Capisaldi della Compressione: compressori a vite di Frick

Di Norm Shade28 settembre 2022

George Frick, un genio dell'ingegneria nato nel 1826, fu un pioniere nello sviluppo di macchine elettriche che facilitarono il lavoro di uomini e animali. Dopo aver iniziato a Waynesboro, in Pennsylvania nel 1853, un decennio dopo Frick si trovò a metà strada tra le cruciali battaglie della Guerra Civile di Antietam e Gettysburg. Il suo stabilimento fu sottoposto a numerose incursioni confederate e fu chiuso per un mese quando Waynesboro fu occupato dalle forze confederate che portarono alla battaglia di Gettysburg.

Ma dopo la guerra, Frick prosperò costruendo motori a vapore, trebbiatrici per grano e segherie. I suoi motori di trazione portatili e semoventi furono tra i primi negli Stati Uniti e furono seguiti dai motori a vapore Corliss di dimensioni fino a 5.000 CV (3.729 kW).

Nel 1882 Frick entrò nel campo delle macchine frigorifere costruendo un cilindro per compressore per ammoniaca montato sul telaio di un motore a vapore verticale esistente. La Frick Company fu costituita nel 1883 e George si ritirò nel 1886, dopo 43 anni di costruzione dell'azienda industriale. Il suo motto: “Assicurati di avere ragione; allora fallo velocemente!”, ha definito l'ingresso di Frick nel mercato in via di sviluppo dei compressori di refrigerazione.

Il successo dei suoi primi compressori per ammoniaca stimolò la domanda e, a metà degli anni 1880, la Frick Company sviluppò un'intera linea di grandi macchine frigorifere, azionate dai nuovi motori a vapore Frick Corliss. Nel 1896 Frick costruì la più grande macchina frigorifera del mondo. Il gigante alto 9,14 m misurava 15,2 m di lunghezza e richiedeva un treno di 15 vagoni per spedirlo in pezzi da Waynesboro ad Armor a Kansas City, Missouri. Verso la fine del 1890, Frick anticipò la richiesta di dimensioni più piccole, con parti più leggere funzionanti a velocità più elevate, per sistemi di refrigerazione di capacità moderata per servire hotel, ristoranti, ospedali e vari impianti industriali. Poiché la potenza del vapore non era sempre disponibile, furono introdotti altri metodi per azionare i compressori.

I pesanti compressori orizzontali a bassa velocità furono sostituiti dalle macchine di tipo J, adattate per l'azionamento diretto del motore sincrono. Furono sviluppate anche macchine verticali a CO2 di tipo chiuso, ma furono presto sostituite dai compressori Freon-12 all'inizio degli anni '30. Le unità di refrigerazione a bassa pressione Frick e le macchine più pesanti furono prodotte a decine di migliaia. Negli anni successivi Frick ha svolto un ruolo di primo piano in molti tipi di sistemi di refrigerazione e raffreddamento commerciali, industriali ed edili, estendendo la sua linea per includere un compressore a 9 cilindri.

Tuttavia, proprio quando i motori a combustione interna sostituirono il business dei motori a vapore di Frick nella prima parte del ventesimo secolo, emerse una nuova tecnologia di compressione che avrebbe presto minacciato la posizione di leadership di Frick nel settore della refrigerazione. Nel 1964, la società svedese SRM aveva sviluppato una versione del compressore rotativo a vite brevettato specificatamente per applicazioni di refrigerazione e alla fine degli anni '60 diversi licenziatari SRM avevano prodotto più di 1000 compressori a vite per refrigerazione.

Infine, nel 1980, Frick ottenne una licenza SRM e iniziò a sviluppare i propri compressori a vite. Per contrastare la concorrenza di altre aziende che già producevano viti, Frick sviluppò alcune importanti caratteristiche di differenziazione che all’epoca potevano essere definite solo “idee radicali”. Frick è stata anche la prima a costruire tutti i suoi compressori a vite con cuscinetti antifrizione, cosa che ha permesso di utilizzare la stragrande maggioranza delle sue macchine senza pompe dell'olio. Ma la caratteristica più rivoluzionaria rivelata sul primo compressore rotativo a vite Frick nel 1982 fu l’inclusione di due slitte nell’alloggiamento del compressore che potevano essere spostate assialmente lungo la rete del rotore per fornire un controllo continuo sia della capacità che dell’indice di volume (Vi ). L'abbinamento del Vi al rapporto di pressione del sistema ha eliminato le penalità di potenza associate alla sotto o sovra compressione tipica dei compressori a vite. Per sfruttare ulteriormente questo vantaggio competitivo, Frick ha sviluppato un sistema di controllo basato su PC che regolava automaticamente le valvole a cassetto azionate idraulicamente per ottimizzare le prestazioni al variare delle condizioni operative.