Le principe de fonctionnement du compresseur à membrane

Le compresseur à membrane est un type spécial de compresseur qui joue un rôle important dans de nombreux domaines avec sa structure et son principe de fonctionnement uniques.

1. Composition structurelle du compresseur à membrane

Le compresseur à membrane se compose principalement des éléments suivants :

1.1 Mécanisme d'entraînement

Généralement alimenté par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne, la puissance est transmise au vilebrequin du compresseur par courroie, par engrenage ou par liaison directe. Le mécanisme d'entraînement a pour fonction de fournir une source d'énergie stable au compresseur, garantissant ainsi son bon fonctionnement.

Par exemple, dans certains petits compresseurs à membrane, un moteur monophasé peut être utilisé comme mécanisme d'entraînement, tandis que dans les grands compresseurs à membrane industriels, des moteurs triphasés de grande puissance ou des moteurs à combustion interne peuvent être utilisés.

1.2 Mécanisme de bielle de vilebrequin

Le mécanisme de bielle du vilebrequin est l'un des composants essentiels du compresseur à membrane. Il se compose d'un vilebrequin, d'une bielle et d'une traverse, entre autres, qui convertit le mouvement de rotation du mécanisme d'entraînement en mouvement linéaire alternatif du piston. La rotation du vilebrequin entraîne la bielle à osciller, poussant ainsi la traverse à effectuer un mouvement alternatif dans le coulisseau.

Par exemple, la conception des vilebrequins utilise généralement des alliages d'acier à haute résistance, usinés avec précision et traités thermiquement pour garantir une résistance et une rigidité suffisantes. La bielle est fabriquée dans un acier forgé d'excellente qualité et, grâce à un usinage et un assemblage précis, assure une liaison fiable avec le vilebrequin et la traverse.

1.3 Corps de piston et de cylindre

Dans un compresseur à membrane, le piston est l'élément en contact direct avec le gaz. Il effectue un mouvement alternatif à l'intérieur du cylindre pour comprimer le gaz. Le corps du cylindre est généralement en fonte ou en acier moulé haute résistance, offrant une bonne résistance à la pression. Des joints sont installés entre le piston et le cylindre pour éviter les fuites de gaz.

Par exemple, la surface du piston est généralement traitée avec des traitements spéciaux tels que le chromage ou le nickelage, afin d'améliorer sa résistance à l'usure et à la corrosion. Le choix des composants d'étanchéité est également crucial, généralement des joints en caoutchouc ou en métal haute performance étant utilisés pour garantir une bonne étanchéité.

1.4 Composants du diaphragme

Le diaphragme est un composant essentiel du compresseur à membrane. Il isole le gaz comprimé de l'huile de lubrification et du mécanisme d'entraînement, garantissant ainsi sa pureté. Les diaphragmes sont généralement composés de plaques, de plateaux et de plaques de pression. Ces plaques sont généralement fabriquées en métal ou en caoutchouc haute résistance, offrant une bonne élasticité et une bonne résistance à la corrosion.

Par exemple, les plaques de diaphragme métalliques sont généralement fabriquées à partir de matériaux tels que l'acier inoxydable et l'alliage de titane, et sont traitées selon des techniques spéciales pour une résistance élevée à la corrosion. Le diaphragme en caoutchouc est fabriqué à partir d'un caoutchouc synthétique spécial, offrant une bonne élasticité et une bonne étanchéité. Le plateau et la plaque de pression du diaphragme servent à fixer le diaphragme, garantissant ainsi son indéformabilité et sa rupture pendant le fonctionnement.

1.5 Vanne de gaz et système de refroidissement

La vanne de gaz est un composant d'un compresseur à membrane qui contrôle l'entrée et la sortie du gaz. Ses performances influencent directement l'efficacité et la fiabilité du compresseur. La vanne d'air, généralement automatique ou forcée, est sélectionnée en fonction des exigences de pression et de débit de service du compresseur. Le système de refroidissement permet de réduire la chaleur générée par le compresseur pendant son fonctionnement, garantissant ainsi son bon fonctionnement.

Par exemple, les vannes automatiques utilisent généralement un ressort ou un diaphragme comme noyau, qui s'ouvre et se ferme automatiquement en fonction des variations de pression du gaz. La vanne forcée doit être commandée par des mécanismes d'entraînement externes, tels qu'un entraînement électromagnétique ou pneumatique. Le système de refroidissement peut être à air ou à eau, selon l'environnement de fonctionnement et les exigences du compresseur.

2、 Principe de fonctionnement du compresseur à membrane

Le processus de fonctionnement d'un compresseur à membrane peut être divisé en trois étapes : aspiration, compression et échappement :

2.1 Étape d'inhalation

Lorsque le piston se déplace vers la droite, la pression à l'intérieur du cylindre diminue, la soupape d'admission s'ouvre et le gaz extérieur pénètre dans le corps du cylindre par le conduit d'admission. À ce moment, la plaque de diaphragme se courbe vers la gauche sous l'action de la pression à l'intérieur du cylindre et de la pression dans la chambre de diaphragme, ce qui augmente le volume de cette dernière, créant ainsi un phénomène d'aspiration.

Par exemple, lors de l'inhalation, l'ouverture et la fermeture de la soupape d'admission sont contrôlées par la différence de pression à l'intérieur et à l'extérieur du bloc-cylindres. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est inférieure à la pression externe, la soupape d'admission s'ouvre automatiquement et le gaz externe pénètre dans le corps du cylindre. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est égale à la pression externe, la soupape d'admission se ferme automatiquement et l'aspiration prend fin.

2.2 Étape de compression

Lorsque le piston se déplace vers la gauche, la pression dans le cylindre augmente progressivement, la soupape d'admission se ferme et la soupape d'échappement reste fermée. À ce moment, la plaque de diaphragme se courbe vers la droite sous l'effet de la pression dans le cylindre, réduisant le volume de la chambre de diaphragme et comprimant les gaz. À mesure que le piston se déplace, la pression dans le cylindre augmente continuellement jusqu'à atteindre la pression de compression définie.

Par exemple, lors de la compression, la déformation en flexion de la membrane est déterminée par la différence entre la pression à l'intérieur du cylindre et celle dans la chambre de la membrane. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est supérieure à la pression dans la chambre de la membrane, la plaque de la membrane se courbe vers la droite, comprimant le gaz. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est égale à la pression dans la chambre de la membrane, la membrane est en équilibre et le processus de compression prend fin.

3.3 Étape d'échappement

Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre atteint la pression de compression définie, la soupape d'échappement s'ouvre et le gaz comprimé est évacué du cylindre par le tuyau d'échappement. À ce moment, la plaque de la membrane se courbe vers la gauche sous l'effet de la pression à l'intérieur du cylindre et de la chambre de la membrane, augmentant ainsi le volume de cette dernière et préparant l'aspiration suivante.

Par exemple, lors du processus d'échappement, l'ouverture et la fermeture de la soupape d'échappement sont contrôlées par la différence entre la pression à l'intérieur du cylindre et celle du tuyau d'échappement. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est supérieure à celle du tuyau d'échappement, la soupape d'échappement s'ouvre automatiquement et le gaz comprimé est évacué du corps du cylindre. Lorsque la pression à l'intérieur du cylindre est égale à celle du tuyau d'échappement, la soupape d'échappement se ferme automatiquement et le processus d'échappement prend fin.

3、 Caractéristiques et applications des compresseurs à membrane

3.1 Caractéristiques

Haute pureté du gaz comprimé : Grâce au diaphragme séparant le gaz comprimé de l'huile de lubrification et du mécanisme d'entraînement, le gaz comprimé n'est pas contaminé par l'huile de lubrification et les impuretés, ce qui lui confère une grande pureté.

Bonne étanchéité : le compresseur à membrane adopte une structure d'étanchéité spéciale, qui peut efficacement empêcher les fuites de gaz, assurer l'efficacité de la compression et la sécurité.

Fonctionnement fluide : pendant le processus de fonctionnement du compresseur à membrane, la vitesse de déplacement du piston est relativement faible et il n'y a pas de contact direct entre les pièces métalliques, de sorte que le fonctionnement est fluide et le bruit est faible.

Forte adaptabilité : les compresseurs à membrane peuvent s'adapter à diverses exigences de compression de gaz, notamment les gaz spéciaux à haute pression, à haute pureté, inflammables et explosifs.

3.2 Application

Industrie pétrochimique : utilisée pour comprimer des gaz tels que l'hydrogène, l'azote, le gaz naturel, etc., fournissant des matières premières et de l'énergie pour la production chimique.

Industrie alimentaire et pharmaceutique : utilisé pour comprimer des gaz tels que l'air et l'azote, fournissant un environnement de gaz propre pour la transformation des aliments et la production pharmaceutique.

Industrie des semi-conducteurs électroniques : utilisée pour comprimer des gaz de haute pureté tels que l'azote, l'hydrogène, l'hélium, etc., fournissant un environnement de gaz de haute pureté pour la fabrication de puces électroniques et la production de semi-conducteurs.

Dans le domaine des expériences de recherche scientifique, il est utilisé pour comprimer divers gaz spéciaux et fournir un approvisionnement en gaz stable pour les expériences de recherche scientifique.

En résumé, les compresseurs à membrane jouent un rôle important dans de nombreux domaines en raison de leur structure et de leur principe de fonctionnement uniques. Comprendre leur fonctionnement permet de mieux utiliser et entretenir ces équipements, ainsi que d'améliorer leur efficacité et leur fiabilité.