Éléments clés : Compresseurs pour la réfrigération

Système de réfrigération à cylindre d'ammoniac Frick monté sur un châssis de machine à vapeur verticale existant, 1882.

Suite au succès initial des machines frigorifiques de De La Vergne et de la société Ice and Cold Machine Co. de Charles Ball, plusieurs autres entreprises se lancèrent rapidement dans le développement et la fabrication de compresseurs frigorifiques. La plus importante d'entre elles était la Frick Company, un fabricant bien établi de machines à vapeur et de machines agricoles basé à Waynesboro, en Pennsylvanie, fondé par George Frick en 1853.

Le département frigorifique de la Frick Company a vu le jour vers 1881, lorsqu'un certain M. Jariman ou M. Ferguson, de Baltimore (Maryland), soumit à George Frick un plan de machinerie. Des installations furent ensuite construites pour plusieurs clients de cette ville. L'année suivante, M. Ferguson travailla sur un nouveau modèle de compresseur avec un cylindre d'ammoniac destiné à servir de machine frigorifique ; les plans de ce compresseur furent également présentés à M. Frick.

En 1882, Frick fit son entrée 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, elle-même entraînée par une machine à vapeur horizontale à couplage direct, comme illustré sur la figure 1. Frick construisit quelques exemplaires de ces machines pour Ferguson, puis commença à les fabriquer pour son propre compte en 1883. La première machine frigorifique Frick complète, représentée sur la figure 2, comportait deux cylindres d'ammoniac de 305 mm de diamètre et de 406 mm de course, avec un cylindre de vapeur entre eux. Elle fonctionnait à une vitesse de 50 à 55 tr/min et développait une puissance frigorifique de 25 tonnes (une tonne de froid correspond à l'effet de refroidissement obtenu en faisant fondre une tonne de glace toutes les 24 heures). Le succès de ses premiers compresseurs d'ammoniac stimula la demande, et la société Frick développa, au milieu des années 1880, une gamme complète de grandes machines frigorifiques, entraînées par ses nouvelles machines à vapeur Corliss.

Premier compresseur frigorifique Frick .

Vers la même époque, en 1882, la Weiser & Vilter Manufacturing Co. de Milwaukee, dans le Wisconsin, conçut et construisit un compresseur frigorifique horizontal à double effet. Fondée en 1867 par Peter Weiser, la société accueillit Ernst Vilter en 1871 et devint un important fabricant de machines à vapeur au début des années 1880. Weiser avait perçu les avantages d'un compresseur horizontal à double effet à une époque où la quasi-totalité des machines construites étaient des compresseurs verticaux à simple effet. La première machine fut installée à la brasserie Cream City de Milwaukee. Weiser & Vilter connut une croissance rapide grâce à la production de compresseurs frigorifiques à vapeur et de machines à vapeur Corliss pour les fabriques de glace, les laiteries, les brasseries et les industries de la viande et du poisson. Après le rachat des parts de Weiser par les fils de Vilter, la société fut restructurée et devint la Vilter Manufacturing Company. En plus de construire de grandes machines, vers 1889, Vilter a également développé une machine frigorifique « petit modèle » entraînée par une machine à vapeur à tiroir sur le même banc opposé au compresseur, comme illustré sur la figure 3. Ces machines compactes de 80 à 100 tr/min, qui avaient des diamètres de cylindre d'ammoniac de 5 à 8 pouces (127 à 203 mm) et des courses de 8 ou 10 pouces (203 à 254 mm), fournissaient la réfrigération aux petites entreprises.

York a breveté le compresseur à ammoniac composé St. Clair en 1892.

En 1885, W.G. Lock, un ingénieur de Sydney, en Australie, breveta un compresseur compound pour l'ammoniac, composé de deux étages à simple effet, l'un à haute pression et l'autre à basse pression, montés côte à côte. Des brevets couvrant ce principe avaient été délivrés dès 1867, mais la technologie de Lock, utilisée avec une machine fabriquée par la York Manufacturing Co., représentait une avancée majeure. York breveta cette machine sous le nom de St. Clair en 1892 (voir figure 4). La York Manufacturing Co. avait été fondée à York, en Pennsylvanie, en 1874 et avait construit sa première machine à glace pour un client du Mississippi en 1885. En 1897, York avait vendu ou abandonné toutes ses autres gammes de produits, se concentrant exclusivement sur les machines à glace et les équipements frigorifiques, et devenant par la suite un leader dans le domaine des équipements de chauffage, ventilation et climatisation (CVC).

Bien que York, Frick, Vilter, De La Vergne et Ball's Ice and Cold Machine Co. aient été parmi les premiers et les plus importants fabricants de compresseurs frigorifiques, de nombreux autres fabricants ont émergé dans les années 1880 pour répondre à la demande croissante de machines à glace et de réfrigération mécanique dans les brasseries, les abattoirs, les laiteries, les hôtels, les restaurants, les navires à vapeur et bien d'autres entreprises. En 1891, la revue Industrial Refrigeration contenait des publicités d'au moins 30 fabricants américains de machines à glace et de réfrigération.

York a breveté le compresseur à ammoniac composé St. Clair en 1892.

À la fin des années 1890, la demande augmenta pour des compresseurs frigorifiques plus compacts, plus légers et fonctionnant à des vitesses plus élevées, destinés aux systèmes de réfrigération de capacité moyenne pour les hôtels, restaurants, hôpitaux et diverses installations industrielles. L'énergie vapeur n'étant pas toujours disponible, d'autres types d'entraînement furent introduits. Le premier compresseur électrique à courant continu à connexion directe de Frick fut construit au début des années 1900. Ces machines adaptables permirent une large diffusion de la réfrigération mécanique.