Fonctionnement compresseur : comment fonctionne un compresseur d'air ?

Un compresseur est une machine qui permet d’augmenter la pression d’un gaz, notamment de l’air, et donc son énergie. De manière plus technique, le compresseur d’air va convertir le courant (d’un moteur électrique généralement) en énergie cinétique par un processus de compression et donc de mise sous pression de l’air atmosphérique.

Pour simplifier, le compresseur est l’opposé d’un diffuseur d’air par exemple. C’est donc une pompe qui va aspirer l’air ambiant pour la mettre sous pression et le réinjecter dans un outil ou autre machine fonctionnant avec de l’air comprimé.

Pour faire une comparaison facile : l’air comprimé se compose de molécules de gaz (azote + oxygène), ce qui forme une molécule d’air. Chaque molécule d’air a une énergie. Cette énergie a une vitesse qui va s’accélérer au fur et à mesure que la molécule est chauffée. Lorsque l’on compresse de l’air, la température de l’air va alors s’élever et les molécules vont se déplacer de manière plus rapide. C’est ce qu’il se passe lorsque l’on gonfle un ballon. On insère une quantité d’air dans un contenant restreint, ce qui va comprimer l’air. Si vous ouvrez l’orifice du ballon l’air va se libérer et sous l’impulsion de l’énergie cumulée par la compression, va faire voler le ballon.

Les compresseurs d’air à piston sont les plus courants sur le marché en raison de leur compacité et de leur mobilité, ce qui les rend très pratiques. Souvent utilisés pour des activités de loisir, comme le bricolage, ils sont aussi fréquemment présents dans l’industrie automobile, ainsi que dans les ateliers de menuiserie ou de métallurgie. Ces compresseurs se déclinent en diverses options : avec ou sans huile, silencieux ou non, mobiles ou fixes (sans roues), avec une cuve horizontale ou verticale (ou sans cuve du tout), et même en version mini pour se glisser partout, y compris dans le coffre d’une voiture.

Un compresseur à piston n’est pas conçu pour une utilisation continue ; il fonctionne par cycles de compression, alternant entre des phases actives et des phases de repos. Ce type de compresseur utilise un ou plusieurs pistons qui, dans un mouvement alternatif vertical, pompent de l’air. Cette conception simple et éprouvée offre une solution efficace pour de nombreuses applications nécessitant de l’air comprimé.

Les compresseurs à vis, bien que moins répandus que les compresseurs à piston, sont essentiels dans les secteurs industriels nécessitant des machines performantes pour un fonctionnement continu. Leur conception robuste et leur capacité à fournir un flux d’air constant en font des outils adaptés aux applications exigeantes.

Contrairement aux compresseurs à piston, qui utilisent des pistons pour comprimer l’air, les compresseurs à vis fonctionnent grâce à des rotors hélicoïdaux (rotors mâle et femelle) qui, en tournant, emprisonnent et compriment l’air. Cette méthode assure une compression efficace et un débit d’air constant.

Bien qu’il existe des compresseurs à vis en version sans huile, chez Airpress, nous avons opté pour des compresseurs à vis lubrifiés en raison de leur durabilité. L’huile utilisée dans ces compresseurs assure la lubrification, l’étanchéité et le refroidissement des rotors, contribuant ainsi à une longue durée de vie de l’équipement. Pour garantir la qualité de l’air comprimé, il est recommandé d’intégrer des systèmes de filtration adaptés pour éliminer les particules d’huile, d’eau et de poussière, assurant ainsi un air propre conforme aux exigences spécifiques de chaque application.

​Les compresseurs d’air peuvent être conçus avec plusieurs étages de compression, allant jusqu’à quatre étages, pour atteindre des pressions plus élevées et améliorer l’efficacité énergétique. Chez Airpress, nous proposons des compresseurs à un ou deux étages, adaptés à diverses applications. Dans les compresseurs monoétagés, l’air est comprimé en une seule étape. Les cylindres et pistons ont généralement le même diamètre, et la compression s’effectue dans la chambre du bloc. Ce type de compresseur est souvent utilisé pour des applications nécessitant une pression modérée et une utilisation intermittente. Les compresseurs biétagés, quant à eux, réalisent la compression en deux étapes distinctes. L’air d’admission est d’abord pré-comprimé dans un cylindre de basse pression à environ 3 à 4 bars. Ensuite, cet air pré-comprimé est acheminé vers le deuxième étage, où il est comprimé à nouveau pour atteindre la pression nominale du compresseur, généralement comprise entre 8 et 14 bars.

Pour exprimer le niveau de compression de l’air, on utilise l’unité de bar. Et en fonction du compresseur, le nombre de bars varie entre 7 et 14. Il est fréquent que les compresseurs avec une pression maximale comprise entre 7 à 10 bars n’aient qu’un seul niveau de compression.

Comment fonctionne un compresseur à vis ?

Un compresseur à vis utilise deux rotors à vis imbriqués pour comprimer l’air. Lorsque ces rotors tournent en sens opposé, l’air est aspiré dans les espaces formés entre les rotors et le carter du compresseur. Au fur et à mesure de la rotation, ces espaces se réduisent, comprimant ainsi l’air qui est ensuite expulsé à haute pression. Ce processus de compression continue assure un rendement élevé et une stabilité opérationnelle, ce qui rend les compresseurs à vis particulièrement adaptés aux applications industrielles nécessitant un fonctionnement ininterrompu. Pour en apprendre plus, consultez notre article de blog Compresseur d’air à vis : à quoi faire attention lors du choix.

Comment fonctionne un compresseur lubrifié à l’huile ?

Dans un compresseur d’huile, l’huile joue un rôle essentiel en tant que lubrifiant pour minimiser les frictions, refroidir les composants et améliorer l’efficacité de la compression. L’huile scelle également les espaces de travail, augmentant ainsi l’efficacité de la compression. Après la compression, l’air passe par un système de filtration qui sépare l’huile restante avant que l’air comprimé n’entre dans le système pneumatique.

Comment fonctionne un compresseur sans huile ?

Un compresseur sans huile fonctionne sans utiliser d’huile pour la lubrification. Il utilise des matériaux spéciaux résistants au frottement tels que les revêtements en Téflon ou les roulements en céramique. Ce type de compresseur produit de l’air propre, ce qui le rend idéal pour des applications sensibles où la qualité de l’air est essentielle, comme dans les industries alimentaires, pharmaceutiques et médicales.

Dans le choix et l’entretien d’un compresseur, la question de la lubrification à l’huile est essentielle. Comme mentionné précédemment, dans un compresseur sans huile, la pompe est sans huile et donc aucun de ces composants n’est lubrifié tout au long de la durée de vie. En revanche, un compresseur lubrifié à l’huile utilise cette dernière pour réduire les frictions, refroidir les composants et sceller les espaces de travail, améliorant ainsi l’efficacité de la compression.

L’huile joue donc un rôle essentiel en préservant les performances du compresseur et en protégeant les composants internes contre l’usure excessive. De plus, elle aide à lutter contre les agressions extérieures, comme l’ammoniac présent dans certaines environnements agricoles, qui pourraient endommager le compresseur. Cependant, malgré les segments présents sur le piston qui séparent l’huile de l’air, il est possible que de fines particules d’huile se mélangent à l’air comprimé.

C’est pourquoi, en fonction de l’application, il peut être judicieux d’opter pour un compresseur sans huile ou d’ajouter des filtres dans le système de compression pour éliminer les traces d’huile. De plus, l’utilisation d’une huile pour compresseur agréée pour l’agroalimentaire peut être recommandée dans certaines industries sensibles. Il est également crucial d’effectuer des vidanges régulières de l’huile, adaptées à votre utilisation, pour assurer la longévité et l’efficacité du compresseur.

On parle souvent lors de l’évocation des caractéristiques d’un compresseur, de pression maximale et de pression de service. Si la première est la valeur nominale maximale que le compresseur est capable en pression, il est aussi important de connaître la pression de service. La pression de service, ou encore la pression d’enclenchement, d’un compresseur est la pression toujours présente et disponible dans un compresseur après le premier cycle de compresseur. Autrement dit, lorsque le compresseur atteint une pression en dessous de cette valeur (généralement de 2 bars inférieurs à la pression maximale) le compresseur va lancer un nouveau cycle de compression afin d’atteindre la pression maximale à nouveau. La pression de service est aussi utilisée avec les outils pneumatiques, désignant la pression recommandée pour faire fonctionner de manière optimale l’outil.

De ce fait, la pression de service peut être amenée à changer en fonction de l’outil utilisé. Il est donc essentiel pour l’utilisateur de pouvoir régler la pression à la valeur souhaitée. C’est à ce moment-là que le régulateur de pression entre en jeu. Toujours relié à un manomètre, il permet de régler facilement la pression de service qui sera à la sortie du compresseur, juste après le régulateur. Ainsi le régulateur permet d’utiliser l’air comprimé par le compresseur à différentes pressions que celle maximale.

Course du starter : le piston s’abaisse, aspire de l’air et du carburant (avec le diesel, seul l’air est aspiré, tandis que l’injection de carburant se produit lorsque le piston approche de son point mort haut). La vanne d’entrée s’ouvre tandis que la vanne de sortie est fermée ;

Course de compression : Le piston se déplace vers le haut en comprimant le mélange air-carburant. Les deux vannes sont fermées. Lorsque le piston approche du point mort haut, la bougie s’allume. Dans les moteurs diesel, l’allumage se produit automatiquement en comprimant le mélange air-carburant à une pression très élevée.

Course de travail : En raison de l’explosion du mélange air-carburant dans la chambre de combustion, le piston est poussé vers son point mort inférieur et l’énergie générée lors de la combustion est transférée par le piston et la bielle au vilebrequin. Les deux vannes sont fermées ;

Course d’échappement : La soupape d’échappement s’ouvre et les gaz d’échappement sont expulsés du cylindre par le piston qui revient au point mort haut.