3.3
Compresseurs à piston
3.3.1 Généralités
Figure 3.23:
Compresseur à piston BOGE
Les compresseurs d'air
Les compresseurs à pistons fonctionnent selon le principe du refoulement. Le piston aspire l'air par la soupape d'aspiration lorsque le piston descend. La soupape se ferme dès que le piston remonte. L'air est comprimé et chassé par la soupape de refoulement. L'entraînement du piston peut être réalisé au moyen d'une transmission à manivelle, avec vilebrequin et bielles.
Les compresseurs à pistons peuvent se composer de un ou plusieurs cylindres et de un ou plusieurs étages.
On utilise les compresseurs à plusieurs cylindres pour générer des débits importants et les compresseurs à plusieurs étages lorsque des pressions élevées sont exigées.
Compression à un étage
La compression jusqu'à la pression finale est réalisée en une seule course de piston.
Compression à deux étages
L'air comprimé qui se trouve dans le premier étage (étage basse pression) est refroidi dans le radiateur auxiliaire, puis comprimé à la pression finale dans le deuxième étage
(cylindre haute pression).
Compresseur à action simple
Une opération de compression est réalisee à chaque rotation du vilebrequin.
Compresseur à action double
Deux opérations de compression sont réalisées à chaque rotation du vilebrequin.
Vitesses de piston
Sur les compresseurs, la vitesse de rotation du compresseur, ou celle du moteur, est d'ordre secondaire. La vitesse du piston représente un élément décisif pour analyser l'usure. Il est ainsi possible qu'un compresseur de grande cylindrée et à faible vitesse de rotation possède une vitesse de piston élevée. La vitesse de piston, mesurée en m/s, est extrêmement faible sur les compresseurs à pistons BOGE. Il en résulte une usure minimale.
Aspiration
Figure 3.24:
Principe de fonctionnement
Compression
37
38
Les compresseurs d'air
3.3.2 Volume aspiré - Débit
Volume engendré
Volume aspiré
Þ
Volume débité
Débit réel
Û
Volume aspiré - débit réel
Volume engendré - volume débité
Le volume aspiré (volume engendré) est une grandeur calculée sur les compresseurs à pistons. Elle est le produit de la cylindrée, de la vitesse de rotation du compresseur (nombre de courses) et du nombre de cylindres aspirants. Le volume engendré est exprimé en l/min., m 3 /min. ou en m 3 /h.
Le débit réel (volume débité) est mesuré selon la norme VDMA, feuillet 4362, DIN 1945, ISO 1217 ou selon PN2 PTC2.
Le rapport entre le débit réel et le volume aspiré est le rendement volumétrique.
Figure 3.25:
Volume engendré et débit
E = espace mort
C = course
R = ré-expansion
Figure 3.26:
Espace mort
Espace mort
L'espace mort est une valeur constructive. Il se trouve entre le point mort haut du piston et la partie inférieure de la soupape.
L'espace mort est le résultat
— des tolérances de fabrication
— des cavités dans les soupapes et les poches de soupapes
— des particularités de construction
Lorsque le piston se déplace vers le bas, l'air qui se trouve dans l'espace mort (ré-expension) est porté à la pression atmosphérique. Ce n'est qu'à cet instant que l'air extérieur est aspiré pendant que le piston poursuit sa descente.
La différence entre le volume aspiré et le débit réel est due au fait que la pression de l'air aspiré commence à chuter dès l'aspiration dans le filtre d'aspiration. Il se produit en outre des pertes causées par des fuites, l'air aspiré se réchauffe et une ré-expansion due à l'espace mort a également lieu.
