Filtre à manches

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Les filtres à manches sont des filtres employés dans la filtration industrielle[a]. L'inventeur du filtre à manches est l'industriel allemand Wilhelm Beth[1]. Ils font partie des techniques d’assainissement particulaire de l’air ambiant en milieu industriel. Ils sont l’un des moyens les plus performants de séparer les poussières transportées par une veine d’air, collectée dans un conduit.

Wilhelm Beth (1855-1922)

Introduction[modifier | modifier le code]

Schéma de fonctionnement d'un filtre à manches horizontales
Schéma de fonctionnement d'un filtre à manches verticales

Le filtre à manches est l’un des moyens les plus performants de séparer les poussières transportées par une veine d’air, collectée dans un conduit.

Les familles de filtre à manches[modifier | modifier le code]

Elles sont définies selon deux caractères principaux :

Position des manches filtrantes
On peut distinguer essentiellement les appareils à manches horizontales et les appareils à manches verticales.
Principe de décolmatage
Le décolmatage est souvent réalisé par injection d’air comprimé. Il peut toutefois être aussi obtenu par secouage (technique désormais obsolète), ou à basse pression à partir d’un ventilateur affecté à cette fonction.

Les sous-ensembles d’un filtre à manches[modifier | modifier le code]

On peut découper un filtre à manches en sous-ensembles :

  • L’alimentation
  • Les ensembles filtrants
  • Le compartiment air filtré
  • Le décolmatage
  • La trémie et son évacuation
  • La sortie d’air filtré

L’alimentation[modifier | modifier le code]

La conception de la gaine d'arrivée de la veine d’air, et de l’entrée dans le filtre doit tenir compte des impératifs suivants :

  • Assurer une bonne répartition sur l’ensemble de la surface filtrante ;
  • Éviter les risques d’abrasion des tôleries et surtout de manches filtrantes
  • Éventuellement faciliter une pré-décantation de façon à charger le moins possible les manches.

Une mauvaise conception de l'alimentation induit une perte de charge inutile et donc une surconsommation voir la nécessité de surdimensionner le moto-ventilateur. Des fuites à cet endroit induisent un écoulement perturbé dans le filtre et une perte d'aspiration au niveau de l'ambiance à dépolluer.

Les ensembles filtrants[modifier | modifier le code]

Ils sont classiquement constitués de :

Manches filtrantes
Assurent le maintien du gâteau et la filtration. Une manche percée et fortement préjudiciable au bon fonctionnement du filtre car elle autorise le passage d'une importante quantité de particules
Mannequins
Maintiennent les manches en forme malgré la dépression due à la perte de charge. Un mannequin abimé peut entrainer d'importantes déchirures sur les manches.
Éventuelles embouchures
Assurent la liaison entre la tôlerie et la manche filtrante. Un défaut sur les embouchures offre un passage aux particules autre que les manches filtrantes.

Le compartiment air filtré[modifier | modifier le code]

Compartiment « air propre » (air filtré) d'un filtre.

C’est dans ce compartiment que débouchent toutes les manches filtrantes. Il collecte donc l’air filtré. C’est à cet endroit que sont installés les systèmes d’injection d’air de décolmatage. On peut accéder à ce compartiment grâce à des portes et certaines opération de vérification ou maintenance nécessitent de s'y introduire entièrement.

Cette partie à moins tendance à poser des problèmes d'entretien étant donné que l'air qui y circule est propre. Des fuites apparaissent parfois au niveau des portes d'accès, réduisant ainsi l'aspiration, et pouvant provoquer des introductions d'air froid génératrices de condensations et donc d'oxydation.

Le décolmatage[modifier | modifier le code]

À l’exception des décolmatages à secousses, aujourd'hui marginaux, le principe consiste toujours à envoyer de l’air dans les manches à contre-courant du flux de filtration. Le « choc » ainsi créé dans les manches les ébranle et entraîne la chute d'une partie du gâteau.

Tout problème concernant le décolmatage a des conséquences très grave sur l'intégralité du système de filtration.

À défaut d'un décolmatage efficace, l'accumulation du gâteau entraîne d'énormes pertes de charge pouvant mener jusqu'à rendre le système totalement inefficace.

À l'air comprimé[modifier | modifier le code]

Réservoir à air comprimé pour le décolmatage des manches d'un filtre.

Le filtre est raccordé à une alimentation en air comprimé. Souvent, il comporte une nourrice assurant un débit instantané suffisant. L’air comprimé doit être sec, propre et déshuilé, à une pression réglable de 3 à 6 bars.

De façon à économiser l’usure des manches filtrantes, et à maintenir un gâteau optimal, on devra chercher la pression minimale nécessaire au maintien d’une perte de charge correcte au niveau du filtre (entre 80 et 250 daPa).

L’air comprimé est envoyé successivement dans des rampes par l’intermédiaire d’électrovannes spécialement conçues pour cet usage. Elles ont la particularité de pouvoir offrir une grande ouverture de passage (jusqu’à 2°) avec un temps de réponse très court (quelques dixièmes de secondes)[b].

Le décolmatage est assuré par l’air induit par le mouvement de l’impulse d’air comprimé (effet venturi).

À ventilateur basse pression[modifier | modifier le code]

Ventilateur basse pression sur chariot mobile
Ventilateur basse pression sur chariot mobile pour le décolmatage des manches

Un ventilateur centrifuge délivre un volume d’air de décolmatage important, à une pression de l’ordre de 500 daPa. Cet air est acheminé successivement vers chaque rangée de manches par un ensemble mobile.

La trémie et son évacuation[modifier | modifier le code]

Cet ensemble doit assurer l’évacuation en continu des poussières arrêtées par le filtre. Cette évacuation doit se produire sans entrée d’air faux. Le débit d'évacuation doit être suffisant pour assurer de maintenir la trémie vide. La trémie n’est pas un moyen de stockage, c’est un « entonnoir ».

La sortie d’air filtré[modifier | modifier le code]

Sa conception contribue elle aussi à la bonne répartition de la veine d’air. Elle doit permettre également une circulation sans perte de charge anormale.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Le présent article a pour objet de vulgariser les techniques nécessaires à la compréhension des problèmes de l’assainissement particulaire de l’air ambiant en milieu industriel. Les valeurs indiquées tout au long de l'article sont celles généralement admises. Elles n’ont pour objet que de donner des ordres de grandeur classique au lecteur. Elles ne doivent pas être utilisées pour le dimensionnement d’équipement sans un avis compétent sur l’application concernée.
  2. Voir ces rampes sur la photo du compartiment air propre

Références[modifier | modifier le code]

  1. Rüdiger Segenbusch: Zeitenwende – Fabriken in Lübeck. Lübeck 1993, (ISBN 3-7950-0114-5), Kapitel: Beth und Dräger – Ohne Idee keine Fabrik.

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]