Lorsque les rotors tournent, de l’air est aspiré dans le cylindre par l’orifice d’entrée situé à l’extrémité de l’entrée de puissance (dans le sens des aiguilles d’une montre). Un volume d’air est piégé lorsque les lobes du rotor passent les points de coupure d’entrée dans les cylindres. La compression se produit lorsque le rotor mâle roule dans la flûte femelle, réduisant progressivement l’espace, augmentant ainsi la pression. La compression se poursuit jusqu’à ce que le lobe et la flûte passent l’orifice de décharge. L’air comprimé est ensuite évacué dans le réservoir d’air/fluide. Il y a quatre cycles de compression complets pour chaque rotation complète du rotor mâle. », »image »: »https://www.quincycompressor.com/wp-content/uploads/2015/07/Compression-Cycle.jpg », »auteur »: {« @type »: »Organisation », »nom »: »Compresseur Quincy »}, »éditeur »: {« @type »: « Organisation », « nom »: « Compresseur Quincy », »logo »: {« @type »: »ImageObject », »url »: « https://yt3.ggpht.com/a/AGF-l79KdbNytCQYM-WoOX_hLahSmac1yR_RvFzm_w=s900-c-k-c0xffffffff-no-rj-mo » } },  » Datepublié »: « 03/03/2015 », « Datemodifié »: « 2020-02-26 »}

Les compresseurs à vis rotatifs alimentent une multitude de processus de fabrication différents. Dans n’importe quelle usine où les marchandises sont fabriquées, vous êtes presque certain de trouver au moins un compresseur d’air à vis rotative au travail. Les compresseurs à vis rotatifs industriels offrent l’avantage d’un rapport cyclique de 100% et la possibilité de rester en fonctionnement 24 heures par jour. Alors qu’un compresseur à piston a besoin de pauses intermittentes pour fonctionner de manière optimale, un compresseur à vis rotatif fonctionne mieux avec une utilisation continue.

Dimensionner correctement les vis rotatives et assurer une conception efficace du système d’air et du contrôle du compresseur permet une compression très économe en énergie. Nous verrons comment fonctionnent les compresseurs à vis rotatifs et comment les maintenir en pleine forme pour une longévité optimale.

Comment fonctionne un compresseur Rotatif?

Lorsque la personne moyenne pense à un compresseur d’air, elle imagine un compresseur d’air alternatif alimenté par des pistons. Ces types de compresseurs utilisent des pistons pour déplacer l’air dans un petit espace et collecter ensuite l’air comprimé résultant à l’intérieur d’un réservoir récepteur. Bien que ces compresseurs soient utilisés depuis des décennies et soient relativement peu coûteux, ils ne sont pas nécessairement la meilleure option pour produire de l’air comprimé.

Les compresseurs d’air à vis rotatives utilisent un mécanisme à déplacement positif basé sur deux vis qui tournent dans un alignement précis. Ces rotors à emboîtement réduisent le volume d’air et augmentent sa pression.

Comment Compressent-Ils L’Air?

Le principe du compresseur à vis rotative repose sur un maillage étroit des rotors mâle et femelle. Lorsque l’air pénètre dans le compresseur, il est piégé entre les rotors et son volume diminue. Le cycle de compresseur à vis rotative fonctionne comme suit.

1. La soupape d’admission absorbe l’air atmosphérique.
2. L’air descend de la conduite de pression du système jusqu’à une vanne de régulation chargée de régler la pression globale du système.
3. L’air et l’huile se mélangent et sont comprimés par les rotors de l’extrémité de l’air.
4. Le tuyau d’évacuation d’air transporte le mélange d’air et d’huile loin de l’extrémité d’air.
5. Le mélange d’air et d’huile pénètre dans le premier réservoir séparateur d’huile qui élimine la majorité de l’huile de l’air.
6. L’air s’écoule ensuite à travers les filtres de séparation secondaires qui éliminent le reste du brouillard d’huile.
7. De l’air pur s’écoule du système et est collecté dans le réservoir récepteur, si l’on en utilise un.
8. L’huile s’écoule dans le refroidisseur et est réduite à une température appropriée avant de s’écouler vers un filtre à huile.
9. Le filtre à huile élimine les contaminants restants dans l’huile.
10. L’huile propre et recyclée retourne dans l’air par ce qu’on appelle une ligne de récupération.

Bien que le fait de considérer le cycle du compresseur à vis rotative comme une séquence d’étapes aide à clarifier le fonctionnement de la machine, les étapes ne se produisent pas de manière séquentielle. Une fois le compresseur allumé, toutes les étapes énumérées commencent simultanément et continuent jusqu’à ce que la machine soit éteinte.

Avantages des compresseurs à vis rotatifs

Jetons un coup d’œil aux avantages des compresseurs à vis rotatifs et pourquoi le cycle est avantageux par rapport aux autres types de compresseurs.

• Sécurité et commodité: Les compresseurs d’air à vis rotatives peuvent fournir une compression d’air continue à de nombreuses fins, et le fait que les vis soient fixées dans un boîtier les rend plus sûrs à utiliser.
• Fonctionnalité dans des conditions extrêmes: Les compresseurs d’air rotatifs peuvent fonctionner à des températures élevées et basses où d’autres types de compression ne peuvent pas être utilisés.
• Meilleure production d’énergie: Ces compresseurs ont des débits d’air très élevés et sont conçus pour générer suffisamment d’énergie pour les applications à forte demande.
• Entretien plus facile: La conception des compresseurs d’air rotatifs est incroyablement simplifiée et ces compresseurs contiennent beaucoup moins de pièces que d’autres.
• Fonctionnement silencieux: Cette forme de compression d’air est beaucoup plus silencieuse que la compression par pistons, et de nombreux compresseurs à vis rotatifs ont des caractéristiques d’amortissement du bruit pour réduire encore plus le bruit de fonctionnement.
• Efficacité énergétique: Le cycle de compresseur à vis rotative génère moins de chaleur que les compresseurs d’air traditionnels, ce qui permet une plus grande conservation de l’énergie.
• Moins de consommation d’huile: Les compresseurs rotatifs huilés fonctionnent avec moins d’huile que les autres types de compresseurs inondés et ont également un transfert d’huile minimal.
• Conçus pour le long terme: Les compresseurs d’air à vis rotative de qualité peuvent durer de nombreuses années et ont peu ou pas de réduction de capacité.

À court et à long terme, le surcoût initial d’un compresseur rotatif se rentabilise grâce à ces rendements.

Composants du compresseur à vis rotatif

Chaque composant du système est essentiel au fonctionnement des compresseurs à vis rotatifs. Le cœur d’un compresseur d’air rotatif est l’extrémité de l’air. C’est la zone où l’air est réellement comprimé. L’extrémité de l’air a une soupape d’admission qui absorbe l’air et le mélange avec de l’huile pendant le processus de compression. Le système sépare ensuite l’huile de l’air et l’air sort du système. Bien que l’extrémité de l’air soit le site de la compression elle-même, les composants supplémentaires suivants sont tous essentiels au cycle du compresseur à vis rotative.

Filtre à air

Tout l’air n’est pas créé égal, et la qualité de l’air entrant dans le compresseur influence la longévité du système. Il est essentiel de filtrer l’air avant qu’il n’atteigne la soupape d’admission, en particulier dans les applications où l’air ambiant est moins que propre. Les filtres à air peuvent être montés directement sur le compresseur ou placés à distance et connectés avec un tuyau. Lorsque vous placez le filtre à air, recherchez une zone avec l’air le plus frais et le plus propre pour de meilleurs résultats.

Réservoir de séparation primaire

Lorsque l’air comprimé sort de l’extrémité de l’air, il se mélange à l’huile du compresseur. Le réservoir séparateur primaire est l’endroit où se produit le premier cycle de filtration. La force centrifuge de la rotation et la séparation mécanique fonctionnent ensemble pour former des gouttelettes d’huile. Ces gouttelettes tombent ensuite au fond, faisant de ce réservoir un réservoir d’huile fonctionnel dans de nombreux cas.

Filtre de séparation secondaire

Une fois que l’air comprimé a quitté le réservoir de séparation primaire, presque toute l’huile a disparu, mais elle nécessite une autre filtration pour être complètement propre. Le brouillard d’huile et le mélange d’air qui reste passent par un filtre coalescent dans le réservoir secondaire. Les filtres coalescents utilisent un matériau semblable à une membrane qui capte les particules d’huile et les dirige vers le système d’huile central. L’air sortant du filtre à ce stade sera exempt d’huile et prêt à l’emploi.

Il est courant que le filtre de séparation secondaire soit connecté directement au réservoir primaire, bien que vous puissiez également le monter à distance avec un collecteur de filtre dédié.

Filtre à huile

Un compresseur à vis rotatif utilise un système d’huilage en boucle fermée. Cela signifie que l’installation doit utiliser un filtre à huile. Le travail du filtre à huile consiste à collecter les particules en vrac qui se sont accumulées dans l’huile et ne doivent pas rentrer dans le système de compresseur d’air. Un filtre à huile peut être placé à l’un des intervalles multiples sur la boucle du compresseur.

Refroidisseur d’huile

Il y a une quantité importante de chaleur produite pendant la compression de l’air, ce qui fait que l’huile devient extrêmement chaude. Pour le refroidir, l’huile est placée dans un refroidisseur séparé avant d’être recyclée vers le compresseur. Un compresseur rotatif peut utiliser un refroidisseur liquide-liquide ou un refroidisseur air-liquide en combinaison avec le refroidissement du moteur.

L’approche liquide-liquide nécessite une puissance de refroidissement suffisante pour réduire la chaleur dans l’huile du compresseur en plus du refroidissement du moteur. Si vous optez pour un refroidissement air-liquide, vous avez besoin de suffisamment d’air propre et à basse température pour maintenir la température de l’huile dans la bonne plage.

Flexibles

L’importance des flexibles ne peut être sous-estimée dans les opérations de compresseur à vis rotative. Le choix d’un tuyau qui ne correspond pas aux spécifications de pression, de chaleur et de composants chimiques de l’huile utilisée créera une usure excessive qui entraînera une défaillance du tuyau. De telles défaillances peuvent être extrêmement dangereuses et peuvent entraîner la nécessité de réparer ou de remplacer l’ensemble du compresseur dans certains cas.

Compresseurs rotatifs sans huile par rapport aux compresseurs sans huile

Les compresseurs sans huile n’ont pas l’aide d’un joint d’huile, ce qui signifie que la compression est obtenue uniquement par l’action du rotor. En conséquence, les compresseurs sans huile ont généralement une capacité de décharge maximale inférieure à celle de leurs homologues huilés. Cependant, les systèmes dans lesquels plusieurs jeux de vis compressent l’air, la pression et le volume de sortie peuvent être comparables aux compresseurs huilés.

Il n’y a pas d’huile pour l’étanchéité, les rotors doivent donc être aussi précis que possible et ne peuvent tolérer beaucoup de déviations. Les vis ne se touchent pas, mais l’écart entre elles doit être minuscule pour les meilleures performances. Dans les compresseurs sans huile, l’eau se déplace par des chemins spécifiés dans le boîtier de l’élément pour refroidir l’air. Cela ne fait que refroidir le boîtier, laissant l’air et les rotors nécessitant un refroidissement supplémentaire.

Pour contourner cette inefficacité, les compresseurs sans huile contiennent deux étapes de compression. Dans la première étape, l’air est comprimé à environ 50 livres par pouce carré (psi), puis passe par un refroidisseur intermédiaire avant que la deuxième étape compresse l’air à 100 psi.

Les compresseurs sans huile sont nécessaires pour les industries et les applications où le transfert d’huile est inacceptable. Il s’agit notamment d’applications de haute précision telles que la recherche médicale ou la fabrication de produits complexes tels que les semi-conducteurs. Cependant, ce n’est pas parce que l’air produit par un compresseur sans huile n’a pas d’huile que la filtration peut être ignorée. L’air résultant peut contenir des hydrocarbures ou d’autres contaminants qui doivent être éliminés. En raison de cette exigence, les compresseurs sans huile ont toujours besoin du même traitement d’air que les compresseurs à injection d’huile pour assurer la qualité.

Compresseurs à injection d’huile

Pendant le cycle de compresseur à vis rotative d’un système à injection d’huile, l’huile injectée aide à sceller les cavités et crée un dissipateur thermique qui refroidit la charge de gaz. Après injection, le système sépare l’huile du flux pour le refroidissement, la filtration et le recyclage. L’huile réduit la charge de particules lors de la filtration en capturant les particules non polaires de l’entrée d’air ambiant. Une partie de l’huile du compresseur peut se déplacer dans le flux d’air comprimé, ce qui peut être empêché avec l’utilisation de filtres coalescents.

Les filtres coalescents en aval d’un sécheur d’air sont moins efficaces pour éliminer l’huile et l’eau de l’air que les sécheurs d’air réfrigérés dotés de filtres froids internes. Une fois l’air comprimé refroidi et exempt d’humidité, l’air maintenant froid aide à refroidir l’air entrant et réchauffe simultanément l’air sortant du système. Les réservoirs récepteurs permettent à l’huile de former des gouttelettes et de tomber de l’air pour être retirée.

Types d’entraînement du compresseur rotatif

Le type d’entraînement affecte également la fonction des compresseurs d’air rotatifs. Les trois principaux types d’entraînements pour compresseurs d’air sont:

• Entraînements par courroie trapézoïdale: Ceux-ci sont bénéfiques pour ceux qui veulent un boîtier de taille plus petite. Ils offrent un entretien simple et leur niveau d’alignement n’est pas aussi critique pour un bon fonctionnement.
• Entraînements directs: Bien que les entraînements directs soient plus grands que les autres, ils sont nettement plus silencieux. Ils éliminent également le besoin d’entretien des courroies et des engrenages.
• À engrenages : Les sorties d’air à engrenages n’ont pas de problèmes d’alignement. Ils sont généralement utilisés pour les compresseurs à chevaux élevés, et la vitesse du compresseur peut différer de la vitesse du moteur.

Le type d’entraînement que vous choisissez dépendra de plusieurs éléments tels que les exigences de vitesse du compresseur et les recommandations du fabricant du compresseur. Il est également possible de combiner l’un de ces types d’entraînement avec un moteur à vitesse variable.

Options du schéma de commande du compresseur rotatif

Les opérations du compresseur rotatif à vis sont régies par différents schémas de commande. Jetons un coup d’œil aux avantages et aux inconvénients de chacun.

Démarrage / arrêt

Les schémas de commande de démarrage / arrêt utilisent des relais actionnés qui fournissent ou coupent l’alimentation du moteur du compresseur, comme indiqué par le besoin d’air comprimé de l’application. Si la charge n’est pas bien adaptée au compresseur ou si la charge est intermittente, il y aura une quantité importante d’espace de stockage nécessaire. Dans certains cas, l’espace de stockage nécessaire est en fait plus grand que l’encombrement du compresseur.

Charger /Décharger

Ce schéma maintient le compresseur alimenté en continu. Il utilise une vanne à tiroir pour répondre à un changement de besoin d’air comprimé. Lorsque moins d’air comprimé est nécessaire, le tiroir se déplace pour découvrir une partie du rotor. Cela réduit la capacité de la machine, déchargeant le compresseur au lieu de déconnecter complètement l’alimentation. En réduisant le nombre de démarrages et d’arrêts, les systèmes de contrôle de charge / déchargement prolongent la durée de vie du compresseur sans entraîner de changement significatif des coûts d’exploitation. Ce schéma de contrôle est le plus courant parmi les fabricants de compresseurs d’air.

Un schéma de contrôle de chargement/déchargement peut être utilisé avec une minuterie. La minuterie arrêtera le fonctionnement du compresseur après un laps de temps spécifié avec une utilisation à vide. C’est ce qu’on appelle un schéma à double ou double contrôle automatique. Parce qu’il n’y a que deux taux de production, ce schéma nécessite une bonne quantité de stockage. Cependant, les besoins en espace sont beaucoup moins importants que ceux d’un schéma start / stop.

Modulation

Ce schéma de commande utilise également un tiroir de soupape pour modifier la capacité en réponse à la demande, mais la capacité est modulée en continu plutôt que par étapes discrètes. L’avantage de la modulation continue est une pression de décharge constante même sur de nombreux niveaux de demande, mais l’inconvénient est une consommation d’énergie plus élevée.

La modulation n’est pas particulièrement efficace en tant que schéma de contrôle par rapport aux variateurs de vitesse, dont nous discuterons ci-dessous. Cependant, certaines applications rendent peu pratique ou impossible le démarrage et l’arrêt fréquents du compresseur. Dans ces applications, comme les compresseurs alimentés par des moteurs à combustion interne, la modulation est un bon choix. La modulation réduit également le besoin de stockage en raison de sa cadence de production variable.

Cylindrée variable

La cylindrée variable permet à l’air de contourner une certaine partie des rotors, en modifiant le pourcentage de vis qui fonctionnent pour comprimer l’air. Par rapport aux schémas de contrôle de modulation, la cylindrée variable consomme moins d’énergie. Cependant, les systèmes avec de grandes quantités de stockage peuvent être mieux adaptés à un schéma de chargement / déchargement. Lorsque de grandes quantités de stockage ne sont pas pratiques, la cylindrée variable est une bonne option.

Parfois, la cylindrée variable est obtenue grâce à l’utilisation de plusieurs soupapes du côté aspiration du compresseur. Ces vannes ont toutes un emplacement correspondant sur la décharge du compresseur. Cela fonctionne comme une vanne de dérivation dans les compresseurs automobiles.

Vitesse variable

Tant qu’il est correctement entretenu, un compresseur avec un système de commande à vitesse variable produira les coûts d’exploitation les plus bas en termes d’énergie et le système ne créera pas de réduction significative de la durée de vie du compresseur. Si la demande d’air est constante, les avantages économiques sont quelque peu réduits en raison de la puissance de fréquence variable inversée nécessaire à la conception.

Cela dit, les régimes à vitesse variable créent une relation presque linéaire entre la consommation d’énergie du compresseur et la distribution d’air. Cela facilite un fonctionnement très efficace sur une large plage de demande. Pendant les périodes de très faible demande, le compresseur doit toujours fonctionner en mode démarrage / arrêt et l’efficacité diminuera rapidement en réponse aux fuites du rotor. Dans les zones poussiéreuses, chaudes ou humides, l’électronique de contrôle de vitesse variable peut nécessiter une protection et un entretien supplémentaires pour préserver la durée de vie.

Entretien du compresseur à vis rotative

En ce qui concerne le fonctionnement d’un compresseur d’air à vis rotative, son fonctionnement dépend du fait que le compresseur reçoive ou non tout l’entretien recommandé par le fabricant. La maintenance est généralement effectuée selon un calendrier prédéterminé ou en fonction des heures de fonctionnement de la machine. Les heures de fonctionnement sont un indicateur plus fiable des besoins de maintenance, bien que leur suivi nécessite une journalisation précise. De nombreuses commandes de compresseur d’air d’aujourd’hui disposent de fonctionnalités de diagnostic et de dépannage qui vous permettent de savoir quelles pièces et quels services vous pourriez avoir besoin. Il y a cinq zones principales d’un compresseur d’air qui nécessitent une maintenance:

• Airend
• Moteur
• Chaîne cinématique
• Lubrifiants
• Filtres

Airend

La contamination de l’air, les lubrifiants et la chaleur excessive contribuent tous à endommager airend. Vérifiez que vous n’entendez aucun son inhabituel ou que vous ne ressentez aucune vibration. Les sorties d’air doivent être reconstruites périodiquement, de nombreux fabricants suggérant de les reconstruire autour de la barre des 50 000 ou 60 000 heures pour éviter les temps d’arrêt forcés.

Roulements du moteur

Les roulements du moteur nécessitent une lubrification appropriée avec des quantités et des types de lubrifiants spécifiques pour durer le plus longtemps. Les roulements doivent être remplacés plus fréquemment que les autres pièces pour assurer la longévité du compresseur. Vérifiez régulièrement le tirage en ampère et assurez-vous que le moteur ne soit pas surchargé.

Systèmes de transmission

L’alignement est la principale préoccupation des systèmes de transmission de compresseurs d’air. Tout désalignement causera des dommages inutiles à l’accouplement si le bloc de montage ou le cadre se dépose. Les courroies trapézoïdales doivent être inspectées et éventuellement ajustées toutes les 500 heures, et les courroies effilochées ou présentant des signes d’usure doivent être remplacées.

Lubrifiants

Pour obtenir les avantages de refroidissement, d’étanchéité et de protection des lubrifiants, changez l’huile selon les instructions du fabricant pour les applications spécifiques. Utilisez toujours les lubrifiants spécifiés pour votre modèle de compresseur et assurez-vous de vider tout l’ancien lubrifiant avant de remplir la machine.

Filtres

Il est beaucoup plus rentable de mettre en œuvre une filtration adéquate en premier lieu que de payer les réparations sur les équipements endommagés par l’air contaminé. Assurez-vous d’inspecter régulièrement les filtres d’entrée et de les remplacer si nécessaire. Un intervalle de remplacement commun est toutes les 2 000 heures.

Nettoyage général

La propreté générale est également une partie importante de l’entretien du compresseur d’air. Toute salissure des surfaces du compresseur peut finir par augmenter la température de votre air comprimé, ce qui réduit le rendement et augmente la puissance requise pour produire l’air.

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