Qu’est-Ce qu’un Compresseur Alternatif?

Les compresseurs alternatifs utilisent des cylindres avec des pistons à l’intérieur. Chaque cylindre a une extrémité fermée à côté de la culasse et est terminé à l’autre extrémité par un piston mobile. Les soupapes des cylindres sont situées au fond des poches de soupapes du compresseur. Lors de la première étape de compression, l’air pénètre dans le cylindre via une soupape d’aspiration, déclenchée par le mouvement du piston. Cela crée un vide.

Le piston inverse alors son mouvement, remplissant la partie « alternative » du nom, et commence à comprimer l’air dans le processus. Une fois que la pression intérieure du cylindre dépasse la pression dans les tuyaux d’évacuation, les vannes s’ouvrent et permettent à l’air de sortir du cylindre.

Comment fonctionne un compresseur Alternatif?

Les compresseurs alternatifs tirent généralement la puissance d’un moteur diesel. Cela peut être au moyen d’un système à entraînement direct ou d’un système à entraînement par courroie, l’un ou l’autre étant en fonctionnement continu tant que le moteur est allumé. L’ensemble du cycle est facilité par un mécanisme de déchargement, et certains systèmes ont un régulateur qui est généralement monté directement sur le compresseur. Lorsqu’un régulateur est présent, il travaille pour imposer une pression spécifique d’admission et de coupure. Jetons un coup d’œil à quelques notions de base sur les compresseurs alternatifs.

Le cycle d’admission

Tout commence avec le piston tiré vers le bas à travers le cylindre. Ce mouvement produit un vide entre le haut du piston et la tête du cylindre, amenant de l’air à plus basse pression dans le cylindre à travers une série de soupapes d’admission. Ces soupapes sont situées au-dessus de la tête du piston lors de sa descente. Dans cette partie du cycle, les soupapes d’admission restent ouvertes et les soupapes de décharge restent fermées.

Le piston remonte ensuite vers le haut, ce qui pousse les soupapes d’admission à se fermer de sorte que l’air soit emprisonné dans le cylindre. À mesure que le piston continue de pousser vers le haut, la surface occupée par l’air dans le cylindre est réduite, ce qui donne de l’air sous pression. La pression de l’air à l’intérieur du cylindre dépassera rapidement la résistance du ressort de soupape de décharge, ouvrant la vanne et permettant à l’air nouvellement sous pression de sortir du système avant que le cycle ne se répète. Une soupape de décharge fermée sert à empêcher l’air de revenir dans la partie basse pression du cylindre après sa mise sous pression.

L’air sortant de l’orifice de décharge circule ensuite dans un réservoir récepteur d’air pour lisser la pulsation basse fréquence qu’il a acquise pendant la compression.

Le processus de déchargement

Une fois que le régulateur ou le régulateur de pression détecte que l’air dans le réservoir de réception a atteint le seuil de coupure haute pression, il signale au compresseur de décharger. Le déchargement peut être complet ou partiel, selon la conception du compresseur alternatif.

Au fur et à mesure que les machines en aval utilisent l’air nouvellement comprimé, le niveau de pression du réservoir diminue progressivement. Une fois qu’il tombe au point de charge prédéterminé, le dispositif de commande signale au compresseur de redémarrer le cycle de compression et d’augmenter à nouveau la pression du réservoir.

Le rapport cyclique

L’une des bases importantes du compresseur alternatif à connaître est le rapport cyclique. Le rapport cyclique est déterminé en prenant le temps que le compresseur passe chargé et en le comparant au temps de fonctionnement de la machine complètement déchargée ou éteinte. Les compresseurs alternatifs ne sont conçus que pour un temps de chargement complet de 20 à 30% et doivent être déchargés le reste du temps.

Il est essentiel de s’assurer que votre compresseur fonctionne dans les limites du cycle de service pour maximiser sa durée de vie. Choisir un compresseur sous-dimensionné pour votre application ou augmenter artificiellement la charge en ignorant les fuites d’air poussera le système au-delà de ses capacités et entraînera une usure prématurée coûteuse de plusieurs composants du compresseur.

Lubrification

Toutes les conceptions de compresseur alternatif ne fonctionnent pas de cette façon, mais il est possible que la pompe du moteur d’entraînement partage une partie de sa lubrification avec le compresseur. Dans cette conception, l’alimentation par le puisard est essentielle pour maintenir l’ensemble du système lubrifié et fonctionnant correctement.

Dans cette configuration, vous devrez modifier les intervalles de changement de lubrifiant recommandés par le fournisseur du moteur, car ils ne tiendraient pas compte des besoins supplémentaires du compresseur. Le nouveau calendrier doit tenir compte de la charge thermique que le compresseur ajoute au lubrifiant si vous souhaitez obtenir une jauge précise de l’espérance de vie réduite du lubrifiant.

Refroidissement

Pour la plupart des compresseurs d’air alimentés par des moteurs, la principale source de refroidissement du système est le lubrifiant. Le refroidisseur d’huile moteur refroidit ce lubrifiant, qui est ensuite recyclé à travers le compresseur. Le flux d’air du ventilateur dans le refroidisseur d’huile moteur peut également éliminer une petite partie de la chaleur dégagée par le corps du compresseur, la retirant du système avec l’air évacué.

Les méthodes de refroidissement dans un compresseur alternatif sont cruciales pour la longévité de l’équipement. Sans eux en place, le danger de dépasser les limites de température est beaucoup plus grand si votre application dépasse le cycle de service recommandé.

Lorsque le lubrifiant devient trop chaud et que la température dépasse les recommandations du fabricant, le lubrifiant peut se décomposer prématurément. Cela signifie au mieux devoir changer la lubrification plus souvent et, au pire, une défaillance précoce des composants du compresseur et du moteur.

Utilisations du compresseur d’air alternatif

Les entreprises de toutes tailles utilisent des compresseurs d’air alternatifs. Certaines des industries qui font un usage intensif de ce type de compresseur comprennent le service automobile, le service dentaire et une variété de services récréatifs, par exemple. Voici un aperçu de certaines des utilisations les plus courantes des compresseurs pour les entreprises de petite à moyenne taille:

• Sableuses dans les ateliers d’usinage ou les usines
• Ponçage du bois ou de la carrosserie
• Peinture au pistolet pour véhicules
• Fabrication de neige pour le ski ou d’autres divertissements
• Outils dentaires et certains outils médicaux
• Pistolets à clous, marteaux et forets pneumatiques dans la construction
• Pistolets à air comprimé pour le nettoyage des machines

Les compresseurs d’air sont également courants dans l’industrie agricole, pour des utilisations telles que:

• Convoyeurs qui déplacent les aliments ou les céréales entre les silos et d’autres destinations
• Systèmes de ventilation dans les serres ou les systèmes hydroponiques
• Pulvérisation de cultures pour livrer des pesticides ou des engrais
• Alimentant différents types de machines de manutention
• Alimentant diverses machines laitières de la traite au transport de matériaux

L’air comprimé est également une source d’énergie essentielle pour les grandes entreprises de l’industrie manufacturière. Les usines de fabrication, d’assemblage, de raffinerie et plus encore utilisent de l’air comprimé pour alimenter:

• Outils pneumatiques et machines automatisées
• Équipements de soudage ou de découpe
• Éjection des composants des moules
• Dispositifs de surveillance de la production
• Réglages des machines d’alimentation et des rouleaux
• Moulage des réservoirs de gaz et des bouteilles en plastique
• Positionneurs, couteaux à air, pinces et mandrins à air
• Dispositifs pneumatiques de finition et d’emballage

En termes d’applications quotidiennes, les compresseurs d’air sont plus essentiels que la plupart des gens réalisent. Les réfrigérateurs et les congélateurs utilisent des compresseurs d’air pour refroidir l’air à l’intérieur de l’unité, et les climatiseurs les utilisent comme principale source d’énergie pour le refroidissement. Même les activités récréatives comme le paintball et la plongée sous-marine utilisent la compression de l’air.

Types de compresseurs alternatifs

Avec les compresseurs d’air alternatifs, vous avez quelques options en fonction de votre application.

Simple effet

Dans un compresseur à simple effet, vous avez la configuration de base avec une soupape d’admission et une soupape de décharge, toutes deux à sens unique et à ressort. La soupape d’admission aspire l’air pendant que le piston se déplace vers le bas et la soupape de décharge ne s’ouvre qu’après qu’une force suffisante a été appliquée.

Les compresseurs alternatifs à simple effet n’ont qu’un cycle de compression pour chaque tour de vilebrequin, car les soupapes ne sont présentes qu’en haut du cylindre. Les compresseurs à simple effet sont les plus couramment utilisés pour diverses raisons. Par rapport à d’autres types de technologie de compression, tels que les compresseurs à vis rotatifs, les compresseurs à piston à simple effet sont très abordables.

Double effet

Un compresseur alternatif à double effet possède des soupapes de décharge et d’admission à chaque extrémité du cylindre, ce qui entraîne deux cycles de compression à chaque tour du vilebrequin.

Cette conception rend les réciproques à double effet incroyablement efficaces, c’est pourquoi ils sont si importants dans l’industrie manufacturière. Il est rare de trouver un compresseur à double effet de moins de 100 chevaux. Cependant, leur puissance s’accompagne d’une empreinte extrêmement importante qui n’est pas toujours pratique lorsque les considérations d’espace sont importantes. Ils ont également tendance à produire beaucoup de vibrations, ce qui nécessite une isolation des vibrations et s’assurer que le système repose sur une base suffisamment solide.

Compresseurs à un étage par rapport aux compresseurs à deux étages

Un compresseur à deux étages fonctionne de manière très similaire à un système à un étage, mais l’air comprimé ne parvient pas à un réservoir de stockage après sa compression initiale. Au lieu de cela, il passe par un deuxième piston plus petit pour être à nouveau comprimé avec une autre course. Ce n’est qu’après la deuxième compression que de l’air doublement sous pression traverse le système de refroidissement et est envoyé au réservoir de stockage.

Un compresseur à deux étages produira beaucoup plus de puissance d’air, c’est pourquoi on les trouve plus souvent dans les grandes applications industrielles où un fonctionnement continu est nécessaire. En conséquence, plus de puissance équivaut à un coût initial plus élevé et à des besoins de maintenance continus, vous ne les trouverez donc pas dans des paramètres où les opérations peuvent fonctionner avec moins de puissance.

On trouve le plus souvent des compresseurs à un étage alimentant des outils pneumatiques portables qui ne nécessitent pas plus de 100 livres par pouce carré (psi) de pression.

Diaphragme

Les compresseurs à membrane sont également appelés compresseurs à membrane. Ils utilisent une membrane rotative pour aspirer l’air dans le système de compression. Un compresseur alternatif à membrane utilise deux systèmes – un système hydraulique et un système de pression d’air avec un diaphragme métallique flexible agissant comme une barrière de protection entre eux. La membrane et le boîtier du compresseur sont les seuls composants qui entrent en contact avec le gaz pompé, ce qui rend ces compresseurs plus couramment utilisés pour comprimer des gaz toxiques ou explosifs plutôt que de l’air.

Compresseurs alternatifs par rapport aux autres Compresseurs d’air

Comment les compresseurs d’air alternatifs mesurent-ils jusqu’aux compresseurs rotatifs à vis et centrifuges, et quels avantages et inconvénients devriez-vous considérer?

Composants et entretien

Les compresseurs d’air alternatifs nécessitent une attention particulière aux pistons, mais ils ont également une gamme d’autres composants qui doivent être surveillés pour l’usure. Les soupapes, les bielles, les vilebrequins et plus encore doivent fonctionner en harmonie pour minimiser l’usure, mais le nombre de composants rend la surveillance efficace plus difficile. Cependant, les pièces sont moins coûteuses et complexes que celles des compresseurs rotatifs à vis et centrifuges, ce qui réduit globalement les coûts de maintenance.

Production de chaleur

La chaleur produite lors du fonctionnement d’un compresseur a un effet tangible sur la durabilité et la longévité de l’équipement. Un compresseur à vis rotatif utilise des vis qui tournent l’une autour de l’autre sans se toucher et produit donc moins de frottement. Les compresseurs alternatifs, cependant, produisent un frottement interne important entre le mouvement des pistons et d’autres composants internes. Le fonctionnement dans cet environnement plus chaud est une autre raison pour laquelle les compresseurs alternatifs ont des exigences de maintenance plus élevées.

Pression

Par rapport aux compresseurs à vis rotatifs, les compresseurs alternatifs conservent l’avantage en termes de pression produite. Dans de nombreux cas, un compresseur alternatif peut créer le double de la pression d’un compresseur à vis rotatif. Les compresseurs centrifuges peuvent produire jusqu’à 1.25 fois plus de pression de refoulement qu’un compresseur alternatif.

Bruit

Le bruit n’est pas toujours un facteur, mais dans les environnements où les travailleurs doivent communiquer clairement, le bruit d’un compresseur alternatif à double effet peut être distrayant. Un compresseur à vis rotatif produit le moins de bruit, tandis qu’un compresseur centrifuge en produit le plus. Un compresseur alternatif à simple effet est généralement le meilleur choix pour peser les besoins en puissance contre le bruit et l’efficacité.

Coût

Le coût initial d’un compresseur est un facteur majeur pour la plupart des acheteurs. Un compresseur alternatif offre plus de puissance pour un coût initial inférieur à celui des compresseurs rotatifs et centrifuges. Cependant, la durée de vie d’un compresseur alternatif est inférieure à celle de ses concurrents. Les compresseurs rotatifs et centrifuges ont moins de pièces mobiles qui souffrent de frottement, de sorte qu’ils coûtent moins cher en termes de remplacement de pièces, de temps d’arrêt et de réparations. Cependant, avec un entretien préventif régulier, ces coûts peuvent être quelque peu atténués.

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