<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte à un compresseur radial multi cel- lulaire à un corps et consiste en ce qu'au moins le premier étage comporte une roue mobile ouverte, les autres étages comprenant des roues mobiles fer- mées. En particulier, toutes lep roues mobiles peuvent présenter le même dia- mètre extérieur. De préférence, la butée axiale de l'arbre de rotation est située au voisinage de la roue mobile ouverte du premier étage. Dans les com- presseurs radiaux à roues mobiles ouvertes, les aubes mobiles sont fixées par un bord à un disque ou sont établies d'une pièce avec celui-ci. Le canal d'aubage est limité axialement par le disque, d'une part, et par un élément d'enveloppe fixe, d'autre part.
De telles roues peuvent tourner à des vites- ses périphériques relativement élevées et produisent par conséquent un ac- croissement de pression considérable. La capacité d'absorption maximum de tel- les roues ne dépend pas dans une grande mesure de la section d'entrée la- quelle peut varier dans de larges limites, mais est essentiellement fonction de la section de sortie, étant donné que; pour une vitesse périphérique donnée, et pour des raisons techniques determinées par les vibrations, la lar- geur des aubes ne doit pas dépasser une certaine valeur.
De tels compresseurs radiaux à roues mobiles ouverte, - en particulier lorsqu'ils sont d'une cons- truction multicelluaire, présentent entre autres l'inconvénient de n'offrir qu'une zone d'utilisation très restreinte, c'est-à-dire que la pression décroît rapidement pour une élévation minime du débit et que la limite de pompage est atteinte dès que le débit diminue légèrement. De plus, les roues mobiles ouvertes sont sensibles en ce qui concerne des déplacements axiaux, comme ceux qui se produisent en raison des dilations thermiques inégales. Il s'en- suit qu'ou bien les aubes frottent contre les éléments fixes de l'envelop- pe qui limitent le canal d'aubage, ou bien l'interstice entre ces éléments et les aubes devient si important que les pertes par les interstices font baisser le rendement dans des proportions intolérables.
D'autres part, il serait nécessaire de réduire considérablement le diamètre des roues mobiles dans les derniers étages étant donné qu'en considérant le volume réduit en raison de l'élévation de la pression dans les étages précédents, les aubes deviendraient très étroites si on leur donnait un diamètre important, de sor- te que les pertes par les interstices exerceraient une influence trop con- sidérable. Il est donc impossible de tirer parti de l'élévation maximum de la pression.
Pour cette raison, les compresseurs radiaux multicellulaires sont construits de façon que, pratiquement, tous les étages comportent des roues mobiles fermées. Dans ce cas, les aubes sont réunis d'une part à un disque, qui forme simultanément une limite axiale du canal d'aubage, tandis que 1*au- tre coté de ce canal est limité par un flasque, également solidaire des aubes.
Un tel canal d'aubage ne peut doncplus donner @ieu à des pertes par les inters- tices. Le flasque présente sur son pourtour intérieur un bourrelet dont la nécessité s'impose en premier lieu pour des raisons de résistance mécanique.
Entre ce bourrelet et l'arbre on laisse subsister une section annulaire libre par laquelle le fluide peut arriver dans l'aubage. La vitesse périphérique maximum admissible d'une roue mobile fermée est inférieure à celle, d'une roue ouverte, car les tensions engendrées par la force centrifuge dans le bourrelet du flasque évidé ne doivent pas dépasser une valeur tolérable. Com- me les roues fermées comportent le plus souvent des aubes inclinées vers l'arrière, il convient également de tenir compte des sollicitations à la flexion, qui augmentent avec la vitesse périphérique. Pour cette raison, et à vitesse de rotation égale, une roue mobile fermée, permettant un corfficient d'utilisation optimum, présente un diamètre plus petit qu'une roue ouverte.
La capacité d'absorption maximum d'une roue mobile fermée peut dépendre de la section de sortie étant donné qu'une certaine largeur d'aube admissible, compte tenu des sollicitations à la flexion, ne doit pas être dépassée. Or, la capacité d'absorption maximum dépend en premier lieu de la section d'en- trée annulaire, située entre le bourrelet du flasque et l'arbre.
Cette sec- tion ne peut pas être augmentée à volonté car, d'une part, on ne peut guère envisager une réduction du diamètre de l'arbre, en raison de l'abaissement
<Desc/Clms Page number 2>
de la vitesse de rotation critique qui en résulterait et que, d'autre part une augmentation du diamètre du bourrelet aurait pour effet de soumettre celui-ci à des tensions supplémentaires et de réduire la longueur des aubes,vu le diamètre extérieur limité, de sorte qu'il serait impossible de réaliser un accroissement de pression suffisante,
Comme la capacité d'aspiration d'une roue mobile fermée est limi- tée, et que, par conséquent, le débit du fluide pour un compresseur radial multicellulaire à roues mobiles fermées dépend de la capicité d'absorption du premier étage,
on a tout intérêt à trouver des moyens pour augmenter le débit de tels compresseurs radiaux.
On peut évidemment employer un compresseur plus grand, ou brancher soit deux compresseurs en parallèle, soit un compresseur à basse pression et un compresseur à haute pression, à nombres de tours inégaux, en sé= rie. Or, ceciimplique non seulement un encombrement plus important, mais aussi des frais plus élevés. Il est connu de prévoir au moins dans les premiers étages d'un compresseur radial multicellulaire à double flux des roues mobiles fermées, de sorte que l'on obtient, il est vrai, un plus grand débit de fluide comprimé, mais que, d'autre part, le dédoublement des premiers étages augmente la résistance à l'écoulement, l'encombrement et les frais.
Lorsqu'il s'agit de refouler un double débit par exemple, on doit prévoir au moins les deux premiers étages à double flux, afin que le fluide soit comprimé jusqu'à un degré correspondant à la capacité d'absorption des étages suivants, à simple flux.
L'invention permet d'augmenter le de'bit, tout en évitant les inconvénients précités. Si l'on suppose, aux fins de simplification, un compresseur radial multicellulaire donné à roues mobiles fermées, dont le premier étage est calculé de façon à produire un accroissement de pression adéquat, tout en possédant une capacité d'absorption optimum, on peut augmenter notablement le débit par la prévision, du côté d'amont, dans la même enveloppe, d'un étage à roue mobile ouverte, cette augmentation étant notablement plus importante que celle qui serait obtenue avec un étage d'amontà double flux et à roues mobiles fermées.
Comme la capacité d'absorption d'une roue mobile ouverte peut reorésenter un multiple de celle d'une roue fermée,on peut aisément établir la roue ouverte de telle façon que le fluide comprimé qu'elle refoule présente un volume qui correspond exactement à la capacité d'absorption de l'étage suivant, qui comporte une roue mobile fermée.
Lorsqu'on ne cherche pas à obtenir du compresseur un accroissement de pression supplémentaire,en plus de l'augmentation du débit, l'adjonction de la roue mobile prévue du côté d'amont peut être compensa par la suppression au moins du dernier étage du compresseur. Comme, d'une part une roue mobile ouverte augmente la pression plus fortement qu'une roue fermée de même diamètre et que, d'autre part, les derniers étages d'un compresseur comportent souvent des roues mobiles d'un diamètre plus réduit et produisent donc un accroissement de pression moindre que les premiers étages (car autrement, les aubes deviendraient trop étroites en raison de la réduction de la section de sortie, imposée par la compression), l'adjonction d'un étage à roue mobile ouverte, du côté de l'amont,
peut être compensée dans de nombreux @@@ supression de deux des derniers étages a roue fermée,, ce qui réduit la longeur totale du compresseur. Les étages qui deviennent désormais les derniers peuvent comporter des aubes d'une largeur suffisante, en considéranton le débit accru, cela même lorsqu'on ne réduit pas le diamètre extérieur de ces roues.
Ainsi, tous les étages du compresseur peuvent comporter des roues mobiles ayant le même diamètre extérieur,ce qui représente une simplification considérable, Il est recommandé de disposer la butée axiale de l'arbre du rotor du côté du premier étage.Dans ce cas, les dilatations thermiques inégales dues à réchauffement du compresseur, provoquent des déplacements axiaux extrêmement minimes dans le premier étage, de sorte que la sensibilité susmentionnée d'une roûe mobile ouverte vis-à-vis de tels déplacements ne peut pas pro-
<Desc/Clms Page number 3>
duire ses effets.
De toute façon. on évite ainsi le frottement. des aubes de la roue ouverte contre les éléments d'enveloppe fixes, - ce qui aboutirait à une rupture des aubes, - étant donnéque, dans la disposition envisagée, l'interstice entre les aubes et les éléments de l'enveloppe peut tout au plus s'élargir dans une mesure minime.
Un exemple d'éxécution de l'objet de l'invention, - un compres- seur radial à quatre étages, dont le premier étage comporte une roue mobile ouverte, les trois autres étages comportant des roues mobiles fermées, - se- ra exposé ci-après', en se référant au dessin annexé.
Le fluide pénètre danp le compresseur par le pavillon d'admis- sion 2 formé dans l'enveloppe 1. Ce fluide est dirigé, par le rotor d'ap- point 3, vers le canal d'aubage 4 du premier étage, comportant une roue mo- bile ouverte. Ce canal d'aubage est limité axialement d'une part par le dis- que 5, dont les aubes sont solidaires et, d'autre part, par un élément d'en- veloppe 6. Le fluide pénètre ensuite dans le diffuseur fixe 7, dans lequel une partie de la pression dynamique du -fluide se transforme en une pression statique. Le fluide se dirige ensuite radialement vers l'intérieur à tra- vers le canal de retour 8 faisant corps avec l'enveloppe, subit un nouveau changement de direction et pénètre dans le canal d'aubage 9 du deuxième étage, qui comporte une roue mobile fermée.
Les aubes de cette dernière sont réunies d'une part au disque 10 et d'autre part au flasque 11. La périphé- rie intérieure du flasque 11 est renforcé par un bourrelet 12. Le canal d'au- bage 9 se raccorde à un diffuseur rapporté fixe 13. L s deux étages suivants sont établis d'une manière identique à celle du second étage comportant les éléments 8 à 13. Le fluide quitte le compresseur par le pavillon de sortie 14 qui fait aupsi partie de l'enveloppe 1 et qui peut former un tore ou une volute.
Les disques 5 et 10 sont montés sur l'arbre 15, avec interpo- sition éventuelle de manchons intercalaires servant de pièces d'espacement.
L'arbre 15 est soutenu d'une part au moyen d'un palier radial 17, suppor- té dans le corps de palier 18 et, d'autre part, à l'aide d'un palier radial 19, supporté dans le corpsde palier 20. Le palier radial 19, prévu du côté du premier étage, est muni d'une-butée axiale 21. L'arbre 15 peut être relié à une machine motrice au moyen d'un accouplement 22. L'espace intérieur du compresseur est isolé de l'extérieur à l'aide de garnitures d'étanchéité 23. De plus, on prévoit s'ouvent un piston d'équilibr@ge de poussée 24.
Pour autant que la vitesse de rotation critique permette de prévoir un arbre de grande longueur, on peut réaliser de tels compresseurs avec cinq étages ou plus. La longueur axiale peut encore être légèrement réduite par la suppression de rotor d'appoint 3, que l'on remplacera par une conformation telle des aubes 4 à l'entrée que le fluide se trouve dévié sans à-coup vers le canal d'aubage du premier étage. Le compresseur radial selon l'invention comporte des roues mobiles dans le-ci,elles le fluide est comprimé en se déplaçant en substance dans le sens radial @ Ceci n'exclut pas des composantes axiales, de sorte que l'on peut utiliser des roues à aubes inclinées.
Dans le cas où le volume de fluide débité à l'aide d'une roue mobile ouverte serait encore trop réduit, on peut prévoir un deuxième étage à roue ouverte. Des constructions comportant un nombre de roues ouvertes supérieur à deux seront toutefois réservées aux cas spéciaux.
REVENDICATIONS.
1) Compresseur radial multicellulaire à un corps, caractérisé en ce qu'au moins le premier étage comporte une roue mobile ouverte, les autres étages comportant des roues mobiles fermées.