur le circuit.

2. Filtres à cartouche

On n'insistera jamais assez sur l'importance de maintenir un fluide propre et exempt de toute impureté. Les corps étrangers ou les saletés contenues dans l'huile peuvent entraîner un encrassement des dispositifs de commande ainsi qu'une usure de ceux-ci, ainsi qu'une usure prématurée des pièces de certains composants. Par conséquent, un stock considérable de pièces de rechange sera nécessaire et une augmentation importante des frais d'entretien sera inévitable. Il est donc évident qu'une huile parfaitement propre élimine de nombreux problèmes.

Il faut savoir que la machine elle-même est souvent une autre source d'impuretés. En effet, le fonctionnement de la machine entraîne une usure normale des pièces, laquelle se traduit par une multitude de petites particules de métal qui viennent obstruer et même bloquer le mouvement de certaines pièces. Il va sans dire qu'il est beaucoup plus économique d'avoir un filtre et de maintenir son équipement et ses composants en bon ordre.

Dans cette partie de l'étude, vous verrez les différents types de filtres à cartouche, leur principe de fonctionnement, les matériaux employés pour la fabrication des éléments filtrants, le degré de filtration et leur importance dans les canalisations. La figure suivante offre l'exemple d'une unité hydraulique et de son système de filtration.

Unité hydraulique et son système de filtration :

Différents types de filtres à cartouche :

Les filtres à cartouche sont classés selon deux types : le filtre à débit total et le filtre à débit proportionnel. Ainsi, avec le type à débit total, tout le fluide qui passe à travers le filtre passe également par l'élément filtrant, tandis qu'avec le type à débit proportionnel, une partie seulement du fluide qui traverse le filtre passe par l'élément filtrant.

Il est évident que le type à débit total procure un filtrage supérieur dans un laps de temps donné. Par contre, il offre une plus grande résistance à l'écoulement. On présente, à la figure suivante, les filtres à débit total et à débit proportionnel.

Filtres à débit total et à débit proportionnel :

Le type de filtre ainsi que l'endroit où l'installer sont fonction du genre de circuit. Les filtres sont fabriqués de différents matériaux, dont les principaux sont : treillis métalliques, lamelles métalliques, papier plissé en accordéon, déchets de coton et fibre de verre.

3. Degré de filtration

Le degré de filtration dépend de la grosseur des particules retenues par l'élément filtrant. La mesure la plus courante pour évaluer le degré de filtration est le micron (millième partie d'un millimètre).

Pour vous donner une idée de grandeur du micron, il faudrait mettre, les unes à côté des autres, 1 000 particules de cette dimension pour totaliser 1 mm. Comme le plus petite particule normalement visible à l'œil nu mesure environ 40 microns (0,04 mm), on peut dire que la majeure partie des particules retenues par un filtre est invisible. Les fabricants suggèrent la grosseur des mailles de l'élément filtrant. Par exemple : moteur hydraulique, filtration 50 µ.

4. Air comprimé en guise de fluide de travail

De nos jours, la forte compétition oblige à l'automatisation des industries, ce qui explique l'utilisation de plus en plus répandue de l'air comprimé. Comme vous le savez certainement, aucun autre fluide de travail n'est plus simple, plus rapide et plus économique que l'air comprimé. En effet, l'air comprimé est facilement transportable par conduite, même sur de grandes distances.

La figure suivante présente le plan schématique d'un système d'air comprimé dans une usine.

Comme vous avez pu le constater avec la figure suivante, on installe toujours un filtre à l'admission afin d'empêcher les impuretés de pénétrer dans le compresseur. La présence de particules solides à l'intérieur d'un compresseur pourrait entraîner une usure prématurée des pièces comme les pistons, les cylindres, le vilebrequin, les billes et les clapets. 

Le rôle du filtre d'aspiration est capital, car les compresseurs périssent par ce qu'ils absorbent. Deux types de filtres sont employés : les filtres jetable après usage, en papier ou autre produit filtrant ; les filtres permanents, dont le filtre à air à tamis et le filtre à air à bain d'huile. Ces filtres exigent un nettoyage périodique. On montre, à la figure ci-après, les types de filtre utilisés à l'aspiration d'un compresseur.

Plan schématique d'un système d'air comprimé :

 

Filtres utilisés à l'aspiration d'un compresseur :

En résumé sur les filtres :

A la suite de cette étude, les points suivants seront plus particulièrement retenus :

Les impuretés telles que la rouille, la saleté, la corrosion et le tartre sont souvent la cause de problèmes qui nuisent au bon fonctionnement des systèmes.

Les corps étrangers se logent souvent sur les sièges des robinets et causent des fuites.

Le filtre à tamis est constitué d'un corps et d'un panier cylindrique, en toile métallique ou en tôle perforée, destiné à retenir les impuretés solides.

Le filtre à tamis protège les appareils comme les régulateurs, les manomètres et tous les appareils automatiques.

Les filtres sont classés selon deux types : le filtre à débit total et le filtre à débit proportionnel.

Le type à débit total : tout le fluide qui passe à travers le filtre passe également par l'élément filtrant ; le type à débit proportionnel : une partie seulement du fluide qui traverse le filtre passe par l'élément filtrant.

Le filtre à débit total procure un filtrage supérieur, dans un laps de temps donné, mais il offre une plus grande résistance à l'écoulement.

Les filtres sont fabriqués de différents matériaux comme : treillis métalliques, lamelles métalliques, papier plié en accordéon, déchets de coton et fibre de verre.

La mesure la plus courante pour évaluer le degré de filtration est le micron.

Un filtre est toujours installé à l'admission afin d'empêcher les impuretés de pénétrer dans le compresseur.

Le filtre à air à tamis et le filtre à air à bain d'huile sont des filtres permanents.

Vous connaissez maintenant les filtres à tamis et les filtres à cartouche. Vous savez l'importance qu'ils ont pour les systèmes de tuyauterie, outre leur principe de fonctionnement.

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