Les différents types de compresseurs
Pour la compression d’air, il existe plusieurs types de compresseurs : le compresseur à vis, le compresseur à piston et le compresseur à palettes sont les plus utilisés.
L’air comprimé est un gaz utilisé comme moyen de transport et de stockage de l’énergie pneumatique. L’air est récupéré à partir de l’atmosphère et étant compressible, il peut être maintenu à une pression supérieure à celle de l’atmosphère.
L’air comprimé est connu comme étant le quatrième fluide industriel après l’électricité, le gaz naturel et l’eau.
Pour la compression d’air, il existe plusieurs types de compresseurs : le compresseur à vis, le compresseur à piston et le compresseur à palettes sont les plus utilisés.
Les compresseurs à vis utilisent deux vis hélicoïdales, un rotor mâle et un rotor femelle, pour comprimer l’air. La compression s’effectue par réduction du volume. Dans un compresseur à vis sans fin fonctionnant sans lubrifiant, les pignons de synchronisation assurent un alignement précis des rotors mâle et femelle. Dans un compresseur à vis lubrifié, l’huile lubrifiante comble l’espacement entre les vis, assurant à la fois l’étanchéité hydraulique et le transfert d’énergie mécanique entre le rotor moteur et le rotor entraîné. L’air est aspiré d’un côté et se déplace à travers les filetages au fur et à mesure que les vis s’animent. L’air arrive donc d’un côté des vis et les rotors entraînent le gaz à travers des cavités étroites puis l’air comprimé est expulsé par l’autre extrémité des vis.
L’efficacité de ce mécanisme dépend de l’ajustement précis entre les rotors hélicoïdaux, mais aussi entre les rotors et la chambre pour l’étanchéité des cavités de compression.
Les compresseurs à vis sont fabriqués avec des profils différents sur les deux rotors : le rotor mâle possède des lobes convexes entraînant les cavités concaves du rotor femelle. La plupart du temps, le rotor mâle a moins de lobes que le rotor femelle afin d’avoir une meilleure vitesse de rotation.
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Utilisation des compresseurs à vis
Les compresseurs à vis sont habituellement utilisés pour générer de l’air comprimé pour des applications industrielles conséquentes. Ils correspondent mieux aux applications nécessitant un flux d’air comprimé continu, comme les usines d’emballage alimentaire ou les systèmes de fabrication utilisant des automates.
Dans les grandes installations, utilisant uniquement l’air comprimé de manière intermittente, l’utilisation moyenne des nombreux postes de travail entraînera une demande continue pour le compresseur. En plus des unités fixes, les compresseurs à vis peuvent être mobiles, sont généralement montés sur des remorques et équipés de petits moteurs diesel. Ces compresseurs portables peuvent être utilisés pour fournir de l’air comprimé aux marteaux-piqueurs, aux outils de rivetage, aux pompes pneumatiques, aux opérations de sablage et aux systèmes de peinture industriels. Ils sont souvent rencontrés sur les chantiers de construction dans le monde entier.
Domaines d’application des compresseurs non lubrifiés, « oil free »
Les compresseurs non lubrifiés sont utilisés dans des applications où le transfert d’huile entraînée n’est pas acceptable, comme la recherche médicale et la fabrication de semi-conducteurs.
Toutefois, cela n’exclut pas la nécessité d’une filtration, car les hydrocarbures et autres contaminants ingérés dans l’air ambiant doivent également être éliminés avant le point d’utilisation. Par conséquent, un traitement de l’air identique à celui d’un compresseur à vis à bain d’huile est souvent encore nécessaire pour assurer une qualité donnée d’air comprimé.
Dans un compresseur non lubrifié, la compression de l’air repose uniquement sur l’action des vis, sans l’aide de joints d’étanchéité. Ils ont généralement une capacité de pression de refoulement maximale inférieure. Cependant, les compresseurs sans huile à plusieurs étages, où l’air est comprimé par plusieurs jeux de vis, peuvent atteindre des pressions et débit supérieurs.
Domaine d’application des compresseurs à vis lubrifiés
Les compresseurs à vis lubrifiés trouvent leur place pour des applications tolérant un faible niveau de contamination d’huile, comme pour les outils pneumatiques ou l’étanchéification des fissures.
Dans un compresseur à vis lubrifié, le lubrifiant est injecté dans les cavités de compression pour faciliter l’étanchéité et assurer le refroidissement. L’huile est séparée du flux sortant d’air comprimé, refroidie, filtrée et recyclée.
Les compresseurs à vis garantissent une bonne énergie spécifique à pleine charge ainsi qu’un niveau sonore relativement faible, tout en assurant des débits importants et une pression régulière.
Un compresseur à piston est, quant à lui, un compresseur à déplacement utilisant des pistons entraînés par un vilebrequin pour fournir de l’air comprimé.
L’air non comprimé entre dans le collecteur d’aspiration, puis s’écoule dans le cylindre de compression où il est comprimé par un piston se déplaçant en va-et-vient par un vilebrequin et est ensuite délivré en sortie du dispositif.
Ce type de compresseurs peut avoir comme applications : les raffineries de pétrole, les gazoducs, les usines de produits chimiques, les usines de traitement du gaz naturel et les usines de réfrigération. Le soufflage de bouteilles en plastique en polyéthylène téréphtalate (PET) est une autre application particulière.
L’utilisation de lubrifiant pour un compresseur à piston présente un intérêt similaire que pour le compresseur à vis : l’huile permet d’assurer l’étanchéité, le refroidissement, mais aussi faciliter le déplacement du piston dans le cylindre.
Ainsi, les compresseurs à piston sont de conception simple et sont les plus efficaces énergétiquement et possèdent les meilleures énergies spécifiques.
On peut également rencontrer un autre type de compresseurs : le compresseur à palettes. Celui-ci est constitué d’un rotor muni de plusieurs palettes coulissant à l’intérieur d’un stator cylindrique. Le stator est constitué de rainures dans lesquelles coulissent les palettes tout en étant plaquées contre la paroi du stator grâce à la force centrifuge.
Le volume compris entre deux palettes est variable : à l’entrée du système, le volume augmente et l’air est aspiré. Cet air est ensuite capturé entre deux palettes et guidé vers la sortie du système. Dans cette partie, le volume décroît et l’air se comprime pour ensuite s’échapper par la sortie du dispositif.
Comme pour les autres types de compresseurs, l’huile peut être utilisée pour diminuer les frottements (entre les palettes et le stator) et assurer une meilleure étanchéité au niveau des contacts palettes/stator. Dans cette configuration, les palettes sont généralement en acier.
Pour le compresseur à palettes fonctionnant à sec, les palettes sont fabriquées dans un matériau composite chargé en graphite ou en téflon.
Les compresseurs à palettes possèdent donc un niveau sonore discret pour les petites tailles et sont utilisés dans des zones décentralisées pour une production locale d’air comprimé.
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