Compresseur à spirale
Un compresseur à spirale, également appelé compresseur spiro-orbital, est un type de compresseur mécanique destiné à comprimer de l'air ou des fluides réfrigérants[1]. Ces équipements se rencontrent notamment dans des climatisations, des réfrigérateurs, voire la construction automobile et les pompes à vide. Ce principe a été breveté par le français Léon Creux en 1905[2] comme moteur rotatif à vapeur avec deux spirales co-orbitales[3]. Il repose sur deux pales imbriquées qui peuvent être des spirales d'Archimède, des développantes ou des courbes hybrides[4],[5],[6],[7],[8]. L'une des spirales est souvent fixe tandis que l'autre orbite autour de l'axe central sans tourner afin de comprimer des poches de fluide entre les spirales. Le mouvement orbital peut être communiqué par un arbre décentré mais il est indispensable d'empêcher la spirale de tourner sur elle-même. Une autre réalisation du dispositif consiste à faire orbiter les deux spirales de manière synchrone autour d'axes décalés. Les fuites sont évitées à l'aide de joints autour de l'axe, tandis que certains compresseurs à spirale fonctionnent sur le principe des pompes péristaltiques avec une enveloppe interne lubrifiée pour éviter les problèmes d'abrasion entre les surfaces.
- Exemple de compresseur à spirale
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L'air est aspiré par l'entrée extérieure. -
Le déplacement orbital de la spirale pousse l'air vers l'intérieur. -
L'air comprimé est expulsé par la sortie intérieure.
Ce type de compresseurs présente plusieurs avantages. Leur rendement isentropique tend à être meilleur que celui des compresseurs alternatifs lorsqu'ils fonctionnent dans les conditions pour lesquelles ils sont conçus[9] car leur rendement global n'est pas affecté par le fonctionnement d'une valve de sortie, mais cet avantage tend à disparaître lorsqu'ils opèrent à pression élevée. Leur rendement volumique est proche de 100 % car le volume de fluide restant dans le compresseur à la fin de chaque cycle est moindre que celui des compresseurs alternatifs. Ils ont peu de pièces en mouvement et sont par conséquent plus fiables, et permettent des réalisations sensiblement plus compactes[10].
Notes et références[modifier | modifier le code]
- (en) Kenji Ushimaru, « Japanese and American competition in the development of scroll compressors and its impact on the American air conditioning industry » [PDF], sur osti.gov, OSTI (en), (DOI 10.2172/6952508, consulté le ).
- (en) Léon Creux, Brevet U.S. 801182A : Rotary engine, déposé le 26 juin 1905, publié le 3 octobre 1905, sur Google Patents.
- (en) J. W. Bush et W. P. Beagle, « Co-Orbiting Scroll Design and OperationalCharacteristics » [PDF], sur docs.lib.purdue.edu, Université Purdue, (consulté le ).
- (en) Kenji Tojo, Hirokatu Kousokabe, Nobukatsu Arai et Eiji Sato pour Hitachi Ltd, Brevet U.S. 4216661A : Scroll compressor with means for end plate bias and cooled gas return to sealed compressor spaces, déposé le 9 décembre 1977, publié le 12 août 1980, sur Google Patents.
- (en) James C. Tischer et Robert E. Utter pour Chemical Bank New York, Trane International Inc, Brevet U.S. 4522575A : Scroll machine using discharge pressure for axial sealing, déposé le 21 février 1984, publié le 11 juin 1985, sur Google Patents.
- (en) Jean-Luc M. Caillat, Roger C. Weatherston et James W. Bush pour Emerson Climate Technologies Inc, Brevet U.S. 4767293A : Scroll-type machine with axially compliant mounting, déposé le 22 août 1986, publié le 30 août 1988, sur Google Patents.
- (en) Hubert Richardson, Jr. pour Tecumseh Products Co, Brevet U.S. 4875838A : Scroll compressor with orbiting scroll member biased by oil pressure, déposé le 12 mai 1988, publié le 24 octobre 1989, sur Google Patents.
- (en) Shahrokh Etemad, Donald Yannascoli et Michael Hatzikazakis pour Carrier Global Corp, Brevet U.S. 4834633A : Scroll machine with wraps of different thicknesses, déposé le 17 décembre 1986, publié le 30 mai 1989, sur Google Patents.
- (en) John P. Elson, Norbert Kaemmer, Simon Wang et Michael Perevozchikov, « Scroll Technology: An Overview of Past, Presentand Future Developments » [PDF], sur docs.lib.purdue.edu, Université Purdue, 14-17 juillet 2008 (consulté le ).
- (en) Stephen Mraz, « Scanning for Ideas: Air Squared developed world’s smallest continuous-duty scroll compressor », sur machinedesign.com, (consulté le ).
