Les filtres à cartouches sont très répandus car utilisables pour des
usages très variées:
- pour protéger des équipements sensibles en aval
- pour parachever la rétention des plus fines particules dans
un fluide (polissage)
- en sécurité pour compenser une perte de performance du
filtre principal en amont
Les éléments filtrants (les cartouches), sont disponibles dans une
grande variété
- de matériaux, les rendant compatibles avec les fluides et
les conditions opératoires les plus divers
- de finesse de filtration
Les matériaux employés peuvent être:
- la fibre de verre
- les matières plastiques
- les métaux tissés ou frittés
Les modes de confection peuvent être:
- membrane plissée (pleated) pour une plus grande surface de
filtration
- fil bobiné (string wound) pour une filtration en profondeur
- fibres polymère extrudées non tissées (melt blown) pour une
filtration en profondeur
- métallique pour une régénération efficace et un
fonctionnement à haute température
- ...
Le seuil de rétention peut être aussi faible que 0,2µm pour
les applications pharmaceutiques.
Certaines cartouches peuvent être produites pour
un faible coût qui autorise leur usage
unique.D'autres
modèles peuvent être régénérables et donc réutilisables.
Les dimensions des cartouches sont standardisées, ce qui facilite leur
inter-changeabilté, pour changer de matériau, de finesse de filtration,
ou de fournisseur. Leur taille et leur poids sont limités pour
faciliter leur manipulation. On les trouve le plus souvent dans les
dimensions suivantes:
- diamètre extérieur: 60 à 70 mm
- longueur: 10" (254 mm), 20" (508 mm), 30" (763 mm), 40"
(1017 mm), ...
Plusieurs
cartouches sont souvent disposée dans le même
équipement. Elles
sont alors opérées en parallèle. La capacité du filtre et la perte de
charge
qu'il génère dépendra du nombre de cartouches installées.
La cartouche elle-même est constituée d'un collecteur central
cylindrique sur lequel est monté le média filtrant. Le cheminement du
fluide à filtrer va toujours de l'extérieur de la cartouche vers
l'intérieur.
Les
cartouches sont installées dans une capacité opérée en
pression. Elles sont connectées à leur base au collecteur de liquide
filtré. Les modes de connexion sont variés, mais toujours faciles à
mettre en place. Un joint qui peut être torique ou plat assure
l'étanchéité et l'intégrité du filtre. Les cartouches peuvent également
être superposées pour constituer une cartouche de plus grande longueur.
Le filtre lui-même sera équipé d'un couvercle démontable pour faciliter
l'accès aux cartouches.
Les filtres à cartouches ont un fonctionnement nécessairement
discontinus; lorsque les cartouches sont saturées, il est nécessaire
d'arrêter la filtration pour procéder au choix:
- à la régénération par contre-courant
- au remplacement des cartouches usagées
Il est courant de tenir prêt un deuxième filtre capable de prendre le
relai pour ne pas interrompre le procédé amont ou aval. D'autres
combinaisons sont possibles telles que:
- deux en service, un en attente
- trois en service, deux en attente
- ...
Efficacité
nominale et absolue
Il
est d'usage courant de qualifier un seuil de rétention des particules
des qualificatifs "nominal" ou "absolu". Ces qualificatifs n'ont pas de
définition normalisée. Les taux de rétention correspondants et les
méthodes de détermination peuvent varier.
L'efficacité
nominale
désigne généralement le diamètre des particules pour lequel le taux de
rétention atteint 90%. Toutes les particules plus grosses auront un
taux de rétention supérieur.
L'efficacité
absolue
désigne le diamètre des particules pour lequel le
taux de rétention atteint une valeur généralement supérieure à 98%.
Toutes les particules plus grosses
auront un taux de rétention supérieur.