Le compresseur d'air à vis est un équipement essentiel pour l'alimentation en air industrielle, et son principe de fonctionnement est basé sur la compression volumétrique d'une paire de rotors à vis engrenants. Il convertit l'énergie mécanique du moteur en énergie de pression de l'air comprimé grâce à des cycles continus d'"aspiration, compression et refoulement". Voici une description détaillée de son principe de fonctionnement, de ses composants clés et de son cycle opérationnel.
Avant de comprendre le principe de fonctionnement, il est nécessaire de clarifier les composants clés qui pilotent le processus de compression. La partie la plus critique est la chambre de compression composée de deux rotors et d'un carter :
Le processus de compression repose sur la rotation relative des rotors mâle et femelle—au fur et à mesure que les rotors s'engrènent, le volume de la "cavité" formée entre les dents du rotor et le carter change continuellement, complétant ainsi trois étapes clés : aspiration, compression et refoulement.
- Lorsque le moteur entraîne le rotor mâle en rotation, le rotor femelle suit l'engrènement des dents pour tourner dans le sens opposé.
- Au fur et à mesure que les rotors tournent, les rainures aux extrémités des rotors (près de l'orifice d'aspiration) s'"ouvrent" progressivement—le volume de la cavité formée entre les dents du rotor et le carter augmente, et la pression interne diminue (inférieure à la pression atmosphérique).
- Sous l'action de la différence de pression, l'air atmosphérique (ou l'air provenant du filtre à air) est aspiré dans la cavité par l'orifice d'aspiration jusqu'à ce que les dents du rotor tournent jusqu'à l'extrémité de l'orifice d'aspiration (la cavité est complètement remplie d'air).
- Une fois l'aspiration terminée, les rotors continuent de tourner, et la "cavité remplie d'air" est progressivement poussée vers l'orifice de refoulement (côté haute pression) par les dents d'engrènement suivantes.
- Au cours de ce processus, le volume de la cavité est continuellement comprimé et réduit (car les dents du rotor s'engrènent progressivement et l'espace de la cavité se rétrécit). Selon la loi de Boyle (température constante, la pression est inversement proportionnelle au volume), la pression de l'air dans la cavité augmente fortement.
- Pour les compresseurs à vis à injection d'huile, de l'huile de refroidissement est injectée dans la chambre de compression à ce stade : elle absorbe la chaleur générée par la compression (empêchant la surchauffe), améliore l'étanchéité de la cavité (réduisant les fuites d'air) et lubrifie les rotors rotatifs.
- Lorsque l'air comprimé dans la cavité atteint la pression de conception (conforme à la demande de pression du système), la cavité est juste connectée à l'orifice de refoulement sur le carter.
- Avec la rotation continue des rotors, l'air haute pression (mélangé à du brouillard d'huile pour les modèles à injection d'huile) est complètement "expulsé" de la cavité et déchargé par l'orifice de refoulement.
- Après le refoulement, les rotors reviennent à la position initiale, et le cycle suivant d'aspiration-compression-refoulement démarre immédiatement. L'ensemble du processus est continu et sans pulsation, de sorte que la pression de l'air en sortie est stable.
Le principe de fonctionnement des deux types est similaire (les deux reposent sur la compression par engrenage des rotors), mais la différence essentielle réside dans l'implication ou non de l'huile dans le processus de compression—cela détermine leurs scénarios d'application :
Le principe de fonctionnement des compresseurs à vis leur confère des avantages uniques par rapport à d'autres types (par exemple, les compresseurs à piston) :
- Sortie stable: Fonctionnement cyclique continu, pas de pulsation de la pression de l'air et faible bruit.
- Haute efficacité: Grand volume de la cavité de compression, vitesse de rotation rapide et déplacement d'air élevé par unité de temps.
- Maintenance simple: Moins de pièces mobiles (seuls deux rotors tournent, pas de pièces alternatives comme les pistons), faible usure et longue durée de vie.
- Large adaptabilité: Peut ajuster la pression et le déplacement de refoulement en adaptant les variateurs de fréquence (compresseurs à vis à variation de fréquence), s'adaptant aux demandes de charge variable.
En résumé, le compresseur d'air à vis réalise une compression efficace et stable de l'air grâce au "changement de volume causé par l'engrènement des rotors". Sa conception (à injection d'huile ou sans huile) est adaptée aux différents besoins industriels, ce qui en fait le choix dominant pour les systèmes modernes d'alimentation en air industrielle.
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