compresseur d'hélium

L'hélium (He) est un gaz inerte de masse moléculaire extrêmement faible. Gaz rare stratégique, il est largement utilisé dans les industries de haute technologie et de précision. Sa densité est extrêmement faible (seulement 0,1785 kg/m³ dans les conditions normales), et ses points d'ébullition et de réaction sont également extrêmement bas (environ -268,93 °C et -267,9 °C, respectivement). Il possède par ailleurs une bonne conductivité thermique. Surtout, son indice adiabatique (rapport des chaleurs spécifiques) est très élevé, ce qui entraîne une forte élévation de température lors de la compression. Ceci constitue un défi majeur pour la conception et la régulation thermique des compresseurs.

COMPRESSEUR À DIAPHRAGME

COMPRESSEUR À PISTON

Avantages du compresseur à membrane à hélium :

01

100 % sans huile et pureté optimale préservée :

Le compresseur à membrane utilise une membrane métallique pour isoler physiquement et complètement l'huile hydraulique du gaz comprimé, éliminant ainsi toute lubrification du cylindre. Cette caractéristique garantit que l'hélium n'est contaminé par aucune huile pendant la compression, maintenant une pureté ultra-élevée supérieure à 99,999 %, répondant ainsi pleinement aux exigences de propreté rigoureuses des secteurs des semi-conducteurs, de la recherche scientifique et du médical.
02

Joint statique sans fuite et résistance à la haute pression :

Le gaz est confiné dans la chambre formée par le diaphragme et la culasse, une structure à étanchéité statique qui empêche toute fuite de gaz. Ceci est essentiel pour éviter le gaspillage d'hélium, un gaz précieux. Par ailleurs, ce type de compresseur offre un taux de compression élevé en un seul étage, lui permettant d'atteindre des pressions de refoulement de 50 MPa, voire plus avec un nombre réduit d'étages. Il est donc particulièrement adapté au remplissage et au transport d'hélium haute pression.

Points clés de conception pour un compresseur à membrane d'hélium :

01

Contrôler strictement le taux de compression à un étage et améliorer le refroidissement :

Compte tenu de l'indice adiabatique élevé de l'hélium et de l'importante élévation de température lors de la compression, la conception doit impérativement contrôler le taux de compression à chaque étage afin d'éviter des températures de refoulement excessives susceptibles d'affecter la stabilité de l'équipement et la durée de vie du diaphragme. Un système de refroidissement intermédiaire et final efficace (refroidi par eau ou par air forcé) doit être mis en place pour rendre le processus de compression aussi isotherme que possible et ainsi maîtriser efficacement l'élévation de température.
02

Utiliser des matériaux compatibles et un traitement de haute propreté :

Tous les composants en contact avec l'hélium doivent être fabriqués dans des matériaux compatibles, tels que l'acier inoxydable de haute qualité (par exemple, 304, 316L). Lors de la fabrication et de l'assemblage, ces composants doivent subir des opérations rigoureuses de dégraissage, de nettoyage et de séchage afin d'éliminer toute source potentielle de contamination et de garantir la pureté initiale du gaz.
03

Configurer plusieurs systèmes de surveillance de la sécurité et de la pureté :

Un dispositif de surveillance et d'alarme en cas de rupture de la membrane doit être installé afin de déclencher immédiatement une alarme en cas de défaillance, empêchant ainsi le mélange huile-gaz. Le système doit être équipé de soupapes de sécurité à chaque étage pour la protection contre les surpressions.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Professeur

Compresseur à diaphragme à hélium de type Z

Modèle G70Z/G95Z/G110Z/G130Z	Course du piston 70 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 10 kN à 30 kN
Pression de refoulement maximale 70 MPa	Plage de débit 1~500 Nm³/h	Puissance du moteur 2,2 kW à 30 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau/refroidissement par air

Modèle G70V/G95V/G130V	Course du piston 70 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 10 kN à 30 kN
Pression de refoulement maximale 50 MPa	Plage de débit 1 à 200 Nm³/h	Puissance du moteur 2,2 kW à 30 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Compresseur à membrane d'hélium sans huile

Modèle G110L/G130L	Course du piston 110 mm ~ 130 mm	Force maximale du piston 20 kN~40 kN
Pression de refoulement maximale 100 MPa	Plage de débit 10 à 1000 Nm³/h	Puissance du moteur 7,5 kW à 90 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Modèle G110D/G130D/G150D/ G180D/G182D/G210D	Course du piston 110 mm ~ 210 mm	Force maximale du piston 20 kN ~ 160 kN
Pression de refoulement maximale 100 MPa	Plage de débit 30 à 2000 Nm³/h	Puissance du moteur 22 kW ~ 200 kW
Vitesse du vilebrequin 420 tr/min	Méthode de refroidissement Refroidissement par eau / Refroidissement par air

Compresseur à membrane

AVEC

Course du piston 70 mm

Débit (Nm3/h)

Pression d'entrée (barg)

Pression de sortie (barg)

Non.	Modèle	eau de refroidissement	Couler	Pression d'entrée	Pression de sortie	Dimensions L×l×H	Poids	Puissance du moteur
Non.	Modèle	(L/h)	(Nm³/h)	(MPa)	(MPa)	(≈mm)	(≈kg)	(kW)
1	GZ-2/3	500	2	Atmosphérique	0,3	1200×700×1100	0	2.2
2	GZ-5/0,5-10	500	5	0,05	1	1400×740×1240	650	2.2
3	GZ-5/13-200	500	5	1.3	20	1500×760×1200	750	4
4	GV-8/8-160	500	8	0,8	16	1310×686×580	800	3
5	GV-10/8-160	500	10	0,8~0,7	16	1200×600×1100	800	4
6	GV-10/8-220	1000	10	0,8	22	1330×740×1080	800	11
7	GL-10/160	1000	10	Atmosphérique	16	2200×1200×1300	3000	7,5
8	GL-25/15	1000	25	Atmosphérique	1.5	2200×1200×1300	3000	7,5
9	GL-20/12-160	1000	20	1.2	16	2200×1200×1300	3000	7,5
10	GD-120/4-80	3000	120	0,4	8	3000×1600×1400	4000	30
11	GD-130/0,98-11	3000	130	0,098	1.1	3000×1800×1600	4000	30
12	GD-150/2-20	4000	150	0,2	2	3000×1800×1600	3800	37

Les dimensions et le poids de l'équipement sont donnés à titre indicatif uniquement, et la conception finale prévaudra.

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ÉTUDE DE CAS

Russie
ÉTATS-UNIS
Espagne
Kazakhstan

Avantages du compresseur alternatif à hélium :

01

Large plage d'adaptabilité et d'économie en matière de débit et de pression :

Les compresseurs alternatifs peuvent gérer une large gamme de débits, des plus faibles aux plus importants (par exemple, de 100 à 50 000 Nm³/h), avec des pressions de refoulement pouvant atteindre plus de 20 MPa. Ils offrent ainsi une grande flexibilité pour la récupération et le traitement de l'hélium dans des unités de différentes tailles. Ce type de compresseur bénéficie d'une technologie éprouvée, de coûts d'acquisition et de maintenance relativement faibles et d'une rentabilité accrue.
02

Rendement volumétrique et fiabilité élevés :

Sa conception à mouvement alternatif offre un rendement volumétrique élevé, permettant une distribution efficace du gaz. Éprouvée par une longue expérience en exploitation industrielle, elle est stable, fiable et hautement contrôlable, ce qui la rend particulièrement adaptée aux applications industrielles exigeant un fonctionnement continu et stable.

Points clés de conception d'un compresseur alternatif à hélium :

01

Priorités principales : contrôle de l’élévation de température et conception de la scène :

La maîtrise de la compression de l'hélium est essentielle pour relever le défi posé par son indice adiabatique élevé. La conception doit calculer et limiter avec précision le taux de compression à un étage. Une compression multi-étages, associée à des refroidisseurs intermédiaires à haut rendement, est généralement nécessaire pour contrôler rigoureusement la température de refoulement finale dans la plage admissible (par exemple, ≤ 150 °C), évitant ainsi la carbonisation de l'huile de lubrification (en cas de lubrification à l'huile) ou la dégradation des performances des matériaux autolubrifiants (en l'absence d'huile).
02

Structure de lubrification sans huile et étanchéité haute performance :

Pour garantir la pureté de l'hélium, il est préférable d'opter pour une lubrification sans huile. Le cylindre, les segments de piston et les segments de guidage doivent être en matériaux autolubrifiants, comme le PTFE chargé. Compte tenu de la taille moléculaire extrêmement réduite de l'hélium et de sa forte propension aux fuites, la conception du joint d'étanchéité de la tige de piston est cruciale. Des joints labyrinthes ou des systèmes d'étanchéité à tampon d'azote peuvent être nécessaires pour minimiser les fuites de gaz de procédé.
03

Intégration du système et suppression des pulsations :

Des réservoirs tampons d'entrée et de sortie correctement dimensionnés doivent être installés afin d'absorber et de réduire efficacement les pulsations de pression inhérentes au compresseur alternatif, garantissant ainsi le fonctionnement stable des procédés en aval et la précision des instruments de mesure. L'ensemble du système doit être équipé de dispositifs de sécurité complets de température et de pression, et une ventilation adéquate doit être assurée dans les zones susceptibles de présenter des fuites d'hélium.

Certificat

SÉLECTION DU MODÈLE

Type Z

Type V/W

Type M

Type D

course du piston 80 mm, 95 mm	Force du piston 10 kN à 25 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 1/2
Vitesse du vilebrequin 740 tr/min, 980 tr/min	Pouvoir 7,5 kW - 55 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

course du piston 92 mm ~ 120 mm	Force du piston 25 kN~65 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 2/3/4
Vitesse du vilebrequin 740 tr/min, 980 tr/min	Pouvoir 15 kW - 220 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

course du piston 92 mm ~ 315 mm	Force du piston 45 kN ~ 660 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 4
Vitesse du vilebrequin 300 tr/min ~ 980 tr/min	Pouvoir 160 kW - 3000 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

course du piston 92 mm ~ 315 mm	Force du piston 25 kN ~ 200 kN
Nombre d'étages de compression 1/2/3/4	Nombre de groupes de cylindres 2
Vitesse du vilebrequin 300 tr/min ~ 980 tr/min	Pouvoir 30 kW - 1000 kW
Mode de conduite moteur électrique, moteur diesel, moteur à gaz naturel

AVEC

Type vertical

DANS

Sans huile / F : Refroidi par air

1.5

Débit volumique réel (m3/min)

Pression d'entrée (barg)

Pression de sortie (barg)

N° de série	Modèle	Couler	Pression d'entrée	Pression de sortie	Puissance du moteur
N° de série	Modèle	(Nm³/h)	(Mpa)	(MPa)	(kW)
1	ZW-1.5/1-12	180	0,1	1.2	22
2	ZW-1.4/2-40	250	0,2	4	37
3	ZW-1.3/4-25	340	0,4	2.5	37
4	VW-15/0,5-3	1200	0,05	0,3	75
5	VW-9.7/1-10	1100	0,1	1	110
6	VW-7.2/1-22	800	0,1	2.2	132
7	DW-0,5/20-200	600	2	20	110
8	DW-3.8/10-45	2300	1	4.5	185
9	DW-11/4-20	3000	0,4	2	250
10	MW-7/2-150	16984	0,2	15	280
11	MW-5/20-160	1500	2	16	710
12	MW-20/10-45	8000	1	4.5	1000