Pierres angulaires de la compression : compresseurs à vis Frick

Par Norm Shade28 septembre 2022

George Frick, un génie de l'ingénierie né en 1826, fut un pionnier dans le développement de machines électriques facilitant le travail des hommes et des animaux. Ayant débuté à Waynesboro, en Pennsylvanie, en 1853, Frick se retrouva une décennie plus tard à mi-chemin entre les batailles cruciales de la guerre civile d'Antietam et de Gettysburg. Son usine a été soumise à de nombreux raids confédérés et a été fermée pendant un mois lorsque Waynesboro a été occupée par les forces confédérées menant à la bataille de Gettysburg.

Mais après la guerre, Frick prospéra en construisant des machines à vapeur, des batteuses à grains et des scieries. Ses moteurs de traction portables et automoteurs furent parmi les premiers aux États-Unis, suivis par les moteurs à vapeur Corliss d'une puissance allant jusqu'à 5 000 ch (3 729 kW).

En 1882, Frick entra dans le domaine des machines frigorifiques en construisant un cylindre de compresseur d'ammoniac monté sur le châssis d'une machine à vapeur verticale existante. La Frick Company a été constituée en 1883 et George a pris sa retraite en 1886, après 43 ans de développement de l'entreprise industrielle. Sa devise : « Assurez-vous d'avoir raison ; alors faites-le vite ! », a défini l'entrée de Frick sur le marché en développement des compresseurs frigorifiques.

Le succès de ses premiers compresseurs d'ammoniac stimula la demande et la société Frick développa au milieu des années 1880 toute une gamme de grandes machines frigorifiques, entraînées par les nouvelles machines à vapeur Frick Corliss. En 1896, Frick construit la plus grande machine frigorifique du monde. Le géant de 30 pieds (9,14 m) de haut mesurait 50 pieds (15,2 m) de long, nécessitant un train de 15 wagons pour l'expédier en morceaux de Waynesboro à Armor à Kansas City, Missouri. À la fin des années 1890, Frick anticipait une demande de systèmes de réfrigération de plus petite taille, avec des pièces plus légères fonctionnant à des vitesses plus élevées, pour des systèmes de réfrigération de capacité modérée destinés aux hôtels, restaurants, hôpitaux et diverses installations industrielles. Comme la puissance de la vapeur n’était pas toujours disponible, d’autres méthodes d’entraînement des compresseurs furent introduites.

Les lourds compresseurs horizontaux à vitesse lente ont été remplacés par des machines de type J, adaptées à un entraînement par moteur synchrone direct. Des machines verticales à CO2 de type fermé ont également été développées, mais ont été rapidement remplacées par des compresseurs au fréon-12 au début des années 1930. Des groupes frigorifiques basse pression et des machines plus lourdes ont été produits par dizaines de milliers. Au cours des années suivantes, Frick a joué un rôle de premier plan dans de nombreux types de systèmes de réfrigération et de refroidissement commerciaux, industriels et de bâtiments, en élargissant sa gamme pour inclure un compresseur à 9 cylindres.

Cependant, alors que les moteurs à combustion interne supplantaient l'activité des moteurs à vapeur de Frick au début du XXe siècle, une nouvelle technologie de compresseur apparut qui allait bientôt menacer la position de leader de Frick dans le domaine de la réfrigération. En 1964, la société suédoise SRM avait développé une version de son compresseur rotatif à vis breveté spécifiquement pour les applications de réfrigération, et à la fin des années 1960, plusieurs titulaires de licence SRM avaient produit plus de 1 000 compresseurs à vis de réfrigération.

Finalement, en 1980, Frick obtient une licence SRM et entreprend de développer ses propres compresseurs à vis. Pour contrer la concurrence d’autres entreprises fabriquant déjà des vis, Frick a développé d’importantes caractéristiques différenciatrices qui ne pouvaient être qualifiées à l’époque que d’« idées radicales ». Frick a également été le premier à construire tous ses compresseurs à vis avec des roulements antifriction, ce qui a permis à la grande majorité de ses machines d'être utilisées sans pompes à huile. Mais la caractéristique la plus révolutionnaire révélée sur le premier compresseur rotatif à vis Frick en 1982 était l'inclusion de deux glissières dans le boîtier du compresseur qui pouvaient être déplacées axialement le long de la maille du rotor pour permettre un contrôle continu de la capacité et de l'indice de volume (Vi ). L'adaptation du Vi au rapport de pression du système a éliminé les pénalités de puissance associées à la sous-compression ou à la surcompression typique d'un compresseur à vis. Pour tirer davantage parti de cet avantage concurrentiel, Frick a développé un système de contrôle sur PC qui ajuste automatiquement les vannes à tiroir à commande hydraulique pour optimiser les performances à mesure que les conditions de fonctionnement changent.