Compresseur mécanique - Définition
Un compresseur mécanique est un organe mécanique destiné à augmenter par un procédé uniquement mécanique la pression d'un fluide.
Lorsque le fluide (ou corps) est un gaz, le compresseur est dit " compresseur à gaz " et lorsqu’il s’agit d’un liquide, le terme approprié est " pompe ".
Les compresseurs ou pompes servent à augmenter la pression d’un fluide et permettent aussi de le transporter dans une canalisation. Les gaz étant compressibles, les compresseurs à gaz réduisent aussi le volume du gaz comprimé et peuvent être utilisés uniquement pour cet usage (par exemple, le remplissage d'une bombonne). Les liquides étant relativement peu compressible, la principale fonction d’une pompe est le transport du liquide.
Compresseur rotatif
À turbine
Ce type de compresseur agit principalement par accélération d'un flux de fluide, il n'est donc pas forcément indiqué pour fournir d'importantes pressions en sortie, sauf à multiplier les étages de compresseur comme dans les turbine à gaz ou les turboréacteur.
- Un turbocompresseur est un dispositif alliant une turbine et un compresseur à turbine. La turbine, située dans le flux des gaz d'échappement d'un moteur à explosion, entraîne par un axe le compresseur qui augmente la pression de l'air admis dans le moteur. Le turbocompresseur permet d'augmenter la puissance du moteur seulement à partir d'un certain régime du moteur.
- Les compresseurs à turbine classiques sont dit centrifuges et sont plutôt des pompes que des compresseurs.
À palettes
Le compresseur à palette est un compresseur dit à rotation. C’est un compresseur hermétique. Le bloc moteur ainsi que le compresseur sont tout les 2 enfermés dans un carter en tôle d’acier
À vis
Principe de fonctionnement:
Le compresseur à vis, comme son nom l'indique, comporte deux vis qui permettent de comprimer l'air. Comme pour le compresseur à piston, on joue ici sur une diminution du volume pour augmenter la pression.
À gauche l'aspiration de l'air ambiant, à droite le refoulement de l'air comprimé.
- Phase d'aspiration : L'air entre par l'orifice d'aspiration dans les spires des rotors ouvertes du côté de l'aspiration.
- Phase de compression : la rotation progressive des rotors provoque la fermeture de l'orifice d'admission d'air, le volume est réduit et la pression monte. L'huile est injectée lors de ce processus.
- Phase d'évacuation : la compression est terminée, la pression finale est atteinte, le refoulement commence.
L'huile utilisée dans ces compresseurs est souvent refroidie. Car, contrairement aux compresseurs à pistons, l'huile sert aussi à étanchéifier les vis. Si l'huile est trop chaude, elle n'est plus assez visqueuse pour garantir l'étanchéité.
Il existe aussi des compresseurs à vis dont la chambre de compression n'est pas lubrifiée. Les vis, synchronisées, n'entrent pas en contact l'une avec l'autre. L'air comprimé produit est alors totalement exempt d'huile.
À spirales
- Compresseur type g60
L'histoire du compresseur G ou à spirales débute avec le XXe siècle, inventé dans son principe en 1905 par un français nommé Louis Creux, et breveté aux États-Unis le 3 octobre de la même année. À l'époque il était impossible techniquement de le construire. C'est au milieu des années 1980 que Volkswagen décide de donner sa chance au compresseur G sur les modèles Polo G40 phase 2, et les Polo G40 phase 3, Corrado G60 et Golf II G60 et Rally.
Le qualificatif G provient de la forme particulière du compresseur et des spirales qui rappelle cette lettre, quand au 40 ou 60, ils informent sur la largeur de la spirale. Pour l'anecdote, le G60 devrait se nommer G59.5, puisque la spirale ne fait que 59.5 mm de large (au lieu de 60).
Le compresseur est composé de 4 spirales fixes et 4 spirales mobiles. Il est entraîné par la poulie d'un vilebrequin. Dans la suite du texte, nous nous concentrons sur un seul couple, les mêmes explications étant correctes pour l'autre couple, mutatis mutandis.
Après le filtre à air, l'air entre dans le compresseur en étant " aspiré " entre les deux spirales (une fixe, l'autre mobile). Grâce à un arbre excentrique, la spirale mobile se rapproche et s'écarte de la spirale fixe, l'air emprisonné est comprimé dans cet espace et est chassé vers le centre du compresseur (sortie), puis vers le conduit d'admission du moteur. Étant donné que cette étape se reproduit 4 fois (4 couples de spirales), avec un décalage de 180°, il n'y a pas de baisse de pression entre l'arrivée des poches d'air comprimées au niveau de l'admission.
On constate, en général, une pression de l'ordre de 0,7 bar pour les G60 avec une puissance de 160 ch pour 1,8L de cylindrée.
Ce type de compresseur est également utilisé dans l'industrie pour comprimer de l'air à 8, voire 10 bars. La chambre de compression n'est pas lubrifiée, ce qui permet de déliver un air totalement exempt d'huile.
À lobe(s)
À rotors
Compresseur alternatif
À pistons
Dans un compresseur à pistons, chaque piston a un mouvement alternatif dans un cylindre. Lors de l'aller, le piston aspire le fluide à une certaine pression puis le compresse au retour. Pour cela, chaque piston est muni d'une entrée et d'une sortie à clapet anti-retour. Le clapet d'admission ne peut laisser passer le fluide que vers la chambre du piston. À l'inverse, le clapet d'échappement ne peut laisser passer le fluide que vers le circuit extérieur. De plus, le clapet d'échappement a une certaine résistance de façon à ce qu'il ne s'ouvre que quand la pression à l'intérieur de la chambre du cylindre a une valeur suffisante.
Voici le fonctionnement pas à pas :
- le piston " descend " : la dépression créée à l'intérieur du cylindre entraine l'ouverture du clapet d'admission et le fluide est aspiré. Le clapet d'échappement est fermé, car il ne marche que dans un sens.
- le piston commence sa " remontée " : le fluide commence à se compresser, car il ne peut sortir par le clapet d'admission (clapet anti-retour) et sa pression n'est pas suffisante pour pousser le clapet d'échappement (maintenu en place par un ressort par exemple). Le fluide ne pouvant s'échapper, il se compresse, car la " remontée " du piston diminue le volume dans le cylindre.
- la pression du fluide atteint la pression voulue (contrôlé par la raideur du ressort) : cette pression est suffisante pour ouvrir le clapet d'échappement et le fluide sous pression s'échappe donc. Le piston finissant sa remontée, il chasse le fluide tout en maintenant sa pression.
- un nouveau cycle recommence alors, le clapet d'échappement se fermant lorsque le piston redescend.
Un compresseur à piston est souvent muni de plusieurs pistons dont les phases d'admission et d'échappement sont décalées pour avoir une sortie de fluide constante dans le compresseur. En effet, pour chaque piston, la sortie du fluide comprimé n'occupe qu'une petite partie du cycle.
Équipements associés
L'air comprimé produit par un compresseur est saturé en humidité. On lui associe donc souvent un sécheur d'air.