Compresseurs, ventilateurs et souffleurs – Notions de base

Les compresseurs, ventilateurs et soufflantes sont largement utilisés dans diverses industries. Ces appareils sont parfaitement adaptés aux processus complexes et sont devenus indispensables pour certaines applications spécifiques. Leur définition simplifiée est présentée ci-dessous :

• Compresseur:Un compresseur est une machine qui réduit le volume d'un gaz ou d'un liquide en créant une haute pression. On peut aussi dire qu'un compresseur comprime simplement une substance, généralement un gaz.
• Fans :Un ventilateur est une machine servant à déplacer un fluide ou de l'air. Il est actionné par un moteur électrique qui fait tourner les pales fixées à un axe.
• Souffleurs :Un souffleur est une machine servant à déplacer de l'air à une pression modérée. Autrement dit, les souffleurs sont utilisés pour souffler de l'air ou du gaz.

La principale différence entre ces trois appareils réside dans leur mode de déplacement ou de transmission de l'air/gaz et dans la mise en pression du système. Les compresseurs, ventilateurs et soufflantes sont définis par l'ASME (American Society of Mechanical Engineers) selon le rapport entre la pression de refoulement et la pression d'aspiration. Ce rapport peut atteindre 1,11 pour les ventilateurs, se situe entre 1,11 et 1,20 pour les soufflantes et est supérieur à 1,20 pour les compresseurs.

Types de compresseurs

Les types de compresseurs peuvent être principalement regroupés en deux catégories :Déplacement positif et dynamique

Les compresseurs volumétriques sont, là encore, de deux types :Rotatif et alternatif

• Les types de compresseurs rotatifs sont les suivants : à lobes, à vis, à anneau liquide, à spirale et à palettes.
• Les compresseurs alternatifs se déclinent en trois types : à membrane, à double effet et à simple effet.

Les compresseurs dynamiques peuvent être classés en deux catégories : centrifuges et axiaux.

Examinons cela en détail.

Compresseurs volumétriquesOn utilise un système qui introduit un volume d'air dans une chambre, puis réduit le volume de cette chambre pour comprimer l'air. Comme son nom l'indique, il y a déplacement d'un élément qui réduit le volume de la chambre, comprimant ainsi l'air/le gaz. En revanche, dans uncompresseur dynamiqueIl se produit un changement de vitesse du fluide, ce qui engendre une énergie cinétique qui crée une pression.

Les compresseurs alternatifs utilisent des pistons et offrent une pression de refoulement élevée, un faible débit d'air et une faible vitesse de rotation. Ils conviennent aux pressions et aux volumes de gaz moyens et élevés. À l'inverse, les compresseurs rotatifs sont adaptés aux pressions basses et moyennes et aux volumes importants. Ces compresseurs ne comportent ni pistons ni vilebrequin. Ils sont équipés de vis, de palettes, de spirales, etc. On peut donc les classer en fonction de leurs composants.

Types de compresseurs rotatifs

• Compresseur à spirale : Dans cet équipement, l’air est comprimé à l’aide de deux spirales. L’une est fixe, tandis que l’autre effectue un mouvement circulaire. L’air est aspiré à l’intérieur de la spirale et comprimé en son centre. Ces compresseurs sont souvent conçus sans huile et nécessitent peu d’entretien.
• Ailettes : Elles sont constituées d’ailettes qui se déplacent d’avant en arrière à l’intérieur d’une roue, et la compression se produit grâce à ce mouvement de balayage. Cela force la vapeur à se concentrer dans de petits volumes, la transformant ainsi en vapeur à haute pression et haute température.
• Compresseur à lobes : Il est composé de deux lobes rotatifs à l’intérieur d’un carter fermé. Ces lobes sont décalés de 90 degrés l’un par rapport à l’autre. Lors de la rotation du rotor, l’air est aspiré par l’entrée du carter et refoulé par la sortie, contre la pression du système. L’air comprimé est ensuite acheminé vers la conduite de refoulement.
• Compresseur à vis : Ce compresseur est équipé de deux vis engrenées qui emprisonnent l’air entre la vis et le carter, ce qui permet de le comprimer et de le refouler à une pression plus élevée par la soupape de refoulement. Les compresseurs à vis sont adaptés et performants pour les applications à basse pression. Contrairement aux compresseurs à piston, ils assurent un débit d’air comprimé continu et un fonctionnement silencieux.
• Compresseurs à spirale : Les compresseurs à spirale sont équipés de spirales entraînées par le moteur principal. Les bords extérieurs des spirales emprisonnent l’air, qui, en tournant, se déplace de l’extérieur vers l’intérieur et se comprime ainsi par réduction de section. L’air comprimé est ensuite acheminé par l’espace central de la spirale vers la conduite d’air de refoulement.
• Anneau liquide : Il est constitué d’ailettes qui se déplacent à l’intérieur d’une roue à aubes, et la compression résulte de ce mouvement de va-et-vient. Ce phénomène force la vapeur à se concentrer dans de petits volumes, la transformant ainsi en vapeur à haute pression et haute température.
• Dans ce type de compresseur, des aubes sont intégrées à un carter cylindrique. La rotation du moteur comprime le gaz. Un liquide, généralement de l'eau, est ensuite introduit dans l'appareil et, par accélération centrifuge, forme un anneau liquide autour des aubes, constituant ainsi une chambre de compression. Ce compresseur est capable de comprimer tous les gaz et vapeurs, même ceux contenant des poussières ou des liquides.

• Compresseur alternatif

• Compresseurs à simple effet :Il est doté d'un piston fonctionnant à l'air comprimé dans un seul sens. L'air est comprimé uniquement dans la partie supérieure du piston.
• Compresseurs à double effet :Il comporte deux jeux de soupapes d'aspiration et de refoulement de chaque côté du piston. Les deux côtés du piston sont utilisés pour comprimer l'air.

• Compresseurs dynamiques

  La principale différence entre les compresseurs volumétriques et dynamiques réside dans leur mode de fonctionnement : un compresseur volumétrique fonctionne à débit constant, tandis qu'un compresseur dynamique, comme un compresseur centrifuge ou axial, fonctionne à pression constante et ses performances sont affectées par des conditions externes telles que les variations de température d'entrée. Dans un compresseur axial, le gaz ou le fluide circule parallèlement à l'axe de rotation. Ce compresseur rotatif permet de pressuriser les gaz en continu. Les aubes d'un compresseur axial sont relativement rapprochées. Dans un compresseur centrifuge, le fluide entre par le centre de la roue et se déplace vers l'extérieur par des aubes directrices, ce qui réduit sa vitesse et augmente sa pression. Également appelé turbocompresseur, il s'agit d'un compresseur efficace et fiable. Cependant, son taux de compression est inférieur à celui des compresseurs axiaux. De plus, les compresseurs centrifuges sont plus fiables lorsqu'ils respectent la norme API 617 (American Petroleum Institute).

  Types de ventilateurs

  Selon leur conception, voici les principaux types de ventilateurs :

• Ventilateur centrifuge :
• Dans ce type de ventilateur, le flux d'air change de direction. Il peut s'agir de ventilateurs inclinés, radiaux, à pales incurvées vers l'avant ou vers l'arrière, etc. Ces ventilateurs sont adaptés aux hautes températures et aux vitesses de rotation des pales faibles à moyennes sous haute pression. Ils sont particulièrement efficaces pour les flux d'air fortement pollués.
• Ventilateurs axiaux:Dans ce type de ventilateur, le flux d'air reste constant. Il existe des ventilateurs axiaux à aubes, tubulaires et à hélice. Ils produisent une pression inférieure à celle des ventilateurs centrifuges. Les ventilateurs à hélice offrent des débits élevés à basse pression. Les ventilateurs tubulaires axiaux sont adaptés aux basses et moyennes pressions et présentent des débits élevés. Les ventilateurs axiaux à aubes, équipés d'aubes directrices à l'entrée ou à la sortie, offrent des performances élevées à des débits moyens.
• Par conséquent, les compresseurs, ventilateurs et soufflantes sont largement utilisés dans les secteurs municipal, manufacturier, pétrolier et gazier, minier et agricole pour diverses applications, simples ou complexes. Le débit d'air requis et la pression de sortie nécessaire sont des facteurs clés qui déterminent le type et la taille d'un ventilateur. La conception du carter et des conduits influe également sur son efficacité.
  

  Souffleurs

  Un ventilateur centrifuge est un appareil qui augmente la vitesse de l'air ou d'un gaz lorsqu'il traverse des turbines. Il est principalement utilisé pour la circulation d'air ou de gaz nécessaire à l'extraction, l'aspiration, le refroidissement, la ventilation, le transport, etc. Dans l'industrie, on l'appelle aussi ventilateur centrifuge. La pression à l'entrée est faible, tandis qu'elle est plus élevée à la sortie. L'énergie cinétique des pales augmente la pression de l'air à la sortie. Les ventilateurs centrifuges sont principalement utilisés dans l'industrie pour des applications nécessitant une pression modérée, supérieure à celle d'un ventilateur classique mais inférieure à celle d'un compresseur.

  Types de souffleurs :Les souffleurs peuvent être classés en deux catégories : les souffleurs centrifuges et les souffleurs volumétriques. À l’instar des ventilateurs, ils utilisent des pales de conception variée : à aubes incurvées vers l’arrière, vers l’avant ou radiales. Ils sont généralement entraînés par un moteur électrique. Il existe des modèles à un ou plusieurs étages, équipés de turbines à grande vitesse pour accélérer l’air ou d’autres gaz.

  Les surpresseurs volumétriques sont similaires aux pompes PDP : ils compriment un fluide, ce qui augmente la pression. Ce type de surpresseur est préféré aux surpresseurs centrifuges lorsqu'une pression élevée est requise dans un processus.

  Applications des compresseurs, ventilateurs et souffleurs

  Les compresseurs, ventilateurs et souffleurs sont principalement utilisés dans des procédés tels que la compression de gaz, l'aération du traitement de l'eau, la ventilation, la manutention de matériaux, le séchage de l'air, etc. Les applications d'air comprimé sont largement utilisées dans divers domaines tels que l'aérospatiale, l'automobile, la fabrication de produits chimiques, l'électronique, l'agroalimentaire, la fabrication générale, la verrerie, les hôpitaux/le secteur médical, l'exploitation minière, l'industrie pharmaceutique, les plastiques, la production d'énergie, les produits du bois et bien d'autres.

  Le principal avantage d'un compresseur d'air réside dans son utilisation dans le secteur du traitement des eaux. Le traitement des eaux usées est un processus complexe qui nécessite la décomposition de millions de bactéries ainsi que de déchets organiques.

  Les ventilateurs industriels sont également utilisés dans diverses applications telles que la chimie, le médical, l'automobile,agricole,exploitation minièreLes ventilateurs industriels sont utilisés dans les industries agroalimentaires et de la construction, qui les utilisent chacune pour leurs procédés respectifs. Ils servent principalement dans de nombreuses applications de refroidissement et de séchage.

  Les surpresseurs centrifuges sont couramment utilisés pour des applications telles que le contrôle des poussières, l'alimentation en air de combustion, les systèmes de refroidissement et de séchage, les aérateurs à lit fluidisé avec systèmes de convoyeurs à air, etc. Les surpresseurs volumétriques sont souvent utilisés dans le transport pneumatique, l'aération des eaux usées, le rinçage des filtres et la surpression de gaz, ainsi que pour le déplacement de gaz de toutes sortes dans les industries pétrochimiques.

• Pour toute question ou demande d'assistance supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter.