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Auteur(s)
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Georges VRINAT : Ingénieur du Conservatoire national des arts et métiers et de l'Institut français du froid industriel - Membre de l'Association française du froid – Expert frigoriste
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les compresseurs frigorifiques ont été créés dans le milieu du XIX e siècle par les ingénieurs qui travaillaient sur les machines à vapeur alors en plein essor [4]Échangeurs de chaleur – Dimensionnement thermique.. Des besoins frigorifiques, jusqu'alors satisfaits par la glace naturelle récoltée sur les lacs et les montagnes, réclamaient des productions supérieures pour la fabrication de la bière et le transport des denrées fraiches d'est en ouest des USA par exemple. À partir de cette époque, que l'on peut situer au début de 1900, l'industrie frigorifique a pris son essor. Le premier congrès international du froid à Paris en 1908 en témoigne. Des constructeurs, de plus en plus nombreux et inventifs, ont alors développé des machines qui peu à peu s'éloignèrent des lourds moteurs à vapeur monocylindriques horizontaux et qui, au cours des décennies, se perfectionnèrent s'allégèrent et se diversifièrent pour s'adapter à tous les fluides frigorigènes disponibles.
Depuis cette époque leur développement s'est poursuivi et, progressivement, de nouveaux types de compresseurs sont apparus tels que les hélicoïdes et les spirales. Leurs rendements vont en s'améliorant grâce aux études poussées supportées par l'informatique. Leur développement n'est peut-être pas achevé, et peut être que d'autres systèmes viendront les remplacer [5]Échangeurs de chaleur – Intensification des échanges thermiques. [6]Échangeurs de chaleur – Problème de fonctionnement.. Ces machines, associées à de nouveaux échangeurs au sein de circuits performants, comme on le verra dans les dossiers suivants [BE 9 742] [BE 9 743] et [BE 9 744] , demeurent actuellement le moyen le plus sûr et le plus simple pour produire du froid dans les meilleures conditions techniques et économiques.
Dans le dossier “Pour en savoir plus”, le lecteur trouvera les références bibliographiques, la normalisation, la réglementation, les constructeurs-fournisseurs-distributeurs et les données économiques.
Par ailleurs, le lecteur se reportera utilement aux articles Ventilateurs. Compresseurs [BM 4 500] [BM 4 501] et Compresseurs volumétriques [B 4 220] dans le traité Génie mécanique.
Les principaux types de compresseurs utilisés dans les circuits frigorifiques apparaissent dans le tableau 1, avec leurs principales applications. Ils se différencient des autres compresseurs de gaz par un certain nombre de particularités propres à l'utilisation de différents fluides frigorigènes.
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Compresseurs centrifuges
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3. Compresseur à spirales, ou spiro-orbital (scroll)
Le compresseur à spirales, encore appelé d'origine « scroll » [16], a été inventé et breveté aux États-Unis en 1905 par le Français Léon Creux, puis développé aux États-Unis au cours des années 1970. Ses premières applications furent dans le domaine de la petite climatisation (faible puissance), en particulier par le groupe DWM-Copeland, puis dans le domaine de la climatisation par la société Trane. Les principaux constructeurs de ce type de compresseur sont notés dans le tableau 5.
3.1 Fonction compression
Le compresseur (figure 29) possède deux spirales emboîtées l'une dans l'autre : la spirale supérieure où se trouve l'orifice de refoulement est fixe, tandis que la spirale inférieure est animée d'un mouvement orbital (cette dernière ne tourne pas). L'aspiration s'effectue en deux points diamétralement opposés de la périphérie du système, alors que le refoulement est assuré par l'orifice situé au centre de la spirale fixe.
On peut assimiler le comportement de ce compresseur à celui d'un compresseur à vis.
Le fonctionnement est illustré par le diagramme de la figure 30 :
-
admission : lors du déplacement de la spirale intérieure, deux poches de gaz se forment puis se referment, emprisonnant ainsi le fluide frigorigène ;
-
compression : le mouvement de la spirale entraîne les gaz vers la partie centrale, le volume occupé se réduit et les gaz sont comprimés ;
-
refoulement : les gaz comprimés sont évacués à travers l'orifice de refoulement.
On remarque que, lors d'un cycle complet, les trois phases (admission, compression, refoulement) s'effectuent simultanément et d'une façon symétrique en un mouvement continu, ce qui constitue la caractéristique essentielle de cette machine et lui confère ainsi des variations de couple plus faibles que celles d'un compresseur à piston (§ ...
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ANNEXES
- 1 Données statistiques et économiques
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2 À lire également dans nos bases
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3 Sources bibliographiques
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4 Outils logiciels (liste non exhaustive)
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5 Événement
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6 Normes et standards
- 6.1 Normes internationales ISO
- 6.2 Normes européennes EN 6.2.1 Partie 1 : exigences de base, définitions, classification et critères de choix
- 6.3 Normes d'essais françaises NF
6.2.2 Partie 2 : conception, construction, essais, marquage et documentation
6.2.3 Partie 3 : installation in situ et protection des personnes
6.2.4 Partie 4 : fonctionnement, maintenance, réparation et récupération
- 7 Réglementation
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