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"REGLAGE ET PREVENTION DU POMPAGE DES COMPRESSEURS AXIAUX"
L'invention a pour but le réglage et en même temps la prévention du pompage de compresseurs axiaux. Comme on le sait, la caractéristique de puissance des compresseurs axiaux a une allure foncièrement différente de celle des compresseurs radiaux. On peut comparer les caractéristiques des deux genres de compresseurs en examinant la Fig. 1 du dessin annexé, où les courbes en trait plein sont relatives au compresseur axial, et les courbes en trait interrompu, au compresseur radial.
Tandis que, à débit-volume (v) croissant et à
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pression (p) décroissante, la puissance absorbée (Lr) augmente en règle générale dans le compresseur radial, elle diminue rapidement (La) dans le compresseur axial. En outre, la limite de pompage (2a) se trouve, pour le compresseur axial, beau-coup plus près du point de fonctionnement normal (1), c'est- à-dire que lorsque le débit-volume décroit, le compresseur axial commence bien plus tôt à travailler de façon instable, en marne temps qu'il absorbe une puissance supérieure à celle qui correspond au point normal 1. Cette propriété serait dans beaucoup de cas nuisible si pour les charges partielles on réglait le compresseur axial de la manière connue jusqu'ici pour le compresseur radial.
En admettant le même mode de réglage, un exemple fera voir la différence.
Supposons que, pour le travail dans la zone instable, en vue d'obtenir un débit stable on fasse échapper à l'atmosphère une partie de la quantité d'air qui a traversé le compresseur. Le compresseur radial absorbe une puissance Lr et le compresseur axial une puissance La beaucoup plus grande, mais il donne, il est vrai, une pression plus forte Pa.
Si l'on n'a pas besoin de cette pression Pa, il serait par exemple bien préférable de ne pas laisser le compresseur monter sur la courbe débit-volume, mais de lui faire échapper déjà à l'air libre, à partir du point de fonctionnement normal 1, la différence entre le point 1 et le point 3 correspondant à la demande réelle de l'appareil consommateur, de sorte qu'à pression restant constante, la puissance puisse être maintenue à la valeur L'a qui est bien encore toujours plus grande que celle Lr du compresseur radial, lequel ne coinmence à échapper à l'atmosphère qu'à partir du point de pompage 2r. Mais un tel réglage a l'avantage de réaliser, en même temps qu'il empêche le pompage, un réglage à puissance
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constante, de sorte qu'il permet de remplir deux fonctions avec un seul et même organe de réglage.
Cet avantage au point de vue de la technique du,- réglage est obtenu par la présente invention. En effet, si l'on fait passer, de façon connue en soi, l'air provenant de l'échappement dans une turbine de détente, on peut récupérer une partie du traie, il de compression, de sorte que la puissance résultante ne soit plus que L"a, qui, en particulier aux faibles volumes, est plus faible que celle (Lr) du compresseur radial avec échappement ordinaire, et que, en même temps que le pompage se trouve empêché, la pression se trouve aussi maintenue constante, sans organes de réglage supplémentaires et sans l'emploi d'un réglage de vitesse.
On peut encore faire usage de cette propriété dans une plus ample mesure, par exemple dans le travail à pression réglable (Fig. 2). S'il s'agit par exemple de reporter le point de fonctionnement 1 au point 3 avec pression et volume réduits, il faudrait, avec le compresseur radial, diminuer la vitesse en conséquence et, au cas où le point 3 se trouverait déjà dans la zone instable, faire échapper à l'air libre la différence entre le point de pompage et ce point 3. Dans le cas présent, c'est-à-dire suivant l'invention, on fait travailler le compresseur axial au point 2 dont la pression est égale à celle du point mobile 3.
Bien que dès lors le compresseur travaille avec un débit-volume beaucoup plus grand, la puissance tombe de 1' à 2' grâce à la caractéristique propre du compresseur axial ; donc, même à vitesse constante, on atteint un résultat analogue à celui que donne le réglage de vitesse. Afin que la quantité relativement grande à v qu'on laissa s'échapper, ne soit pas perdue, on lui fait subir une détente dans une turbine de récupération, ce qui pour le
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point 3, réduit la puissance de 2' à 3'.
Le mode de réglage proposé peut s'appliquer pour tous réglages, tels que à pression constante, à volume constant, à allure pression-volume constamment parabolique, etc..
Dans tous les cas, la turbine de récupération sert d'organe de réglage et le pompage est en même temps évité. Ceci sera montré à la lumière de quelques exemples :
Fig. 3 - Réglage à volume constant 1-3.
Pour 3, le compresseur travaille au point 2 avec la puissance 2'. On fait s'échapper 4 v (2-3) en passant par la turbine, avec la puissance 3'. En agissant à la main sur les organes de réglage, on peut régler de la manière habituelle à tout volume voulu, par exemple au volume par le point 4 correspondant à une puissance absorbée 4' et à l'échappement d'une quantité à v (2-4).
Fig. 4 - Réglage à pression constante 1-2 ou 3-4.
Le compresseur travaille aux points 1 ou 3 en absorbant une puissance 1'-2' ou 3'-4' et en laissant s'échapper une quantité # v (1-2) ou A v-(3-4) respectivement. Le passage de la pression (1-2) à la pression (3-4) s'obtient de nouveau à la main à la manière habituelle. Le pompage est également évité dans tous les cas et sans organes auxiliaires spéciaux, le compresseur travaillant en effet toujours avec le volume maximum do la pression considérée.
Fig. 5 : autre genre de réglage serait par exemple un réglage à allure constamment parabolique de la pression (1-3) ou par exemple, passant par 4 comme indiqué en pointillé.
Dans ce cas, les soupapes des tuyères de la turbine de récupération devraient être mises de manière connue sous la dépendance de la pression et du volume. Point 3: Le compresseur travaille en 2, la turbine est traversée par le volume # v
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(2-3), la puissance absorbée est 3'. Le long de la courbe de réglage 1-3, l'air est rejeté à l'atmosphère à travers la turbine de récupération. En réglant à la main, on peut réaliser toute autre parabole voulue, par exemple celle qui passe par 4; il passe alors par la turbine une quantité d'air plus grande en conséquence, et le pompage se trouve en même temps évité.
Ce mode de réglage est donc extrêmement simple, et même à vitesse constante, grâce au fait que la caractéristique de puissance est fortement tombante, à peu près aussi écono- mique que le réglage par la vitesse, surtout si l'on tient compte en même temps des pertes de réglage liées au changement de vitesse de la machine qui entraîne le compresseur. Il rend superflu des mesures spéciales pour prévenir le pompage, du fait que le compresseur débite dans tous les cas le plein volume le long de la caractéristique pression-volume.
La Fig. 6 montre schématiquement un exemple de réalisation. Le compresseur axial a, dont la conduite d'aspiration est h et la conduite de refoulement, c, est disposé sur le même arbre qu'une turbine de détente d. De la conduite de refoulement c part une dérivation e alimentant la turbine par l'intermédiaire d'un organe de réglage g. L'air qui a travaillé dans la turbine s'échappe par la conduite f.