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Éléments de compresseur d'air à vis (extrémités d'air)

04. 25, 2021

Éléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)

Parlons de quelques connaissances techniques et précautions concernant le moteur principal du compresseur d'air

L'élément à vis est la partie la plus importante de tout compresseur à vis.

C'est cette partie de la machine où la compression réelle a lieu.

C'est le cœur du compresseur d'air rotatif à vis.

Souvent, l'élément à vis du compresseur est également appelé extrémité d'air.

Ils sont à débit constant (volume) avec des compresseurs à pression variable. Ce qui signifie qu'à une vitesse donnée (rpm), ils fournissent toujours la même quantité d'air (en litres par seconde par exemple), mais peuvent le faire à des pressions différentes.

Pourquoi sont-ils si populaires? Comme il s'agit d'un processus continu (par opposition aux compresseurs à piston alternatif), ils fournissent un flux d'air constant et non pulsé, avec un minimum de vibrations et d'entretien et une durée de vie maximale.

Ils peuvent fonctionner 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, 365 jours par an. La durée de vie normale d'un élément à vis est d'environ 40 000 heures de fonctionnement, avant qu'une révision complète ne soit nécessaire.

L'ÉLÉMENT À VIS ROTATIVE

Laissez-moi vous expliquer comment un élément à vis rotative est construit. Voir cette image d'exemple d'un élément de vis sans huile.


Eléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)

Élément de compresseur (type sans huile).
Photo: Extrémité air du compresseur


Bien sûr, on voit les deux rotors (rotor mâle en bas, rotor femelle en haut) et le carter (la partie grise).

Comme nous le voyons, les rotors ont différents types de fils de roulement des deux côtés de sorte qu'ils fonctionnent en douceur pendant des années sans aucun entretien.

Il y a généralement deux paires de roulements des deux côtés; roulements pour charges radiales (charges dues à la rotation des rotors) et roulements axiaux.

Parce que les vis «poussent» sont d'un côté (le côté haute pression), les rotors veulent se déplacer dans la direction opposée. Les roulements axiaux supportent cette charge.

Nous pouvons également voir que le rotor mâle a un axe qui dépasse avec un engrenage dessus. C'est l'engrenage d'entraînement.

Parfois, c'est une poulie. Les deux rotors sont également reliés entre eux par des engrenages (sur le côté gauche de l'image) ce sont les engrenages de synchronisation.

L'élément est refroidi à l'eau, à cet effet, il y a des poches de refroidissement à eau dans le boîtier de l'élément.Les engrenages sont lubrifiés à l'huile, comme indiqué par les parties jaunes / brunes. Les éléments de vis à injection d'huile n'ont pas cela, car ils sont refroidis par l'huile injectée.

Il y a une étanchéité entre les compartiments d'huile et d'air comprimé, pour empêcher toute huile de contaminer l'air comprimé (spécifique pour les éléments de compresseur sans huile).

Le boîtier peut être démonté pour l'entretien.


À QUOI RESSEMBLE UN ÉLÉMENT À VIS

Les embouts pneumatiques sont de différentes tailles, mais ils se ressemblent tous fondamentalement.

Voici quelques photos d'éléments de compresseur d'air.


Éléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)

Élément de compresseurs d'air. Celui-ci est sur un tout nouveau compresseur, car il est toujours propre et brillant.


Éléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)

Élément de compresseur d'air sur compresseur à vitesse variable. Voici à quoi ressemble typiquement un compresseur: sale!


COMMENT ÇA MARCHE

Comment ça marche? À l'intérieur de l'élément du compresseur se trouvent deux vis (appelées «rotors») qui tournent dans le sens opposé.

Le compresseur rotatif à vis est un compresseur «volumétrique». Ce qui signifie simplement que l'air est physiquement compressé par une force externe (comme les compresseurs à piston et à spirale, qui sont également des compresseurs à déplacement positif).


Éléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)


Air emprisonné entre les rotors

Dans le cas de la vis rotative, l'air est emprisonné entre les deux rotors. Les rotors ont une conception spéciale pour une efficacité et des performances optimales.

Un rotor est appelé le 'mâle'rotor, l'autre est appelé rotor' femelle '.

Comme on peut le voir sur la photo: l'air est aspiré d'un côté (froid, basse pression), est emprisonné entre les rotors et est évacué de l'autre côté (chaud, haute pression).

Cette compression nécessite de la puissance, qui est généralement fournie par un gros moteur électrique.


TYPES D'ÉLÉMENTS DE COMPRESSEUR À VIS

Il existe deux types de compresseurs à vis de base: à injection d'huile et sans huile.

Les compresseurs rotatifs à vis à injection d'huile sont les plus courants, car ce sont les moins chers des deux types.

Les compresseurs à vis sans huile ne sont utilisés que dans des applications où l'air comprimé doit être 100% exempt d'huile (généralement dans les usines de transformation alimentaire, les usines chimiques, etc.).

J'expliquerai plus tard pourquoi le type sans huile est plus cher.


ROTORS / VIS HÉLICOÏDAUX

Les rotors ont la forme de ce qu'on appelle une "vis hélicoïdale". Oui, cela ressemble à une vis. Il y a un rotor mâle et un rotor femelle.


Éléments de compresseur d'air à vis (air- se termine)

Rotors à vis hélicoïdales mâles et femelles.


Le rotor mâle est «épais», il a des lobes. Le rotor femelle est le «mince» et a des rainures ou des «flûtes».

L'air est emprisonné entre le rotor mâle et le rotor femelle et est transporté vers le côté d'échappement de l'élément dans des «poches d'air», des poches d'air emprisonnées entre les rotors.

La plupart du temps, le rotor mâle a 4 lobes, tandis que le rotor femelle a 6 rainures. Mais ce n'est pas figé.

Les fabricants cherchent toujours à améliorer la conception des vis. Ils recherchent un design qui donne la meilleure efficacité. En d'autres termes: comment pomper le plus est avec le moins de puissance possible.

La conception et la fabrication exactes de la vis sont l'un des secrets les mieux gardés de tous les fabricants de compresseurs d'air. C'est une zone interdite / non photographique de l'usine.


ARBRE D'ENTRAÎNEMENT ET ENGRENAGES DE SYNCHRONISATION

Le rotor femelle est entraîné par des engrenages hors de l'arbre du rotor mâle. Lorsque le rotor mâle tourne 1 fois, le rotor femelle tourne exactement 1,5 fois. Ils sont synchronisés. Les engrenages qui entraînent le rotor femelle sont appelés engrenages de synchronisation.

Le rotor mâle est entraîné par un moteur électrique ou parfois un moteur diesel (ce qui est le cas des compresseurs portables). Ils fonctionnent entre 1000 et 6000 tr / min.


RAPPORT DE PRESSION

En raison de la compression, l'air se réchauffe. L'air chaud réchauffera également les rotors et le boîtier métallique de l'élément de compresseur.

C'est un problème, car le métal chaud se dilate, il devient plus gros. Lorsqu'il se dilate trop, les deux rotors se toucheront et / ou le boîtier… cela se traduira généralement par un élément de vis complètement foiré (coûteux!).

Pour cette raison, nous ne pouvons pas créer une haute pression illimitée de cette façon; il ferait tout simplement trop chaud.

La pression maximale qu'un élément de vis peut créer est appelée le rapport de pression. C'est la pression de sortie maximale divisée par la pression d'entrée.

Pour les types à injection d'huile, le rapport de pression est normalement de 13. Pour les types sans huile, ce taux de compression est d'environ 3,5 max. Nous verrons plus tard pourquoi.

Plus d'informations sur les compresseurs à vis sans huile et à injection d'huile dans les paragraphes suivants.


LIMITES DE CONCEPTION POUR CRÉER LE MEILLEUR ÉLÉMENT À VIS

L'élément à vis rotative est un exemple de pièce hautement technique, avec des milliers d'heures de recherche. Il y a de nombreuses variables à prendre en compte lors de la conception du meilleur élément de vis.

Comme indiqué précédemment, les compresseurs à vis sans huile utilisaient deux étages, avec un refroidisseur intermédiaire pour atteindre la pression finale souhaitée. Mais pourquoi est-il si difficile, à l'ère de la conception assistée par ordinateur, des machines cnc commandées par robot et des modèles mathématiques compliqués, de créer un compresseur d'air sans huile à un étage?

Le problème est que de nombreux facteurs s'influencent mutuellement.

Un rapport de pression plus élevé signifie plus de fuites d'air internes (à une pression plus élevée, plus d'air circule dans le même espace). Cette fuite plus élevée réduit l'efficacité globale de l'élément.

En raison de l'efficacité inférieure, les rotors devront fonctionner à une vitesse plus élevée. Cela pose des problèmes supplémentaires de vibrations et de durée de vie des rotors et des roulements.

Le taux de compression élevé entraînera une température d'échappement plus élevée. L'acier a la mauvaise habitude de se dilater lorsqu'il fait plus chaud. Les températures élevées entraînent une forte dilatation thermique des rotors.

Tout cela ajoute à eProblème de rendre le jeu le plus petit possible (trop petit et les rotors se toucheront lors de l'échauffement!).


SANS HUILE VS INJECTÉ À L'HUILE

Quelles sont les différences entre les éléments à vis rotative sans huile et à injection d'huile? Et pourquoi n élément sans huile est-il plus cher qu'un élément à injection d'huile?

L'huile injectée a plusieurs fonctions; l'une de ces fonctions est de sceller les interstices et les jeux entre les rotors mâle et femelle et entre les rotors et le boîtier.

Les espaces et les jeux permettent à l'air comprimé de refluer dans le «mauvais sens». Cela réduit l'efficacité et les performances de l'extrémité de l'air.

Comme les compresseurs de type sans huile ne contiennent pas d'huile, le jeu entre les rotors et le carter doit être beaucoup plus petit que les éléments à vis de type à injection d'huile. Pour cette raison, le prix d'un air-end sans huile est beaucoup plus élevé.

Le jeu maximal nécessaire dépend du diamètre du rotor et est d'environ 1000 du diamètre, max. Donc, si le diamètre du rotor est de 200 mm, le jeu ne serait que de 0,2 mm, ce qui est assez petit pour une forme aussi compliquée.

En outre, les éléments sans huile nécessitent des poches et des canaux supplémentaires pour l'eau de refroidissement. L'élément de type à injection d'huile est refroidi par l'huile injectée et n'a pas besoin d'eau de refroidissement supplémentaire.

En comprenant les connaissances sur les performances de l'hôte d'extrémité d'air du compresseur ci-dessus, nous savons comment l'hôte d'extrémité d'air du compresseur fonctionne efficacement et apprenons également à le maintenir de manière raisonnable, est-ce très pratique?

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