Un compresseur à spirale est utilisé dans les systèmes de climatisation et de réfrigération pour comprimer le gaz réfrigérant pour le refroidissement. La conception d’un système de défilement existe depuis le début du 20e siècle, mais les techniques d’usinage de précision n’ont soutenu le développement commercial que dans les années 1970. Un rouleau se compose de deux sections en spirale, une stationnaire et une en orbite circulaire, créant un effet de compression nécessaire à la réfrigération.
Les systèmes de réfrigération nécessitent un compresseur pour fonctionner correctement, car le gaz réfrigérant doit être comprimé, puis détendu pour réduire la pression du gaz. Cette perte de charge, combinée au passage du réfrigérant d’un liquide à une vapeur, abaisse la température du gaz circulant à l’intérieur des serpentins métalliques et assure le refroidissement. Le gaz basse pression retourne ensuite au compresseur et le cycle est répété jusqu’à ce que la température souhaitée soit atteinte.
La conception du compresseur à spirale se compose de deux pièces en spirale ou en spirale, l’une soudée dans le corps du compresseur et l’autre connectée à un moteur électrique. Lorsque le moteur démarre, le rouleau en mouvement tourne dans un mouvement orbital, qui pourrait être décrit comme le mouvement d’une bille à l’intérieur d’une casserole. Le mouvement est circulaire, plutôt qu’un mouvement de va-et-vient trouvé dans les compresseurs alternatifs.
Lorsque la volute tourne autour de la partie fixe, des poches de gaz réfrigérant sont piégées entre les deux parties de la volute. L’entrée de gaz du compresseur à spirale se trouve à l’extérieur de la partie la plus large de la spirale et la sortie haute pression est au centre. Le gaz piégé se déplace autour de la spirale de défilement, se déplaçant dans une zone de plus en plus petite, ce qui entraîne une pression plus élevée. Lorsque le gaz atteint le centre de l’unité à spirales, il est à la pression de refoulement souhaitée et sort du compresseur.
Un compresseur scroll peut être très durable, car il y a peu de pièces mobiles et l’unité n’est pas sujette à certains types de dommages du compresseur. Les compresseurs alternatifs utilisant des pistons peuvent être endommagés si du réfrigérant liquide pénètre, car le liquide ne se comprime pas et peut endommager ou même détruire un compresseur. Un parchemin acceptera du liquide, car la section de défilement mobile n’est pas verrouillée contre la partie fixe et peut se déplacer légèrement si du liquide pénètre. L’effet du liquide sur un compresseur est appelé slugging de liquide et un compresseur à spirale est un bon choix si un slugging est probable.
Les compresseurs alternatifs utilisent des pistons et des cylindres, similaires à un moteur automobile, pour comprimer le gaz réfrigérant. Les pistons ont des anneaux qui scellent les parois du cylindre et permettent à la pression du gaz d’augmenter. À mesure que les segments et les cylindres s’usent, le gaz peut contourner les pistons, ce qui entraîne une baisse du compresseur et une défaillance possible du compresseur. Un compresseur à spirales est scellé par les deux éléments à spirales glissant l’un contre l’autre, et ils maintiennent la compression avec moins de dérivation de gaz. L’efficacité de la compression peut augmenter avec le temps, car la spirale coulissante polira les surfaces du compresseur et améliorera la capacité d’étanchéité.
La plupart des compresseurs doivent être installés dans une orientation spécifique, soit verticalement pour la plupart des compresseurs alternatifs, soit latéralement pour les compresseurs à vis. Depuis la fin du 20e siècle, les fabricants ont le choix de fournir des compresseurs Scroll qui peuvent être montés debout ou sur le côté, permettant une flexibilité dans l’installation d’un client. Le mouvement en orbite des rouleaux entraîne également une réduction des vibrations, ce qui peut en faire un avantage dans les applications où le bruit ou les vibrations doivent être contrôlés.