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Compresseurs dynamiques : les compresseurs centrifuges et axiaux

Other Compressors Compressor Types Compressed Air Wiki Compressors

Lorsque vous avez besoin de beaucoup de puissance, le compresseur dynamique est le choix idéal. Leur conception est soit axiale soit radiale et ils sont souvent désignés comme turbocompresseurs. Ceux à conception radiale sont appelés compresseurs centrifuges. Le compresseur dynamique fonctionne à pression constante, contrairement au compresseur volumétrique qui fonctionne à débit constant. Les performances d'un compresseur dynamique sont affectées par certaines conditions externes : par exemple, un changement de la température d'entrée entraîne un changement de la capacité.

Qu'est-ce qu'un compresseur centrifuge ?

schéma illustrant un compresseur centrifuge

Le compresseur centrifuge se caractérise par son débit de refoulement radial. L'air est aspiré au centre d'un impulseur rotatif à pales radiales et est poussé vers le périmètre de l'impulseur par des forces centrifuges. Le mouvement radial de l'air entraîne simultanément une augmentation de pression et une génération d'énergie cinétique. Avant que l'air ne soit amené au centre de l'impulseur de l'étage du compresseur suivant, il passe au travers d'un diffuseur et d'une volute où l'énergie cinétique est convertie en pression.


Chaque étage absorbe une partie de la montée de pression globale du compresseur. Dans les machines industrielles, le rapport de pression maximal d'un étage de compresseur centrifuge ne dépasse pas souvent 3. Les rapports de pression plus élevés nuisent à l'efficacité de l'étage. Les applications à basse pression et monoétagées sont utilisées, par exemple, dans les usines de traitement des eaux usées. Les applications multiétagées offrent la possibilité du refroidissement intermédiaire pour réduire les besoins en énergie. Plusieurs étages peuvent être disposés en série sur un seul arbre à faible vitesse. Ce concept est souvent utilisé dans les industries pétrolières, gazières et de transformation.


Le rapport de pression par étage est faible, mais un grand nombre d'étages et / ou plusieurs groupes de compresseurs en série sont utilisés pour obtenir la pression de sortie désirée. Pour les applications de compression d'air, un carter d'engrenages haute vitesse est intégré aux étages du compresseur pour faire tourner les impulseurs sur des pignons à grande vitesse. L'impulseur peut être du type ouvert ou fermé.


La conception ouverte est la plus fréquemment utilisée dans les applications à haute vitesse. L'impulseur est normalement fabriqué dans un alliage spécial d'acier inoxydable ou d'aluminium. La vitesse de l'arbre de l'impulseur est très élevée par rapport à celle des autres types de compresseurs. Des vitesses de 15 000 à 100 000 tr/min sont courantes. Cela signifie que l'arbre ou le pignon du compresseur haute vitesse est supporté par des paliers lisses à film d'huile au lieu de roulements à rouleaux. Alternativement, des paliers à film d'air ou des paliers magnétiques actifs peuvent être utilisés sur une machine sans huile. Deux impulseurs sont montés à chaque extrémité du même arbre pour compenser les charges axiales causées par les différences de pression. Généralement, les applications d'air comprimé standard font appel à 2 ou 3 étages avec refroidisseurs intermédiaires.


Dans les configurations modernes de compresseurs d'air centrifuges, les impulseurs sont directement entraînés par des moteurs électriques à très grande vitesse. Cette technologie donne lieu à un compresseur compact sans carter d'engrenages donc sans circuit de lubrification à l'huile, ce qui en fait un compresseur totalement sans huile. Chaque compresseur centrifuge doit être étanche pour réduire les fuites le long de l'arbre lorsqu'il traverse le carter du compresseur. De nombreux types de joints sont utilisés et les plus avancés se trouvent sur des compresseurs à grande vitesse destinés aux pressions très élevées. Les types les plus courants sont les joints de type labyrinthe, les joints annulaires ou joints à interstice contrôlé (généralement en graphite) et les joints mécaniques.

Qu'est-ce qu'un compresseur axial ?

Le compresseur axial est un type de compresseur dynamique

Un compresseur axial a un débit axial, grâce auquel l'air ou le gaz passe le long de l'arbre du compresseur à travers des rangées de pales rotatives et stationnaires. De cette manière, la vitesse de l'air augmente progressivement à mesure que les pales stationnaires convertissent l'énergie cinétique en pression. Un tambour d'équilibrage est généralement intégré dans le compresseur pour contrebalancer la poussée axiale. Les compresseurs axiaux sont généralement plus petits et plus légers que leurs homologues centrifuges et fonctionnent normalement à des vitesses plus élevées. Ils sont utilisés pour des débits d'air constants et élevés à une pression relativement modérée, par exemple dans les systèmes de ventilation. Compte tenu de leur vitesse de rotation élevée, ils sont idéalement couplés à des turbines à gaz pour la production d'électricité et la propulsion des avions.

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