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"Perfectionnements apportés aux compresseurs ou pompes cen- trifuges".
L'invention est relative aux compresseurs ou pom- pes centrifuges.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces machines telles que leur capacité volumétrique soit fortement augmen- tée par rapport à leurs dimensions et à leur rendement et qu'en plus leur construction soit simplifiée et leur fabri- cation rendue plus aisée.
Bien que l'objet de l'invention soit décrit com- me s'appliquent à la compression de l'air, il peut être uti- lisé pour d'autres fluides.
Divers dispositifs ont été proposés jusqu'ici
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pour améliorer les compresseurs centrifuges. Pour un com- pres seur avec entrées bilatérales dans lesquelles sont é- tablies des aubes de uida,e qui se trouvent dans le pro- longement des aubes radiales-axiales du compresseur, on a déjà proposa d'avoir recours à des ailettes de guidage fixes pour les entrées et qui dirigent l'air admis suivent une direction sensiblement axiale afin que l'on puisse augmen- ter la vitesse linéaire des aubes de guidage avec le rayon.
A cet e@fet, une sorte de tourbillon forcé doit être formé pour leiuel la vitesse de turbulence augmente avec le rayon.
Cn a également proposé d'utiliser des ailettes de guidage fixes, établies aux entrées et lui servent à diriger un cou- rant radial vers l'intérieur (centripète) suivant un trajet spiraloïdal et on a prévu des aubes de uidae rotatives, écartées axialement des bords d'attaque des prolongements axiaux-radiaux des aubades centrifuges.
Pour l'un de ces dispositifs connus il n'a pas été proposé de se servir de prolongements dont les bords d'attaque sont recourbés vers l'avant dans 'e sens de leur rotation, de même que toute suestion concernant l'usage d'aubes de guidage tournantes avec angle d'entrée variable redialement n'a été faite. Lp particularité, que les ailettes fixes doivent produire un effet de tourbillon tel que la vitesse de turbulence varie inversement avec le rayon et que les aubes de guidage rota- tives doivent, par conséquent, s'adapter à une telle varia- tion (ainsi qu'à un accroissement de la vitesse linéaire avec le rayon)', paraît donc avoir été ignorée jusqu'ici.
L'invention consista, principalement, à faire comporter aux machines, du genre en question, des ailettes de guidagefixes à l'entrée, de préférence avec un profil constant en section transversale et des angles d'entrée et de sortie constants sur toute leur longueur, ces ailettes étant agencées de manière telle qu'elles puissent provoquer un remous pour le fluide s'écoulant entre-elles et dans le
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même sens de rotation que celui de la roue à aubages de la machine, les dites ailettes de guidage étant suivies, en aval, par un ou plusieurs passages d'admission qui amènent le fluide à des aubes de guidage tournantes constituées par des prolongements des aubages radiaux de ladite roue,
ces prolongements comportant des aubes dont les bords d'attaque ont un pas qui est moindre (c'est-à-dire sont axiaux ou sont presque axiaux) à leurs embases et dont l'angle d'inclinai- son hélicoidal augmente progressivement avec le rayon, le- dit angle, en tout point intermédiaire de l'aube, étant tel que lefluide vienne agir su.r les aubes de guidage suivant un angle d'attaque réduit ou nul aux conditions de fonction- nement normales de telle sorte que la composante de turbu- lence 'de la vitesse du fluide, admis dans la roue et qui résulte des aubes de guidage et de la forme donnée aux pas- sages d'admission, soit inversement proportionnelle au ray= on.
Il y a lieu de tenir compte, non seulement de la compo- sante de turbulence de la vitesse du fluide admis, mais éga- lement de l'accroissement de la vitesse linéaire .avec le rayon pour les aubes de guidage tournantes, L'invention con- vient tout particulièrement à des compresseurs avec entrées bilatérales ayant la forme de passages annulaires et coaxi- aux à l'axe principal du compresseur tout en étant symétri- ques -par rapport au plan de rotation et de symétrie de la roue dudit compresseur.
Quand on se sert d'aubes de 'guidage tournantes qui sont courbées comme celles des aubages de la roue, par rapport au plan axial-radial, il peut être néces- saire, pour des raisons de solidité et des difficultés de fabrication, de laisser leur embase non-courbée et, par con- séquent, une caractéristique subsidiaire de l'invention est que les aubes de guidage tournantes ont un angle d'inclinai- son égal à zéro (c'est-à-dire sont axiales) aux endroits où le rayon est minimum.
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Quand on se sert seulement d'aubes de guidage tournantes, la capacité volumétrique d'une roue, tournant à vitesse élevée, est limités par les conditions que les extrémités libres ou sommets des aubes ne doivent pas ve- nir agir sur le courant relatif avec une vitesse voisine de la vitesse locale du son.
Cette condition limite le ray- on extérieur de l'entrée du compresseur. l'invention envi- sage de se servir d'une combinaison telle d'aubes de quida- ge fixes et tournantes que l'on puisse adopter une grande entrée et que les aubes tournantes rencontrent le fluide admis, pour tous les rayons, avec un angle d'attaque rela- tif, oui est réduit ou nul, sans qu'il en résulte une ré- duction importante de la capacité volumétrique. la plus grande efficacité des aubes de uidae à l'entrée, combinée avec l'accroissement important de la capacité volumétrique par rapport aux dimensions, obtenue selon la présente inven- tion, permet d'augmenter considérablement le rendement adia- batique.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
Les fis.l et 2 montrent, respectivement en cou- pe axiale et en coupe selon A-B fig. 1 la pprtie intéressante d'un compresseur, avec des aubes de gurdage typiques, éta- bli selon l'invention.
La roue ou rotor 1 du compresseur porte des au- bages radiaux 2 de part en d'autre de l'Orne 3 établie dans son plan de symétrie et de rotation. La roue tourne dans un carter avec parois latérales 4 et qui, ru coté e l'axe sont recourbées vers l'extérieur en 4A. Les aubades 3 com- portent des prolongements axiaux- 2A. formant des aubes de uidae tournantes et qui sont recourbées de manière telle que l'air entrant axialement subisse une accélération. Par conséquent, ils ont un angle d'inclinaison qui augmente radialement a partir de l'axe de rotation. Les entrées du
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compresseur comportent des passages limités par les parois 5 et 6 faisant partie de la structure fixe.
Les parois 5 font partie intégrante ou sont solidaires des parties 4A du carter. Les parois 6 peuvent faire partie ou être rendues solidaires des paliers supportent la roue 1. Dans les pas- sages annulaires, ainsi formés, on établit une série d'an- neaux 7 en cascade, qui peuvent être constitués en plusieurs parties dans le sens circonférentiel pour faciliter l'assem- blage mais qui forment, en réalité, des ailettes continues délimitant des passages subdivisés pour diriger l'air, admis radialement, suivant une direction axiale, Ces anneaux 7 sont supportés par l'emboîtement d'encoches 7A (fig.2) dans des encoches correspondantes ménagées dans les bords internes d'une série d'ailettes de guidage fixes 8.
Certaines de cel- les-ci sont montrées en coupe sur la fi&.2 et sont fixées aux parois 5 et 6 par d.es rivets ou analogues qui traversent des pattes recourbées 8A de ces ailettes 8. Celles-ci en étant ainsi fixées et en étant nombreuses, par exemple en étant écartées entre-elles de 25 mm environ, supportent con- venablement les anneaux 7 dont ils sont rendus solidaires par l'emboîtement des encoches.
Au bord extérieur ou d'éntrée des ailettes 8, leur direction est radiale par rapport à l'axe de la roue.
Leur bord intérieur ou de sortie fait un angle de 42 (dans ce cas particulier). avec la tangente à un cercle dont le cen- tre se trouve sur ledit axe'. Depuis le bord extérieur au bord intérieur, les ailettes 8 sont recourbées suivant un arc de cercle. Les bords de chaque ailette 8 sont parallèles à l'axe. Les ailettes,,de chaque côté de la roue, sont orien- tées dans le marne sens que celui de la rotation de cette roue indiquée par une flèche (fig.2).
L'air, admis dans le compresseur et dévié par les ailettes, quitte celles-ci avec une composante de.turbulence.
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Tout en continuant a former un remous, cet nir traverse les passades, délimités par les arois 5 et 6, et passe en- tre les anneaux 7 de sorte qu'il reçoit ainsi une composan- te axiale qui donne à son mouvement résultent une allure générale hélicoïdale.
La forme des ailettes, c'est-à-dire leur coude et leur courbure, est telle qu'elle satisfasse à la condi- tion que la composante de turbulence de la vitesse de l'air doit être inversement proportionnelle au rayon. Un exposé général de conditions similaires se trouve dans le brevet Grande-Bretagne n 511 278.les partiesde guidage et tour- nantes 2A, de la roue, ont leurs bords d'attaque 2B orientés suivant des angles tels que, pour tous les rayons, ils vien- nent en contact avec le courant relatif avec un angle d'at- taque réduit ou nul pour les conditions de fonctionnement ncrmal en ce 'lui concerne le remous formé dans ce courent avant qu'il n'atteigne les bords 2B.
Bour l'exemple montré, pour lequel les aubes de guidage 2A sont constituées par des s prolongements curviligne des aubages 2 de la roue et pour lequel il est nécessaire, peur des raisons de solidité, de laisser les embases 2C des aubes 2A sans courbure, le moment angulaire produit par les ailettes fixes 8 ayant une valeur telle que la composante de turbulence de la vitesse soit éale à ou ;eu différente de la vitesse des aubes pour une valeur du rayon égale à celui del'embase à l'entrée.
Le courant relatif dans la roue, à l'endroit de l'embase, est donc sensiblement axial et la condition d'un en:..,le relatif d'attaque, réduit ou nul, pour les aubes de guidage tournantes, est satisfaite même @ l 'endroit où se trouve leur embase et où les aubes ne sont donc pas courbées ainsi que pour les autres parties de ces aubes.
On peut admettre qu'avec la disposition, telle
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que décrite, un compresseur à entrées bilatérales peut avoir une valeur du Q/ égale à 1,17 pour un taux de compression ND3 d'environ 2,5 et égale à environ 0,4 pour un taux de compres- sion d'environ 5, Q étant la capacité d'air frais en pieds cubes par seconde, N la vitesse angulaire en tours par secon- de, et D le diamètre de la roue en pieds. On obtient ainsi une valeur de 60% supérieure à celle réalisée avec des com- presseurs qui ne sont pas établis selon l'invention et sans que l'on constate des difficultés de compressibilité à l'en- trée.
L'invention convient tout particulièrement à des machines du genre de celles décrites dans les brevets Gran- de-Bretagne n 456.980; 461.887 et 471.368 pour lesquels il est très important d'obtenir une capacité volumétrique aussi grande que possible, par rapport à leurs dimensions et à leur poids.
Il est à noter que la condition désirée de la variation de la vitesse de turbulence, en raison inverse de celle du rayon, peut être obtenue à l'aide d'ailettes analogues aux ailettes 8 mais dont les bords font un cer- tain angle avec l'axe de la roue, en les tordant de manière que les angles d'incidence varient le long de ces ailettes.
Hais si l'on rend les bords des ailettes parallèles audit axe et si les passages font dévier la direction générale du courant depuis un sens centripète vers un sens axial, elles peuvent avoir une section constante sur toute leur longueur ce qui est, évidemment, un grand avantage. Pour cette raison on a indiqué cette réalisation comme étant cel- le à laquelle on donne la préférence mais sans exclure les autres.