Construction et fonction du booster de gaz

Pompes de surpression à gaz sont généralement des compresseurs à piston ou à piston. Un surpresseur à simple effet et à un étage est la configuration la plus simple, composée d'un cylindre conçu pour résister à la pression de fonctionnement et d'un piston entraîné d'avant en arrière dans le cylindre. La culasse est équipée d'une alimentation et d'une décharge Ports auxquels les tuyaux ou tuyaux d'alimentation et de décharge sont connectés, avec un clapet anti-retour sur chaque port limitant le débit dans une direction de l'alimentation à la décharge. Lorsque le compresseur est désactivé et que le piston est à l'arrêt, le gaz s'écoulera du tuyau d'admission, à travers le soupape d'admission et dans l'espace entre la culasse et le piston. Si la pression dans le tuyau de sortie est faible, il s'écoulera et ira partout où le tuyau de sortie est connecté. Ce débit s'arrêtera lorsque la pression s'égalisera, en tenant compte de la pression d'ouverture des soupapes.Une fois que le débit s'arrête, le compresseur est activé, et à mesure que le piston recule le long du cylindre, le volume entre la culasse et la couronne du piston augmente, la pression dans le cylindre chute et le gaz s'écoule depuis l'orifice d'admission. Pendant le retour cycle, le piston se déplace vers la culasse, réduisant le volume de l'espace et comprimant le gaz jusqu'à ce que la pression soit suffisante pour surmonter la pression dans la conduite de sortie et la pression d'ouverture de la soupape de sortie. À ce stade, le gaz s'écoulera du cylindre à travers la soupape de sortie et l'orifice.Il restera toujours du gaz comprimé dans le cylindre et l'espace de tête en haut de la course. Le gaz dans cette 'zone morte' se dilate lors de la prochaine course d'admission, et ce n'est qu'après qu'il tombe en dessous de la pression d'alimentation que plus d'air d'alimentation s'écouler dans le cylindre. Le rapport du volume de l'espace du cylindre à l'espace mort lorsque le piston est complètement retiré est le 'taux de compression' du compresseur, également appelé ici le 'rapport de suralimentation'. L'efficacité du compresseur est liée au taux de compression. Lorsque le taux de pression d'alimentation en air est inférieur au taux de suralimentation, le gaz est délivré.Lorsque le rapport de pression d'admission augmente, le volume de refoulement diminue.Lorsqu'il n'y a pas de pression différentielle, le débit commence très près du déplacement, puis diminue régulièrement jusqu'à ce que le rapport de pression atteigne le rapport de suralimentation maximal lorsqu'il n'y a pas de débit effectif.

La compression d'un gaz entraîne une augmentation de la température. La chaleur est principalement évacuée par le gaz comprimé, mais les composants du surpresseur sont également chauffés par contact avec le gaz chaud. Certains surpresseurs sont refroidis par des chemises d'eau ou des ailettes externes pour augmenter le refroidissement par convection du l'air ambiant, mais les modèles plus petits peuvent ne pas avoir du tout d'installations de refroidissement spéciales. Une unité de refroidissement augmenterait l'efficacité, mais serait plus coûteuse à fabriquer.Les surpresseurs utilisés avec de l'oxygène doivent être faits de matériaux compatibles avec l'oxygène et utiliser des lubrifiants compatibles avec l'oxygène pour éviter les incendies.

Configurations

• Simple étape, simple effet : il y a un cylindre de surpression qui met le gaz sous pression dans une direction du mouvement du piston et remplit le cylindre lors de la course de retour.

• Double effet à un étage: Il y a deux cylindres sous pression, qui fonctionnent en alternance, l'un met sous pression et l'autre se gonfle.Chaque cylindre est pressurisé directement à partir de la source de gaz et le gaz délivré par chaque cylindre est mélangé à la sortie. Les cylindres fonctionnent en parallèle et ont le même diamètre d'alésage.

• Double étage, double effet : il y a deux cylindres, fonctionnant alternativement, l'un pressurise le gaz et l'autre le complète, mais le deuxième étage a une ouverture plus petite, remplie de gaz pressurisé par le premier étage, et transporte le gaz pressurisé plus loin. Les étages fonctionnent en série et le gaz les traverse à tour de rôle.

Sources d'énergie

Les surpresseurs à gaz peuvent être entraînés par des moteurs électriques, hydrauliques, pneumatiques basse ou haute pression, ou manuellement par un système de levier.

Air comprimé

Ceux alimentés par de l'air comprimé sont généralement des systèmes d'entraînement linéaires dans lesquels un cylindre entraîne directement un piston de compression, généralement dans un boîtier commun séparé par un ou plusieurs joints. Un entraînement pneumatique à haute pression peut utiliser la même pression que la pression de sortie pour entraîner le piston. , tandis qu'un entraînement à basse pression utilisera un piston de plus grand diamètre pour augmenter la force appliquée.

Air à basse pression

Une disposition courante pour les surpresseurs pneumatiques basse pression est que le piston de surpression est directement relié au piston d'entraînement sur le même axe central. La section transversale du cylindre basse pression est beaucoup plus grande que celle du cylindre haute pression, qui est proportionnel au rapport de pression entre le gaz moteur et le gaz sous pression. Ce type de compresseur à simple effet a un cylindre de suralimentation à une extrémité du cylindre de puissance, et les compresseurs à double effet ont un cylindre de suralimentation à chaque extrémité du cylindre de puissance , avec un piston d'entraînement et un piston de rappel au milieu de la tige de piston à chaque extrémité.Les boosters d'oxygène nécessitent certaines caractéristiques de conception qui peuvent ne pas être nécessaires dans les boosters de gaz moins réactifs.Il est nécessaire de s'assurer que l'air d'entraînement (qui peut ne pas être suffisamment propre pour entrer en contact en toute sécurité avec de l'oxygène à haute pression) ne fuit pas à travers les joints dans le cylindre sous pression, ou que l'oxygène à haute pression ne fuit pas dans le cylindre d'entraînement. peut être réalisé en prévoyant un espace ouvert à l'atmosphère entre les cylindres basse et haute pression, et la tige de piston étant étanche de chaque côté qu'elle traverse l'espace.Tout gaz qui fuit de l'un ou l'autre des cylindres à travers le joint de tige s'échappe sans danger dans l'air ambiant.Un cas particulier d'un compresseur à essence est celui dans lequel le compresseur utilise la même alimentation en gaz qui alimente le compresseur que le gaz à suralimenter. Cette disposition gaspille du gaz et est mieux utilisée pour fournir une petite quantité d'air à haute pression lorsqu'un une grande quantité d'air à basse pression est déjà disponible. Ce système est parfois appelé un surpresseur 'bootstrap'.