Un compresseur alternatif fonctionne en utilisant un piston dans un cylindre pour comprimer le gaz et augmenter sa pression. Ce type de compresseur est couramment utilisé dans diverses applications industrielles en raison de sa capacité à produire efficacement du gaz à haute pression. Voici une explication détaillée du fonctionnement d'un compresseur alternatif :
Composants de base
Cylindre: Chambre où se produit la compression du gaz.
Piston: Se déplace d'avant en arrière dans le cylindre pour comprimer le gaz.
Vilebrequin : Convertit le mouvement de rotation en mouvement alternatif du piston.
Bielle : Relie le piston au vilebrequin.
Vannes : Contrôler le débit de gaz entrant et sortant du cylindre. Il s'agit notamment des vannes d'aspiration (entrée) et de refoulement (sortie).
Traverse : Guide la tige de piston et réduit les charges latérales sur le piston.
Volant: Aide à maintenir le mouvement de rotation du vilebrequin.
Cycle de fonctionnement
Le fonctionnement d'un compresseur alternatif comporte quatre étapes principales : l'admission, la compression, la décharge et l'échappement. Décomposons chaque étape :
Course d'admission (aspiration) :
- Le piston descend, créant un vide dans le cylindre.
- Le la soupape d'aspiration s'ouvre, permettant au gaz de s'écouler dans le cylindre à partir du collecteur d'admission.
- La vanne de décharge reste fermée.
Course de compression :
- Le piston monte, comprimant le gaz dans le cylindre.
- La soupape d'aspiration se ferme pour empêcher le gaz de s'échapper dans le collecteur d'admission.
- La pression du gaz augmente à mesure que le volume diminue.
Course de décharge :
- Lorsque le piston atteint le sommet de sa course, la pression à l’intérieur du cylindre dépasse la pression du côté refoulement.
- La soupape de décharge s'ouvre, permettant au gaz comprimé de s'écouler hors de la bouteille vers le collecteur de décharge.
- La vanne d'aspiration reste fermée pendant cette phase.
Course d'échappement :
- Le piston redescend et la soupape de décharge se ferme.
- Tout gaz restant dans le cylindre est expulsé, préparant le cylindre pour la prochaine course d'admission.
Principales caractéristiques et considérations
Ratio de compression:
Le rapport entre le volume de gaz avant compression et le volume après compression. Des taux de compression plus élevés entraînent une pression de gaz plus élevée.
Refroidissement:
La compression génère de la chaleur, c'est pourquoi les compresseurs disposent souvent de systèmes de refroidissement (refroidis par eau ou par air) pour dissiper la chaleur et éviter la surchauffe.
Lubrification:
Une lubrification adéquate est nécessaire pour réduire la friction et l’usure entre les pièces mobiles. Les systèmes de lubrification garantissent le bon fonctionnement des composants tels que les pistons, les bielles et les traverses.
Mise en scène:
Les compresseurs à plusieurs étages utilisent plusieurs cylindres de différentes tailles pour atteindre des pressions plus élevées. À chaque étape, le gaz est partiellement comprimé, puis refroidi, puis davantage comprimé à l'étape suivante.
Mécanismes de déchargement :
Pour contrôler la charge du compresseur, des mécanismes de décharge tels que des déchargeurs à soupape d'aspiration, des vannes de dérivation ou des entraînements à vitesse variable peuvent être utilisés. Ces mécanismes contribuent à réduire la consommation d'énergie et l'usure du compresseur pendant les périodes de faible demande.
Avantages et applications
Avantages :
- Capacité à atteindre des pressions élevées.
- Convient à une large gamme de gaz.
- Une technologie fiable et bien maîtrisée.
- Évolutif de petites à très grandes capacités.
Applications:
- Processus industriels (usines chimiques, raffineries).
- Traitement et transport du gaz naturel.
- Systèmes de réfrigération et de climatisation.
- Centrales électriques.
- Outils et systèmes pneumatiques.
Conclusion
Un compresseur alternatif fonctionne en utilisant le mouvement alternatif d’un piston pour comprimer le gaz dans un cylindre. Le processus implique des étapes d'admission, de compression, de décharge et d'échappement, facilitées par les actions coordonnées des pistons, des soupapes, des vilebrequins et des bielles. Grâce à sa capacité à atteindre des pressions élevées et sa polyvalence dans diverses applications, le compresseur alternatif reste un élément fondamental dans de nombreux processus industriels. Un refroidissement, une lubrification et une gestion de charge appropriés sont essentiels pour garantir son fonctionnement efficace et fiable.