Cours2_Compresseur

7/14/2019 Cours2_Compresseur

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Le compresseurLe compresseur

© 2004 - Gérard DOMINÉ - IR – MF2 – BEES1 – Moniteur Nitrox / recycleur SCR – Formateur TIV



La qualitLa qualitéé de lde l’’air respirair respiréé par le plongeur est une donnpar le plongeur est une donnééeeprimordiale de sprimordiale de séécuritcuritéé..

-- Le rôle du compresseur est de fournir de lLe rôle du compresseur est de fournir de l’’airair àà hautehautepression non toxique.pression non toxique.

-- son principe de fonctionnement est une application directeson principe de fonctionnement est une application directede la compressibilité des gaz (Loi dede la compressibilité des gaz (Loi de BoyleBoyle--MariotteMariotte).).-- Sur le thème du compresseur, vous devez être capable deSur le thème du compresseur, vous devez être capable derépondre aux questions des plongeurs que vous encadrez etrépondre aux questions des plongeurs que vous encadrez et

aussi pouvoir apporter votre aide dans les travaux deaussi pouvoir apporter votre aide dans les travaux degonflage, ou vos conseils lors des choix d’investissements degonflage, ou vos conseils lors des choix d’investissements devotre club.votre club.

GénéralitésGénéralités



Il existe plusieurs sortes de compresseursIl existe plusieurs sortes de compresseursdiffdifféérencirenciéés par :s par :

-- leur débit (en litres/minute ou m3/heure),leur débit (en litres/minute ou m3/heure),

-- leur système de compression (piston ou membrane),leur système de compression (piston ou membrane),-- leur mode d’entraînement (moteur électrique ouleur mode d’entraînement (moteur électrique outhermique),thermique),

-- leur système de refroidissement (à air, à eau ou mixte).leur système de refroidissement (à air, à eau ou mixte).

DescriptionDescription



-- Contrairement aux solides et aux liquides, trContrairement aux solides et aux liquides, trèès peu compressibles, less peu compressibles, lesgaz peuvent se comprimer aisgaz peuvent se comprimer aiséément.ment.

-- Cette opCette opéération consisteration consiste àà rapprocher les molrapprocher les moléécules pour en fairecules pour en fairetenir un plus grand nombre dans un même volumetenir un plus grand nombre dans un même volume

-- En plongée, les compresseurs que nous utilisons compriment l’aiEn plongée, les compresseurs que nous utilisons compriment l’air pourr pourl’amener progressivement de la pression atmosphérique à la pressl’amener progressivement de la pression atmosphérique à la pressioniondésirée : 176, 200, 230 ou 300 bars.désirée : 176, 200, 230 ou 300 bars.

Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement



La compression se fait en plusieurs étapes (par étage), chaque éLa compression se fait en plusieurs étapes (par étage), chaque étagetageétant constitué d’un ensemble cylindre/piston :étant constitué d’un ensemble cylindre/piston :

Principe de fonctionnementPrincipe de fonctionnement



Piston et cylindrePiston et cylindre

lorsque le premier pistonlorsque le premier pistondescend, cela ouvre undescend, cela ouvre unclapet d’aspiration parclapet d’aspiration par

lequel l’air ambiantlequel l’air ambiants’engouffre jusqu’à las’engouffre jusqu’à lalimite de course dulimite de course dupiston (piston (point mort baspoint mort bas).).

Le cœur du mécanismeLe cœur du mécanismeest un ensemble deest un ensemble deplusieurs pistons enplusieurs pistons enmouvement, chacun àmouvement, chacun àl’intérieur d’un cylindre;l’intérieur d’un cylindre;

Arrivée d’air

cylindre

piston

bielleVolantd’inertie

Carterd’huile

Chambre decompression

Clapetd’aspiration Clapet de

refoulement

Vers l’étagesuivant

C’est la phaseC’est la phased’aspirationd’aspiration



Schéma de la course d’un pistonSchéma de la course d’un piston

-- le piston remonte (le piston remonte (point mort hautpoint mort haut), ce qui ferme le clapet d’aspiration;), ce qui ferme le clapet d’aspiration;

-- lorsque la pression dans le cylindre atteint le seuil de déclenlorsque la pression dans le cylindre atteint le seuil de déclenchement du clapetchement du clapetde refoulement, l’air se déverse dans un autre cylindre, plus étde refoulement, l’air se déverse dans un autre cylindre, plus étroit que leroit que le

précédent;précédent;-- la diminution de volume entre les 2 cylindres provoque la montéla diminution de volume entre les 2 cylindres provoque la montée en pression.e en pression.

Phased’aspiration

Phase de

refoulement(Point mort bas)

(Point morthaut)



Synthèse de la course d’un pistonSynthèse de la course d’un piston

1) le piston descend (jusqu’au point mort bas), ouverture du cla1) le piston descend (jusqu’au point mort bas), ouverture du clapet d’aspirationpet d’aspirationet fermeture du clapet de refoulement : PHASE D’ASPIRATION.et fermeture du clapet de refoulement : PHASE D’ASPIRATION.

2) le piston remonte (jusqu’au point mort haut) ce qui ferme le2) le piston remonte (jusqu’au point mort haut) ce qui ferme le clapetclapetd’aspiration et provoque le montée en pression dans le cylindred’aspiration et provoque le montée en pression dans le cylindre jusqu’au seuil jusqu’au seuil

de déclenchement du clapet de refoulement : PHASE DE REFOULEMENT de déclenchement du clapet de refoulement : PHASE DE REFOULEMENT ..

Phase de

refoulement

(Point morthaut)



Montée en pressionMontée en pression

le volume des différents cylindres diminuant à chaque étape (raple volume des différents cylindres diminuant à chaque étape (rapportport

de compression), la montée en pression se fait du 1er au dernierde compression), la montée en pression se fait du 1er au dernier étageétage jusqu’à la pression maximale prévue; jusqu’à la pression maximale prévue;

de 1 à

4 bars

de 4 à16 bars de 16 à

64 bars

de 64 à256 bars

Pressionde service



Montée en pressionMontée en pression

de 1 à

4 bars

de 4 à16 bars de 16 à

64 bars

de 64 à256 bars

Pressionde service

la montée à de telles pressions (200, 300 bars) ne peut s’effectla montée à de telles pressions (200, 300 bars) ne peut s’effectuer que paruer que par

étages successifs, car les contraintes imposées en température eétages successifs, car les contraintes imposées en température et en effortst en effortsmécaniques ne peuvent être supportées ni par les matériaux, ni pmécaniques ne peuvent être supportées ni par les matériaux, ni par les huiles..ar les huiles..



Soupapes de sécuritéSoupapes de sécuritéDes soupapes de sécurité sont interposées entre chaque étage duDes soupapes de sécurité sont interposées entre chaque étage du compresseurcompresseurpour éviter toute montée excessive en cas de dysfonctionnementpour éviter toute montée excessive en cas de dysfonctionnement des clapetsdes clapetsd’admission ou de refoulement;d’admission ou de refoulement;

le principe est simple :le principe est simple :un clapetun clapet

si cette pression est dépassée, le clapet se soulève et l’air s’si cette pression est dépassée, le clapet se soulève et l’air s’échappe.échappe.

Sifflet d’alarmeSifflet d’alarme

clapetclapet

siègesiège

ressortressort

Sortie de l’airSortie de l’air

est maintenuest maintenusur son siègesur son siège par unpar un

ressort taré à uneressort taré à uneforce légèrementforce légèrementsupérieure à la pressionsupérieure à la pression

maximale attendue;maximale attendue;



-- La compression rapide amène un échauffement de l’air et des pièLa compression rapide amène un échauffement de l’air et des piècescesmécaniques;mécaniques;-- pour des raisons techniques, chaque étage de compression doitpour des raisons techniques, chaque étage de compression doitrecevoir de l’air le plus proche possible de la température ambirecevoir de l’air le plus proche possible de la température ambiante;ante;

-- un circuit de refroidissement spécifique soit à air (ventilateuun circuit de refroidissement spécifique soit à air (ventilateur), soit àr), soit àeau (radiateur) est donc intégré entre chaque étage et à la sorteau (radiateur) est donc intégré entre chaque étage et à la sortie duie ducompresseur.compresseur.

Système de refroidissementSystème de refroidissement



-- Des pièces métalliques en mouvement neDes pièces métalliques en mouvement nepeuvent fonctionner sans lubrification;peuvent fonctionner sans lubrification;-- l’huile servant à lubrifier le compresseurl’huile servant à lubrifier le compresseurétant au contact avec l’air respiré doit êtreétant au contact avec l’air respiré doit être

non toxique et adaptée aux contraintesnon toxique et adaptée aux contraintesthermiques qu’elle subit (huile spécifique :thermiques qu’elle subit (huile spécifique :minérale ou synthétique);minérale ou synthétique);

-- les caractéristiques de cette huileles caractéristiques de cette huile

garantissent une faible présence dans l’airgarantissent une faible présence dans l’airproduit (faible toxicité), tout enproduit (faible toxicité), tout enconservant un pouvoir lubrifiant à hauteconservant un pouvoir lubrifiant à hautetempérature (faible dépôt, pas detempérature (faible dépôt, pas decalaminage dans les clapets, bonnecalaminage dans les clapets, bonneprotection antiprotection anti--corrosion);corrosion);-- le coût de cette huile, dont le niveau doitle coût de cette huile, dont le niveau doitêtre contrôlé avant chaque utilisation, estêtre contrôlé avant chaque utilisation, estrelativement élevé.relativement élevé.

La lubrificationLa lubrification



L’air en phase de compressionL’air en phase de compressioncontient :contient :

-- de l’eau, en provenance de l’air ambiantde l’eau, en provenance de l’air ambiant

aspiré,aspiré,-- de l’huile, issue du système dede l’huile, issue du système delubrification.lubrification.

Les différents systèmes deLes différents systèmes defiltration :filtration :

-- prépré--filtrefiltre d’aspiration : placé en amontd’aspiration : placé en amontdu 1er étage, sert à filtrer l’air aspiré àdu 1er étage, sert à filtrer l’air aspiré àl’extérieur;l’extérieur;

La filtrationLa filtration



Entre chaque cylindre,Entre chaque cylindre,les vapeurs d’eau et d’huileles vapeurs d’eau et d’huileproduites par le compresseurproduites par le compresseursont éliminées par un filtresont éliminées par un filtreappelé le séparateur d’eau etappelé le séparateur d’eau et

d’huile (oud’huile (ou décanteurdécanteur) :) :-- le décanteur fonctionnele décanteur fonctionnecomme une tuyère et filtre lescomme une tuyère et filtre lesparticules d’eau et d’huileparticules d’eau et d’huile

présentes dans l’air;présentes dans l’air;-- le résidu de cette filtrationle résidu de cette filtrationappelé «appelé « condensatcondensat » (liquide» (liquideblanchâtre) est évacué dublanchâtre) est évacué duséparateur par une purgeséparateur par une purge(manuelle ou automatique);(manuelle ou automatique);




Poussières, pollens,Poussières, pollens,bactéries, particules d’huile,bactéries, particules d’huile,humidité, gaz nocifs (CO2, CO…)humidité, gaz nocifs (CO2, CO…)sont autant d’éléments pouvantsont autant d’éléments pouvantcontaminer l’air comprimé, il fautcontaminer l’air comprimé, il faut

une cartouche filtrante, après laune cartouche filtrante, après lasortie du dernier étage, comprenantsortie du dernier étage, comprenantles éléments suivants :les éléments suivants :

-- séchage de l’air :séchage de l’air : tamis moléculairetamis moléculaire;;

-- absorbsionabsorbsion vapeurs d’huile etvapeurs d’huile etodeurs :odeurs : charbon activécharbon activé;;

-- rétention poussières et séparationrétention poussières et séparation

des couches : dudes couches : du feutrefeutre;;-- pièges à CO et CO2 sur certainspièges à CO et CO2 sur certainsmodèles :modèles : hopcalitehopcalite..




-- En fin de compression, des clapets antiEn fin de compression, des clapets anti--retour (ou nonretour (ou non--retour)retour)empêchent que l’air provenant des bouteilles chargées ne soit reempêchent que l’air provenant des bouteilles chargées ne soit refouléfoulédans le compresseur;dans le compresseur;

-- le contrôle des pressions de refoulement (le contrôle des pressions de refoulement (interinter--étageétage) est effectué) est effectuépar des manomètres qui équipent parfois chaque étage depar des manomètres qui équipent parfois chaque étage decompression;compression;

-- il existe même des manomètres pour surveiller les pressions d’hil existe même des manomètres pour surveiller les pressions d’huileuile

aux points importants du circuits.aux points importants du circuits.

Clapets antiClapets anti--retourretour -- ManomètresManomètres



-- Des soupapes de sécurité sont obligatoires entre le dernier étaDes soupapes de sécurité sont obligatoires entre le dernier étage etge etla rampe de chargement pour les groupes fixes, ou le flexible dela rampe de chargement pour les groupes fixes, ou le flexible dechargement pour les groupes portables;chargement pour les groupes portables;

-- ces soupapes (couplées à un détendeur) doivent éviter de dépassces soupapes (couplées à un détendeur) doivent éviter de dépasser laer lapression de service d’un compresseur pouvant être bien supérieurpression de service d’un compresseur pouvant être bien supérieure àe àcelle des bouteilles (ex : 176 bars);celle des bouteilles (ex : 176 bars);

Rampe de chargementRampe de chargement



Un compresseur peut être entraîné :Un compresseur peut être entraîné :

-- par un moteur électrique (monophasé ou triphasé),par un moteur électrique (monophasé ou triphasé),

-- par un moteur thermique (essence ou diesel);par un moteur thermique (essence ou diesel);

La principale caractéristique d’un moteur est sa puissance,La principale caractéristique d’un moteur est sa puissance,l’unité normalisée est lel’unité normalisée est le Watt Watt , on utilise souvent le, on utilise souvent le KiloWatt KiloWatt (kW) (kW) etetparfois encore leparfois encore le Cheval Vapeur Cheval Vapeur (CV); (CV); la relation entre ces unités estla relation entre ces unités est

simple, 1 CV = 736 watts.simple, 1 CV = 736 watts.-- pour donner une idée, il faut un moteur d’environ 1pour donner une idée, il faut un moteur d’environ 1 cvcv pourpourcomprimer en une heure 2 m3 d’air à 350 bars;comprimer en une heure 2 m3 d’air à 350 bars;

-- dans les mêmes conditions il faut donc environ 20 CV ou 15 kW pdans les mêmes conditions il faut donc environ 20 CV ou 15 kW pourourun compresseur de 40 m3/heure.un compresseur de 40 m3/heure.

MoteursMoteurs



Les dLes déétendeurstendeurs

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