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Fiche n°22-1 BTS FED Delcourt
LES COMPRESSEURS À VIS
Utiliser pour les grandes puissances frigorifiques dans des lieux
où leur bruit de fonctionnement n’est pas handicapant, ce sont des
compresseurs d’une très grande performance qui présentent des
conditions de fonctionnements et des contraintes d’installation
particulières.
I. Fonctionnement
Voir chapitre IV du cours froid de 1ère
année
Le processus de compression s’effectue en flux continu. Ainsi, les gaz aspirés sont
véhiculés axialement et comprimés dans les interstices entre les profils qui se
réduisent progressivement.
Les gaz comprimés sont refoulés ensuite par une fenêtre de sortie dont la taille et la forme déterminent le
rapport de volume intégré (Vi).
Ce paramètre doit être en relation directe avec le flux de masse et le rapport des pressions de travail afin
d’éviter des pertes de rendements trop importantes par sur ou sous compression.
Un compresseur à vis doit donc être sélectionné en respectant scrupuleusement les conditions de
fonctionnement imposées par le fabricant.
II. Régulation de puissance
a. Régulation à tiroir en continu
La commande de la régulation de puissance
s’effectue par l’intermédiaire d’électrovannes fixées par
bride sur le compresseur et d’un régulateur électronique
3 points.
Le volume d’aspiration est réglé par le déplacement
du tiroir 7.
Quand le tiroir est glissé totalement vers l’extrémité
gauche (côté aspiration donc), tout l’espace de travail
entre les profils est rempli de gaz aspirés. Le
compresseur est à pleine puissance.
Plus le tiroir est poussé vers le côté droit (côté
refoulement donc), plus le volume entre les profils se
réduit, moins on aspire de gaz et donc plus la puissance
frigorifique diminue.
Le tiroir est commandé par le piston hydraulique 4.
Quand la vanne CR4 est ouverte, la pression d’huile
augmente dans la chambre 3. Le tiroir se déplace vers le
côté aspiration et la puissance frigorifique augmente.
Quand la vanne CR1, CR2 ou CR3 est ouverte, la pression, qui agit sur le piston hydraulique décroit. Les
gaz de refoulement 6 poussent le tiroir vers le côté refoulement et la puissance frigorifique diminue.
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À l’arrêt du compresseur, l’électrovanne CR3 est ouverte et la pression dans le cylindre est totalement
évacuée. Le ressort 5 pousse alors le tiroir à l’extrémité de côté refoulement et le compresseur démarre « à
vide ».
La régulation de puissance en continu est
recommandée pour des systèmes avec compresseur
individuel, qui nécessitent une haute précision de
réglage.
Quand la valeur de la commande (pression
d’aspiration, température d’eau…) reste à l’intérieur
de la plage H réglée (zone neutre), il n’y a pas de
modification de la puissance frigorifique et la position
du tiroir reste inchangée.
Si cette valeur dépasse le point haut (Xmax) c’est
que la demande de froid est plus importante.
L’électrovanne CR4 est ouverte durant de courts
intervalles de temps jusqu’à ce que la valeur de la commande revienne à l’intérieur de la plage H. Le tiroir s’est
déplacé vers la gauche et la puissance frigorifique a augmenté.
Lorsque la demande de froid baisse, la valeur de la commande devient inférieure à Xmin. L’électrovanne
CR3 s’ouvre durant de courts intervalles de temps jusqu’à ce que la valeur revienne à l’intérieure de la plage H.
Le tiroir se déplace vers la droite et la puissance frigorifique a diminué.
L’ensemble CR3/CR4 permet une régulation de puissance de 25 à 100 % alors que l’ensemble CR2/CR4
permet une régulation de puissance de 50 à 100 %.
b. Régulation de puissance en étages
Ce type de régulation de puissance est plus
approprié au système de refroidissement indirect
comme les groupes refroidisseur de liquides, mais
aussi pour les installations comportant plusieurs
compresseurs en parallèle.
La commande des vannes magnétiques pour les
différents étages de puissance est représentée ci-
contre.
III. Circuit d’huile
Le circuit d’huile a une très grande importance
pour le bon fonctionnement du compresseur à vis.
En effet l’huile a ici quatre rôles :
- lubrifier,
- faire l’étanchéité entre les vis par film
d’huile,
- participer au système de réduction de
puissance comme on vient de le voir,
- permettre le refroidissement des vapeurs
de refoulement.
a. Composition
Le circuit d’huile doit comporter au minimum
les éléments suivants :
- filtre,
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- contrôleur de débit,
- électrovanne.
La réserve d’huile se trouve dans le séparateur
externe raccordé au coté haute pression. La
différence de pression entre le carter et ce
séparateur permet d’injecter l’huile directement
dans la chambre de compression et vers les
roulements du compresseur.
Comme le R 717 n’est pas soluble avec les
huiles, il est préférable de limiter le départ d’huile
dans les canalisations.
Pour augmenter l’efficacité de la séparation, il
est possible d’adjoindre un séparateur secondaire,
équipé d’une vanne à flotteur, qui renvoie l’huile
récupérée dans la conduite d’aspiration par
intermittence.
b. Refroidissement de l’huile
Le refroidissement additionnel des vapeurs de refoulement est nécessaire en cas de sollicitations thermiques
élevés dépendantes du régime de fonctionnement et du fluide utilisé.
On peut envisager la méthode simple qui consiste en l’injection directe de fluide frigorigène liquide dans le
raccord économiseur existant, mais, en raison de problème de dilution de l’huile, cette technique est limitée aux
puissances frigorifiques les plus faibles.
Par contre, l’emploi d’un refroidisseur d’huile externe fonctionne dans tous les cas de figure permettant un
fonctionnement dans des limites d’application plus étendues avec le meilleur rendement.
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IV. Fonctionnement avec économiseur
La particularité du processus de compression dans
un compresseur à vis rend possible l’ajout d’un
raccord d’aspiration supplémentaire sur le carter des
rotors.
La position est choisie de telle sorte que la phase
d’aspiration soit achevée et qu’une légère élévation
de pression ait déjà eu lieu.
La pression au raccord d’aspiration supplémentaire se situe à un niveau comparable à la pression
intermédiaire des systèmes à deux étages de compression.
Il est alors possible de prévoir,
comme pour ces systèmes, un circuit de
sous-refroidissement ce qui permet une
augmentation sensible de la puissance
frigorifique avec une augmentation de la
puissance absorbée du moteur électrique
limitée.
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V. Compresseurs à vis en parallèle
Documents Bitzer
Pour de plus grandes précisions, lire impérativement la documentation technique fourni par le
fabricant des compresseurs sélectionnés.