Le Compresseur A Scorpina Perso Neuf Fr

Le compresseur
© 2004 - Gérard DOMINÉ - IR – MF2 – BEES1 – Moniteur Nitrox / recycleur SCR – Formateur TIV
Généralités
La qualité de l’air respiré par le plongeur est une donnée
primordiale de sécurité.
- Le rôle du compresseur est de fournir de l’air à haute
pression non toxique.
- son principe de fonctionnement est une application directe
de la compressibilité des gaz (Loi de Boyle-Mariotte).
- Sur le thème du compresseur, vous devez être capable de
répondre aux questions des plongeurs que vous encadrez et
aussi pouvoir apporter votre aide dans les travaux de
gonflage, ou vos conseils lors des choix d’investissements de
votre club.
Description
Il existe plusieurs sortes de compresseurs
différenciés par :
- leur débit (en litres/minute ou m3/heure),
- leur système de compression (piston ou membrane),
- leur mode d’entraînement (moteur électrique ou
thermique),
- leur système de refroidissement (à air, à eau ou mixte).
Principe de fonctionnement
- Contrairement aux solides et aux liquides, très peu compressibles, les
gaz peuvent se comprimer aisément.
- Cette opération consiste à rapprocher les molécules pour en faire
tenir un plus grand nombre dans un même volume
- En plongée, les compresseurs que nous utilisons compriment l’air pour
l’amener progressivement de la pression atmosphérique à la pression
désirée : 176, 200, 230 ou 300 bars.
Principe de fonctionnement
La compression se fait en plusieurs étapes (par étage), chaque étage
étant constitué d’un ensemble cylindre/piston :
Piston et cylindre
Le cœur du mécanisme
est un ensemble de
plusieurs pistons en
mouvement, chacun à
l’intérieur d’un cylindre;
lorsque le premier piston
descend, cela ouvre un
clapet d’aspiration par
lequel l’air ambiant
s’engouffre jusqu’à la
limite de course du
piston (point mort bas).
C’est la phase
d’aspiration
Vers l’étage
suivant
Arrivée d’air
Clapet
d’aspiration
cylindre
piston
Clapet de
refoulement
Chambre de
compression
bielle
Volant
d’inertie
Carter
d’huile
Schéma de la course d’un piston
Phase
d’aspiration
(Point mort bas)
(Point mort
haut)
Phase de
refoulement
- le piston remonte (point mort haut), ce qui ferme le clapet d’aspiration;
- lorsque la pression dans le cylindre atteint le seuil de déclenchement du clapet
de refoulement, l’air se déverse dans un autre cylindre, plus étroit que le
précédent;
- la diminution de volume entre les 2 cylindres provoque la montée en pression.
Synthèse de la course d’un piston
(Point mort
haut)
Phase de
refoulement
1) le piston descend (jusqu’au point mort bas), ouverture du clapet d’aspiration
et fermeture du clapet de refoulement : PHASE D’ASPIRATION.
2) le piston remonte (jusqu’au point mort haut) ce qui ferme le clapet
d’aspiration et provoque le montée en pression dans le cylindre jusqu’au seuil
de déclenchement du clapet de refoulement : PHASE DE REFOULEMENT.
Montée en pression
Pression
de service
de 1 à
4 bars
de 4 à
16 bars
de 16 à
64 bars
de 64 à
256 bars
le volume des différents cylindres diminuant à chaque étape (rapport
de compression), la montée en pression se fait du 1er au dernier étage
jusqu’à la pression maximale prévue;
Montée en pression
Pression
de service
de 1 à
4 bars
de 4 à
16 bars
de 16 à
64 bars
de 64 à
256 bars
la montée à de telles pressions (200, 300 bars) ne peut s’effectuer que par
étages successifs, car les contraintes imposées en température et en efforts
mécaniques ne peuvent être supportées ni par les matériaux, ni par les huiles..
Soupapes de sécurité
Des soupapes de sécurité sont interposées entre chaque étage du compresseur
pour éviter toute montée excessive en cas de dysfonctionnement des clapets
d’admission ou de refoulement;
le principe est simple :
un clapet est maintenu
sur son siège par un
ressort taré à une
force légèrement
supérieure à la pression
maximale attendue;
Sifflet d’alarme
Sortie de l’air
ressort
clapet
siège
si cette pression est dépassée, le clapet se soulève et l’air s’échappe.
Système de refroidissement
- La compression rapide amène un échauffement de l’air et des pièces
mécaniques;
- pour des raisons techniques, chaque étage de compression doit
recevoir de l’air le plus proche possible de la température ambiante;
- un circuit de refroidissement spécifique soit à air (ventilateur), soit à
eau (radiateur) est donc intégré entre chaque étage et à la sortie du
compresseur.
La lubrification
- Des pièces métalliques en mouvement ne
peuvent fonctionner sans lubrification;
- l’huile servant à lubrifier le compresseur
étant au contact avec l’air respiré doit être
non toxique et adaptée aux contraintes
thermiques qu’elle subit (huile spécifique :
minérale ou synthétique);
- les caractéristiques de cette huile
garantissent une faible présence dans l’air
produit (faible toxicité), tout en
conservant un pouvoir lubrifiant à haute
température (faible dépôt, pas de
calaminage dans les clapets, bonne
protection anti-corrosion);
- le coût de cette huile, dont le niveau doit
être contrôlé avant chaque utilisation, est
relativement élevé.
La filtration
L’air en phase de compression
contient :
- de l’eau, en provenance de l’air ambiant
aspiré,
- de l’huile, issue du système de
lubrification.
Les différents systèmes de
filtration :
- pré-filtre d’aspiration : placé en amont
du 1er étage, sert à filtrer l’air aspiré à
l’extérieur;
La filtration
Entre chaque cylindre,
les vapeurs d’eau et d’huile
produites par le compresseur
sont éliminées par un filtre
appelé le séparateur d’eau et
d’huile (ou décanteur) :
- le décanteur fonctionne
comme une tuyère et filtre les
particules d’eau et d’huile
présentes dans l’air;
- le résidu de cette filtration
appelé « condensat » (liquide
blanchâtre) est évacué du
séparateur par une purge
(manuelle ou automatique);
La filtration
Poussières, pollens,
bactéries, particules d’huile,
humidité, gaz nocifs (CO2, CO…)
sont autant d’éléments pouvant
contaminer l’air comprimé, il faut
une cartouche filtrante, après la
sortie du dernier étage, comprenant
les éléments suivants :
- séchage de l’air : tamis moléculaire;
- absorbsion vapeurs d’huile et
odeurs : charbon activé;
- rétention poussières et séparation
des couches : du feutre;
- pièges à CO et CO2 sur certains
modèles : hopcalite.
Clapets anti-retour - Manomètres
- En fin de compression, des clapets anti-retour (ou non-retour)
empêchent que l’air provenant des bouteilles chargées ne soit refoulé
dans le compresseur;
- le contrôle des pressions de refoulement (inter-étage) est effectué
par des manomètres qui équipent parfois chaque étage de
compression;
- il existe même des manomètres pour surveiller les pressions d’huile
aux points importants du circuits.
Rampe de chargement
- Des soupapes de sécurité sont obligatoires entre le dernier étage et
la rampe de chargement pour les groupes fixes, ou le flexible de
chargement pour les groupes portables;
- ces soupapes (couplées à un détendeur) doivent éviter de dépasser la
pression de service d’un compresseur pouvant être bien supérieure à
celle des bouteilles (ex : 176 bars);
Moteurs
Un compresseur peut être entraîné :
- par un moteur électrique (monophasé ou triphasé),
- par un moteur thermique (essence ou diesel);
La principale caractéristique d’un moteur est sa puissance,
l’unité normalisée est le Watt, on utilise souvent le KiloWatt (kW) et
parfois encore le Cheval Vapeur (CV); la relation entre ces unités est
simple, 1 CV = 736 watts.
- pour donner une idée, il faut un moteur d’environ 1 cv pour
comprimer en une heure 2 m3 d’air à 350 bars;
- dans les mêmes conditions il faut donc environ 20 CV ou 15 kW pour
un compresseur de 40 m3/heure.
Prochain cours
Les détendeurs
© 2004 - Gérard DOMINÉ - IR – MF2 – BEES1 – Moniteur Nitrox / recycleur SCR – Formateur TIV