Compresseur d'air alternatif : principe de fonctionnement, applications et sélection

Dans de nombreuses industries, les compresseurs d'air alternatifs constituent l'épine dorsale de l'exploitation car ils offrent des solutions d'air comprimé efficaces et fiables. Ainsi, connaître le fonctionnement de ces machines permettra de faire un choix approprié en matière de compresseurs rotatifs pour diverses applications.

Dans ce blog, nous aborderons les bases de la technologie des compresseurs d'air alternatifs, ses utilisations dans de nombreux secteurs et, plus important encore, nous vous aiderons à trouver le compresseur d'air alternatif adapté à vos besoins.

Qu'est-ce qu'un compresseur alternatif ?

Un compresseur d'air qui utilise un mouvement alternatif dans le dépresseur à piston est appelé « compresseur d'air alternatif ». Un vilebrequin dans le compresseur d'air entraîne plusieurs pistons, qui à leur tour compriment l'air dans le cylindre. Le mouvement des pistons à l’intérieur du cylindre comprime l’air, qui est ensuite libéré et stocké dans un réservoir pour une utilisation ultérieure. La plupart des techniques de compression d'air, les machines alternatives sont parmi les types les plus anciens et les plus populaires et fonctionnent toujours bien. En effet, ils résistent à l’usure, sont très fiables et peuvent fonctionner à des pressions élevées.

Les principales caractéristiques des compresseurs alternatifs comprennent :

• Principe de déplacement positif: En ce qui concerne le déplacement positif, le fonctionnement des compresseurs alternatifs est basé sur ce principe, où le volume d'air dans le cylindre est réduit, entraînant une augmentation de la pression. Cela se produit en raison du mouvement alternatif des pistons. Le piston aspire l'air dans le cylindre pendant la course d'admission et comprime cet air dans le cylindre pendant la course de compression.

• Capacités haute pression: Les compresseurs d'air alternatifs peuvent générer des pressions de refoulement élevées, permettant une application dans les zones où la pression est conçue pour être maintenue jusqu'à 6 000 psi. Cette capacité à haute pression est possible grâce à plusieurs étapes de compression au cours desquelles l'air est comprimé par étapes pour atteindre un tel niveau de pression.

• Large gamme de capacités: Les compresseurs alternatifs sont disponibles dans une variété de tailles, des compresseurs d'atelier à faible rendement de quelques pieds cubes par minute (CFM) aux grandes machines industrielles capables de plusieurs centaines de CFM. Cette qualité permet d'utiliser des compresseurs alternatifs dans de nombreuses applications, par exemple depuis la conduite d'outils pneumatiques dans un garage jusqu'à la conduite d'opérations de fabrication dans une installation industrielle.

• Efficacité: Les compresseurs alternatifs sont très efficaces, en particulier dans les applications haute pression et faible débit. Selon le principe du déplacement positif, l'air est comprimé dans un volume défini à chaque course du piston, conduisant à une compression appropriée. Mais, avec une augmentation du débit du compresseur alternatif, l’efficacité pourrait diminuer en raison de l’échauffement et de la friction provoqués par les pièces mobiles du système interne.

Comparaison avec d'autres types de compresseurs d'air

Les trois compresseurs d'air classés et largement utilisés dans différents secteurs comprennent : les compresseurs d'air alternatifs, les compresseurs rotatifs à vis ainsi que les compresseurs centrifuges. Chacun d’eux a ses propres caractéristiques générales, avantages et inconvénients. La comparaison suivante vise à souligner les principales distinctions entre ces types de compresseurs.

1. Techniques de compression:

• Compresseurs à piston: Les pistons entraînés par le vilebrequin sont utilisés pour comprimer l'air dans un mouvement linéaire de va-et-vient dans les cylindres.

• Compresseurs à vis: Lors de la rotation, deux arbres opposés pressent et poussent l'air vers l'extérieur pour maintenir une pression constante.

• Compresseurs centrifuges: Les pales internes de la turbine tournent rapidement pour que l'air soit aspiré et expulsé sous forme de gaz comprimé.

2. Plage de pression:

• Compresseurs alternatifs: Le compresseur d'air à action linéaire haute pression peut générer des pressions allant jusqu'à 6 000 psi.

• Compresseurs rotatifs à vis: Ces compresseurs fonctionnent généralement à une plage de pression de 100 à 200 psi pour fonctionner avec de l'air comprimé dans la plupart des industries.

• Compresseurs centrifuges: Ces types de compresseurs sont destinés aux applications basse pression, généralement jusqu'à 125 psi.

3. Débit:

• Compresseurs alternatifs: Ils fonctionnent en déplacement positif et conviennent aux applications à très faible débit et haute pression, et fournissent un air comprimé de manière pulsée.

• Compresseurs rotatifs à vis: Fournis rotatifs, ils ont un débit plus élevé que les compresseurs alternatifs, et fournissent un flux constant d'air comprimé.

• Compresseurs centrifuges: Ces types de compresseurs sont destinés aux applications à haut débit et fournissent constamment des volumes élevés d'air comprimé.

Vous pouvez obtenir plus d'informations sur Compresseurs d'air rotatifs à vis ou à piston.

Comment fonctionne un compresseur d’air alternatif ?

Une fonction de compresseur d'air alternatif grâce au principe du déplacement positif. Les principaux composants du compresseur, en plus de leurs pièces individuelles, fonctionnent selon un cycle pour aspirer l'air ambiant, le comprimer à un niveau plus élevé et le libérer soit vers un réservoir de stockage, soit vers une application, soit les deux.

Cycle de compression du compresseur

Un compresseur d'air alternatif fonctionne selon un processus cyclique d'inhalation de l'air atmosphérique, de compression de l'air ainsi reçu et enfin d'expulsion de l'air comprimé. Ce processus de base appelé cycle de compression est effectué de temps en temps afin de garantir que l'air comprimé soit toujours disponible. Le cycle de compression comporte trois parties cardinales :

1. Étape d'admission: Dans cette partie dite partie d'ancrage, le piston est tiré vers le bas afin de créer un vide dans le carter du cylindre qui sépare le piston du clapet. Ce vide force à son tour la soupape d'admission à s'ouvrir lorsque l'air atmosphérique remplit le cylindre.

2. Étape de compression: Pendant que le vilebrequin continue de tourner, le piston a déjà commencé à avancer vers le haut, comprimant ainsi l'air à l'intérieur des parois du cylindre. La soupape d'admission se ferme pour empêcher l'air de s'échapper dans l'atmosphère. Le mouvement du piston crée une situation dans laquelle le volume libre du cylindre diminue, entraînant ainsi une augmentation de la pression de l'air contenu dans le cylindre.

3. Étape de décharge: Dans le cas où le piston doit aller en position extrême vers le haut de sa course, la pression associée à l'air comprimé devient supérieure à celle rencontrée dans la conduite de refoulement. La différence de pression est ce qui force la vanne de refoulement à s'ouvrir permettant ainsi à l'air comprimé de sortir du carter vers le réservoir de stockage ou vers le système de distribution. Après cette étape de décharge, le piston redescend tandis que le même cycle recommence.

Composants clés

Le compresseur d'air qui utilise un système alternatif comprend plusieurs composants importants dans le processus de compression. Ces composants sont le cylindre, le piston, les soupapes et le vilebrequin, et chacun d'eux a son importance dans le fonctionnement du compresseur. Examinons ces composants majeurs en détail :

1. Cylindre: Le cylindre est le principal composant de rétention d’air du compresseur. Il est principalement construit en fonte ou en aluminium, car ils sont capables de résister à des pressions très élevées.

2. Piston: Un piston est une pièce stipulant à l'intérieur du cylindre qui va monter et descendre. Un vilebrequin est fixé à sa partie supérieure en biais via une bielle qui sous le piston comprime l'air lorsque le piston descend dans le cylindre.

3. Vannes: Deux types de vannes sont utilisées dans les compresseurs alternatifs, à savoir les vannes d'admission et les vannes de refoulement. Les soupapes d'admission permettent au cylindre d'aspirer l'air ambiant à l'intérieur à l'étape d'admission tandis que les soupapes de décharge permettent l'écoulement de l'air sous pression du cylindre à l'étape de refoulement.

4. Vilebrequin: Le vilebrequin fait également partie de l'ensemble moteur compressé, mais dans ce cas, il est utilisé pour transformer le mouvement de rotation du moteur en mouvement linéaire des pistons. Il possède des bielles qui se connectent aux pistons.

Compresseurs à un étage ou à plusieurs étages

Les compresseurs d'air alternatifs sont terminologiquement divisés en deux classes en fonction du nombre d'étages de compression utilisés, compresseurs à un ou plusieurs étages :

1. Compresseurs à un étage : Un compresseur d'air alternatif à un étage utilise un seul cylindre pour terminer l'ensemble du processus de compression, ce qui signifie que l'air sera comprimé depuis la pression atmosphérique jusqu'à la pression de refoulement en une seule étape. Les compresseurs à un étage sont normalement utilisés pour des applications avec des pressions nominales relativement inférieures (150 psi et moins), ils ont également des taux de compression plus faibles.

2. Compresseurs multi-étages : Les compresseurs d'air alternatifs à plusieurs étages se composent de deux cylindres ou plus pour comprimer l'air par étapes. Initialement, l'air est comprimé dans un cylindre basse pression et est refroidi avant d'entrer dans le ou les cylindres haute pression pour une compression ultérieure. Cette méthode de compression permet des pressions de décharge finales plus élevées, supérieures à 6 000 psi, et une efficacité accrue, car la quantité de chaleur générée pendant la compression est inférieure.

Plus de détails sur SCompresseur à un étage ou compresseur à étage de remorquage.

Avantages et inconvénients des compresseurs d'air alternatifs

Les compresseurs d'air alternatifs sont l'un des outils les plus couramment utilisés dans diverses industries depuis assez longtemps en raison de leurs caractéristiques et capacités inhérentes. Néanmoins, comme tout autre compresseur, les recettes ont leurs propres avantages et inconvénients qu'il est important de prendre en compte lors du choix du compresseur le plus approprié pour une application particulière.

Avantages des compresseurs d'air alternatifs

Capacités haute pression:

L’un des principaux avantages de l’utilisation de compresseurs alternatifs réside dans les pressions de refoulement élevées qui peuvent être atteintes. Les compresseurs, même de petite taille, peuvent fournir de l'air jusqu'à environ 6 000 psi. Ainsi, les applications haute pression des compresseurs d'air secs ou humides incluent la compression de gaz, les tests de pression ou hydrostatiques et le surpresseur.

Large gamme de capacités:

Les compresseurs d'air avec mécanisme alternatif sont disponibles dans une gamme de tailles et de capacités allant des petits compresseurs d'atelier qui produisent quelques CFM aux grands types industriels capables de fournir même des centaines de CFM. Cette flexibilité offre à l'utilisateur la possibilité de choisir un compresseur qui correspond à sa demande d'approvisionnement en air.

Efficacité:

Les machines de compression alternatives sont très efficaces notamment pour les opérations nécessitant une pressurisation mais avec des débits très faibles. Ceci est amélioré par le mécanisme de déplacement positif qui garantit que le volume total d'air comprimé lors d'une course ascendante du piston est le même que la taille du piston après cette course, provoquant une compression efficace. De plus, les compresseurs alternatifs multi-étages plus efficaces le font encore plus efficacement en refroidissant l'air comprimé entre ses espaces de compression, ce qui réduit le travail effectué sur le gaz dans le système.

Durabilité:

Les compresseurs d'air de type alternatif sont également très fiables, ainsi que tous les autres compresseurs utilisant cette technologie. Ces types de compresseurs sont en service depuis assez longtemps et ont impressionné beaucoup de personnes par leur robustesse pour de tels équipements de climatisation en fonctionnement. À condition qu'ils reçoivent les soins requis et un entretien rapide, les compresseurs alternatifs pourront fonctionner sans problème pendant une longue période, évitant ainsi les pannes et assurant la fourniture d'air comprimé sans interruption.

Inconvénients des compresseurs d’air alternatifs

Niveau de bruit:

Les compresseurs alternatifs ont un niveau sonore élevé par rapport aux autres types de compresseurs urbains. Ce type est également assez bruyant en raison du mouvement des pistons et de l’ouverture et de la fermeture des vannes. Cela crée un défi, en particulier dans les endroits où le bruit est un problème. La plupart du temps, ce problème peut être résolu en insonorisant les compresseurs ou en ne les installant pas dans la même pièce que l’utilisateur.

Plus de vibrations:

Le compresseur d'air alternatif sans huile produit des vibrations en raison de l'oscillation des pistons et des forces de compression agissant sur celui-ci. L'environnement environnant, les structures et les machines peuvent également ressentir des vibrations qui peuvent soit endommager les structures, soit entraver le fonctionnement efficace des machines délicates. Dans de tels cas, une installation appropriée (avec des isolateurs de vibrations et des connexions flexibles) serait utile pour surmonter leur impact.

Exigences d'entretien:

L'entretien du compresseur d'air axial est moindre que celui des compresseurs d'air alternatifs, par exemple les compresseurs d'air rotatifs. Parce que leur conception comprend des vannes, des pistons et d'autres éléments mobiles, un entretien périodique, le remplacement des vannes et la lubrification sont effectués dans la plupart des cas. Si ces services ne sont pas effectués, il y a une diminution de l'efficacité, une usure excessive et finalement une panne.

Quelles sont les principales applications d’un compresseur alternatif ?

En ce qui concerne différents domaines et industries, les compresseurs d'air alternatifs sont des machines adaptables. Qu'il s'agisse d'un usage industriel intensif ou d'un usage commercial spécialisé, ces compresseurs jouent un rôle important dans la fourniture d'air comprimé dans différents processus. Examinons maintenant les principales utilisations des compresseurs alternatifs.

Applications industrielles

Fabrication:

Des industries telles que l’alimentation et les boissons, le textile et l’électronique utilisent largement les compresseurs d’air alternatifs. Ces compresseurs fournissent de l'air comprimé qui est utilisé, entre autres, pour le fonctionnement d'outils pneumatiques, de systèmes de contrôle et de machines d'automatisation. Ils fournissent également de l’air pour les processus de nettoyage, de séchage et d’emballage.

Automobile:

Dans le secteur automobile, les compresseurs alternatifs sont utilisés à de nombreuses fins, notamment pour fournir des outils pneumatiques pour les travaux d'assemblage et de maintenance, des systèmes de pulvérisation de peinture et des outils pneumatiques. De plus, ces compresseurs sont également utilisés pour gonfler les pneus et pour tester les émissions des véhicules.

Énergie:

Le secteur de l’énergie, en particulier l’exploration et la production pétrolières et gazières, intègre l’utilisation de compresseurs alternatifs. Le processus comprend des turbines à gaz pour la compression du gaz, le levage du gaz et la réinjection du gaz. Ces types de compresseurs sont également utilisés dans les stations de ravitaillement en gaz naturel comprimé (GNC) et dans la compression du biogaz.

Applications commerciales

Stations-service:

Les compresseurs d'air alternatifs sont généralement placés dans les stations-service dans le but de gonfler les pneus ou de fournir de l'air pour l'entretien des véhicules au moyen d'outils pneumatiques. Ces compresseurs volumétriques constituent donc l’une des meilleures options dans ces cas pour fournir de l’air comprimé.

Nettoyage à sec:

Alors que la plupart des gens sont familiers avec le nettoyage sans poussière grâce à l'utilisation de divers solvants, en fait, des compresseurs alternatifs sont utilisés dans le secteur du nettoyage à sec afin d'alimenter les machines de nettoyage ainsi que de l'air comprimé pour faciliter le séchage. Ces compromis.

Dentaire:

Les pièces à main dentaires, les seringues et autres appareils dentaires pneumatiques nécessitent tous une alimentation en air, qui est souvent fournie par un compresseur d'air alternatif dans un cabinet dentaire. De tels appareils permettent également de fournir de l'air comprimé propre sans utiliser d'huile lubrifiante, ce qui est si important pour la stérilisation des procédures dentaires.

Applications spécialisées

Moulage par soufflage de bouteilles PET:

Peu d'industries s'appuient sur des compresseurs alternatifs dans leurs activités de production quotidiennes comme dans le cas des bouteilles d'alcool en polyéthylène. Ces compresseurs sont utilisés pour générer de l'air à haute pression, qui est ensuite utilisé dans le processus de moulage par soufflage au cours duquel les préformes sont expansées pour former la forme finale de la bouteille.

Respirer de l'air:

Les compresseurs alternatifs sont utilisés pour comprimer l'air à des fins respiratoires dans différentes situations, notamment les plongeurs, les pompiers et les appareils respiratoires industriels. Pour une alimentation en air de haute qualité, propre et élevée, ces compresseurs doivent être conformes aux réglementations en matière de sécurité et de qualité de l'air.

Gaz Naturel Comprimé (GNC):

Les stations de ravitaillement en GNC sont équipées de compresseurs alternatifs pour comprimer le gaz naturel à haute pression afin de ravitailler les véhicules. Les compresseurs spécialisés sont fabriqués spécifiquement pour répondre aux exigences du fonctionnement au GNC pour des performances sûres et efficaces.

Comment choisir un compresseur d'air alternatif

Choisir le bon compresseur d'air alternatif est très important pour optimiser les performances, l'efficacité et la fiabilité d'un système d'air comprimé. Lors de la sélection d'un compresseur alternatif, des facteurs tels que la pression nominale, la capacité volumétrique, la puissance électrique absorbée ainsi que le bruit doivent être examinés.

Facteurs à considérer

Exigences de pression:

Décrivez la plage de pression attendue dans votre application. Les compresseurs alternatifs peuvent produire une pression allant jusqu'à 6 000 psi, cependant, la majorité des processus industriels impliquent une plage de pression de 100 à 200 psi. Faites attention aux pressions les plus élevées et les plus basses dont votre équipement et vos processus auront besoin.

Capacité:

Décrivez le débit d'air CFM pour l'application, dans ce cas-ci une flèche télescopique et des niveaux de débit d'air considérablement plus élevés. N'oubliez pas la consommation totale d'air des outils, appareils et matériaux utilisés en même temps. Il est crucial de choisir un compresseur d’air alternatif doté d’une capacité nominale suffisante pour couvrir la demande maximale d’air.

Consommation d'énergie:

Discutez des considérations liées à la puissance, telles que la puissance nominale du moteur du compresseur et l'utilisation de l'alimentation électrique pour le fonctionnement de la pompe alternative. Assurez-vous que le système électrique de votre établissement est capable de répondre aux besoins électriques de l'unité. En outre, il serait avantageux d’utiliser un compresseur économe en énergie pour réduire les coûts de fonctionnement.

Niveaux de bruit:

Tenez compte des niveaux de bruit associés au compresseur à piston, surtout s'il est situé dans l'espace de travail ou à proximité de zones sensibles au bruit. Ainsi, un compresseur à faible bruit devrait être recherché ou l'utilisation d'enceintes insonorisantes serait appropriée.

Cycle de service:

Découvrez le cycle de service prévu du compresseur alternatif, c'est la proportion du temps de fonctionnement pendant lequel le compresseur fonctionnera. Lorsque le cycle de service est plus élevé, une pompe plus puissante et plus durable est nécessaire pour un travail constant. Tenez compte des horaires de travail quotidiens ou hebdomadaires et modifiez la sélection du compresseur si nécessaire.

Guide des tailles et des spécifications

Afin de choisir la bonne taille et les bonnes spécifications du compresseur d'air alternatif, procédez comme suit.

1. Découvrez la consommation globale d’air en additionnant l’air consommé par tous les outils, équipements et processus nécessaires en même temps.

2. Prévoyez un coussin de 10 à 20 % sur la demande globale en air pour répondre à des problèmes tels que les fuites, l'augmentation future de la charge de travail et la période de demande maximale.

3. Établissez la plage de pression requise, considérée comme la pression minimale et maximale requise par votre équipement et vos processus.

4. Choisissez un compresseur alternatif dont la capacité (CFM) et la capacité de pression correspondent ou dépassent la demande d'air et les calculs de pression que vous avez effectués.

5. Tenez compte des puissances nominales, des niveaux de bruit et du cycle de service du compresseur pour éviter toute inadéquation avec votre installation et votre application.

6. Faites appel aux services d’un expert en compresseurs d’air ou du fabricant pour vous aider dans le processus de dimensionnement et de sélection des compresseurs d’air sans huile alternatifs adaptés à vos besoins.

Exigences en matière de traitement de l'air

Après avoir choisi le compresseur d'air alternatif approprié à utiliser, il est impératif d'évaluer en même temps les attentes en matière de traitement de l'air afin de garantir la qualité et la propreté de l'air comprimé obtenu. Les composants du traitement de l’air comprennent :

Séchoirs:

Il s'agit de dispositifs conçus pour minimiser la teneur en humidité de l'air comprimé, afin d'éviter sa condensation et sa corrosion dans le système d'air comprimé. Il existe plusieurs types de séchoirs, par exemple les séchoirs réfrigérés, les séchoirs par adsorption, les séchoirs à membrane qui se différencient par leur efficacité et leurs niveaux d'humidité appropriés.

Filtres:

Ces types de filtres sont conçus pour éliminer la poussière, les particules d'huile et autres polluants en suspension dans l'air du flux d'air comprimé. Les filtres existent en différentes classes et variétés, comme les filtres à particules, les filtres coalescents, le charbon actif et bien d'autres en fonction du type de contaminants à séparer.

Lubrificateurs:

Les lubrificateurs injectent une quantité définie d'huile dans le réseau d'air comprimé pour graisser les appareils et équipements pneumatiques. Ceci est bénéfique car cela réduit la friction et l’usure des outils, minimisant ainsi les dommages et améliorant les capacités opérationnelles.

Conclusion

Les compresseurs d'air alternatifs sont utilisés dans un certain nombre d'industries qui nécessitent l'utilisation d'air comprimé, car ils utilisent le mouvement de haut en bas des pistons dans les cylindres pour comprimer l'air. Lors de la sélection des meilleurs compresseurs à pistons alternatifs, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte, tels que les pressions nominales, le volume d'air, la puissance requise et les niveaux sonores. Du point de vue de l'optimisation, la sélection appropriée d'un compresseur d'air alternatif dans un système d'air comprimé est très importante pour améliorer les performances, l'efficacité et la fiabilité de l'ensemble du système. Pour obtenir une aide professionnelle concernant l'utilisation de compresseurs alternatifs, vous pouvez appeler l'équipe d'experts d'Aivyter pour vous aider.

Sources de référence

Compresseur alternatif

Compresseur à vis

FAQ

Qu'est-ce qu'un compresseur d'air alternatif ?

Un compresseur d'air alternatif est un mécanisme volumétrique dans lequel l'air est comprimé à l'aide de pistons actionnés par un vilebrequin. Il fonctionne en comprimant l'air dans une section sécurisée d'un appareil, ce qui ajuste le volume d'air à l'intérieur de la chambre, augmentant ainsi sa pression.

Comment dimensionner un compresseur d'air alternatif pour mon application ?

Lors du dimensionnement d'un compresseur alternatif, des facteurs supplémentaires tels que la pression atmosphérique, les besoins en volume et le cycle de service doivent également être pris en compte. Pensez à consulter un expert ou consultez certains sites Web comportant une section sur le dimensionnement du compresseur pour savoir quelles devraient être les spécifications du compresseur dont vous aurez besoin.

Dans quelles industries les compresseurs alternatifs sont-ils utiles ?

Les compresseurs alternatifs sont utilisés dans diverses activités économiques, telles que les secteurs de la production, de l'automobile, de l'agriculture et de la construction. Ils sont utilisés pour faire fonctionner des outils, des machines ou des systèmes pneumatiques et pour l'alimentation en air comprimé pour diverses applications.

Quelle routine dois-je suivre pour l’entretien de mon compresseur d’air alternatif ?

Certaines des vérifications et de l'entretien de routine des compresseurs alternatifs comprennent le remplacement du filtre à air, la lubrification des composants mobiles, le réglage de la tension de la courroie et l'examen des vannes. Vous devez également respecter les recommandations du fabricant et vous assurer que des dispositions sont prises pour un entretien préventif régulier.

Quelle est la raison d’utiliser des compresseurs alternatifs par rapport à d’autres types de compresseurs ?

Les compresseurs alternatifs sont à très haute pression, économiques et disponibles dans de nombreuses tailles et puissances sans perte d'efficacité. Ils sont également plus robustes, fiables et moins chers au départ que les différents types de conteneurs à compresseur.