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,

Fiche n°22-3 BTS FED Delcourt

- 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.

Fiche n°22-4 BTS FED Delcourt

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.

Fiche n°22-5 BTS FED Delcourt

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.