Pierres angulaires de la compression : compresseurs rotatifs à palettes coulissantes

Par Norm Shade17 juillet 2023

Après les compresseurs alternatifs, les compresseurs à palettes coulissantes, également appelés compresseurs à palettes rotatives, sont l'un des types de compresseurs les plus anciens. La première description connue d'une pompe à palettes coulissantes se trouve dans un livre de l'ingénieur italien Agostino Ramelli, écrit en 1588.

La pompe à palettes rotatives a été brevetée le 16 juin 1874 par Charles C. Barnes, un ingénieur de Sackville, Nouveau-Brunswick, Canada qui est généralement reconnu pour avoir inventé la conception moderne. Les compresseurs et les pompes à palettes sont produits depuis le début des années 1900, et un certain nombre d'entreprises les ont produits par milliers.

Le compresseur à palettes utilise le mouvement centrifuge pour comprimer l'air ou d'autres gaz. Le rotor cylindrique est situé de manière excentrique dans un boîtier fixe, de sorte qu'il soit le plus proche de l'alésage du boîtier cylindrique au niveau de l'orifice de décharge et le plus éloigné de celui-ci au niveau de l'orifice d'entrée.

Le boîtier a une grande entrée et une sortie ou un orifice de décharge comparativement plus petit. Le rotor excentrique comporte plusieurs fentes radiales, chacune étant équipée d'une pale ou d'une aube à ressort. Les aubes sont en acier ou en fibres synthétiques. Les ressorts et la force centrifuge poussent les extrémités extérieures des aubes contre l'alésage du boîtier pour garantir une fuite de gaz minimale entre les aubes adjacentes.

Selon l'application, les machines peuvent être lubrifiées ou non. Si le compresseur est lubrifié à l'huile, il y aura une fine couche d'huile entre les aubes et le boîtier qui contribue également à empêcher les fuites de gaz au-delà des extrémités des aubes pendant le fonctionnement.

L'espace entre les aubes adjacentes forme une poche. Lorsque le rotor excentrique tourne dans l'alésage du boîtier cylindrique, chaque aube est déplacée dans sa fente radiale dans le rotor. Cela diminue progressivement le volume de la poche entre les aubes adjacentes à mesure qu'elles tournent de l'entrée vers la sortie.

La diminution de volume augmente la pression du gaz piégé. La résistance des aubes et le taux de fuite au-delà des extrémités des aubes limitent la pression différentielle à travers une aube. Par conséquent, les compresseurs à rapport de pression plus élevé nécessitent plus d’aubes. Un compresseur rotatif à palettes mono-étagé typique a un rapport de pression de 5:1, avec certains modèles haute pression pouvant atteindre 7:1 ou 8:1. Plus le nombre d'aubes est grand, plus la différence de pression entre les espaces adjacents autour du rotor est faible.

Les applications à rapport de pression élevé peuvent nécessiter jusqu'à 20 ou 30 aubes. La plupart des compresseurs à palettes rotatives sont limités à des pressions de 150 psig (10,3 bars) ou moins. Bien qu’ils soient légers et polyvalents, leur efficacité est faible par rapport aux compresseurs alternatifs. La technologie des palettes rotatives et coulissantes a été appliquée à la compression de l'air et du gaz, aux services de vide, au pompage de liquides et au transfert de solides en vrac.

Blackmer a été l'une des premières entreprises à développer des machines à palettes coulissantes. Avant le début du 20e siècle, une pompe rotative était généralement considérée comme une « pompe à engrenages », composée principalement de deux engrenages engrenés qui emprisonnaient le liquide entre les dents de l'engrenage et le boîtier de la pompe, créant de petites cavités d'étanchéité qui transportaient le fluide lors de sa rotation. , forçant le liquide à sortir de l'autre côté.

Mais en 1899, RM Blackmer a proposé une conception de pompe à palettes qui constituait un changement important par rapport au principe de la pompe à engrenages. Contrairement au débit d'une pompe à engrenages qui diminue régulièrement à mesure que les dents de l'engrenage s'usent, la perte d'une pompe à palettes est pratiquement négligeable. Au fur et à mesure que les aubes s'usent au niveau de leurs extrémités, elles s'éloignent simplement des fentes du rotor pour s'auto-ajuster et maintenir le débit d'origine. Blackmer n'aurait pas pu choisir un meilleur moment pour inventer ce type ingénieux de pompe.

L’avènement de l’automobile donnait au pays une nouvelle soif d’essence et de pétrole. L'industrie pétrolière se développait à pas de géant et la jeune entreprise était prête à se développer avec elle. La pompe à palettes de Blackmer a donné naissance à une famille de centaines de modèles de pompes différents. La société Blackmer a été fondée à Petoskey, Michigan et a déménagé à son emplacement actuel à Grand Rapids, Michigan en 1925.