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La présente invention concerne une pompe à gaz à anneau liquide du type à multiple étage.
Si des pompes à gaz à anneau liquide doivent fonctionner dans des conditions de hautes pressions on les construit alors à plusieurs étages pour obtenir un rendement convenable. Dans ce cas, il est important que les différents étages s'adaptent le plus possible les uns aux autres.
Cette adaptation ne doit pas seulement porter sur le volume de gaz qui varie d'un étage à l'autre, mais elle doit encore se faire de manière que : l'anneau liquide puisse-fournir par son énergie potentielle le travail de compression nécessaire.
Dans les pompes à gaz à anneau liquide du type à plusieurs étages, connue jusqu'ici, les différents étages couplés en série sont à simple effet, c'est-à-dire qu'à chaque tour du rotor l'anneau liquide ne sort qu'une seule fois de l'aubage du rotor et n'y est ramené qu'une fois.
Pour adapter les étages entre eux on emploie alors plusieurs moyens.
Il existe des formes d'exécution où les dimensions de la roue à ailettes principale restent constantes et où l'adaptation des étages n'est assurée que par le changement de la largeur des roues, c'est-à-dire que les étages subséquents reçoivent en raison du plus petit volume de gaz des roues plus étroites, les autres dimensions des roues restant les mêmes dans tous les étages. L'inconvénient de ce système réside dans le fait qu'à mesure que la largeur de la roue diminue, la quantité d'énergie contenue dans l'anneau liquide diminue aussi, de telle sorte que le degré de compression qui peut être atteint dans les étages subséquents devient très faible. De pareilles formes d'exécution ne sont pratiques que lorsqu' elles n'ont pas plus de deux étages, car à partir de trois étages la dépense n'est plus du tout en rapport avec les résultats obtenus.
Dans d'autres types de construction, cet inconvénient est éliminé du fait que pour pouvoir disposer d'une plus grande quantité d'énergie dans l'anneau des étages subséquents on donne aux roues de ceux-ci un plus grand diamètre, mais ces roues doivent alors être très étroites en raison de la concordance des volumes. Cette forme d'exécution offre l'inconvénient d'une part de donner lieu à des pompes d'un poids élevé par suite du grand diamètre des roues et d'autre part de ne pouvoir atteindre qu'un rendement insuffisant par suite des pertes relativement grandes dues à la faible largeur des roues.
Il ne peut être fait usage que très rarement de la possibilité d'adapter l'énergie de l'anneau liquide dans les différents étages à la consommation d'énergie en modifiant l'inclinaison des aubes ou ailettes, car généralement la puissance spécifique a déjà été @ élevé dans le premier étage par un choix approprié de l'inclinaison des aubes, de telle sorte qu'une nouvelle augmentation de la puissance pourrait donner lieu à des difficultées considérables.
Toutes les mesures ci-dessus décrites pour adapter les étages entre eux présentent, comme on le voit, de très grands défauts qui ne peu- vent pas être évités même par la combinaison de plusieurs de ces mesures.
Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients des formes de construction connues jusqu'ici des pompes à gaz à anneau liquide à multiple étage du type à simple effet en utilisant leurs avanta- ges. Suivant l'invention, il est donc proposé de combiner des étages à simple effet avec des étages à double effet, c'est-à-dire des étages où l'anneau liquide exécute pendant un tour de la roue mobile deux fois son mouvement d'oscillation qui le fait sortir de l'aubage de la roue mobile et le ramène de nouveau dans celle-ci. Cette combinaison permet d'utiliser
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entièrement les avantages des deux types de construction.
Des études théoriques dont les résultats ont été confirmés par la pratique ont établi que rapporté à des roues mobiles de même masse le débit d'une pompe dite à double effet n'est pas supzrieure à celui d'une pompe à simple effet, du moins s'il s'agit de souffleries pour des pres- sions allant jusqu'à 15 m. environ de'la colonne d'eau et de pompes à vide et si l'on admet des rendements égaux à la base de la comparaison.
Cette découverte surprenante trouve son explication dans le fait que les vitesses relatives moyennes de l'anneau liquide à oscillations radiales extérieures et intérieures d'une pompe à double effet doivent être plus petites que celles qui se produisent dans une pompe à simple effet, car les pertes de charge par frottement des aubes croissent en fonction de la troisième puissance de la vitesse relative moyenne et sont propôrtion- nelles à la surface mouillée des ailettes. Une pompe à double effet à rendement relativement bon comportera par conséquent, toujours en compa- raison d'une machine correspondante à simple effet, des roues mobiles à ailettes notablement plus courtes et le débit de ce type de machine, rap- porté à l'encombrement de la roue, est relativement petit.
Par contre, au point de vue de la puissance développée par l'anneau liquide la pompe à double effet est supérieure à une pompe à simple effet de même vitesse périphérique car l'impulsion transmise du côté aspiration de la pompe à double effet par la roue mobile à l'anneau liquide comme volant d'énergie et rapportée à la masse de ce volant d'énergie est plus élevée que dans une pompe à simple effet par suite de la sortie rapide du piston liquide sur le court secteur d'aspiration et de la grande augmentation de vitesse résultante dans la direction de la périphérie. On'obtient ainsi, par exem- ple, des compresseurs à anneau d'eau à double effet à étage unique qui pour un rendement remarquable peuvent surmonter des contre-pressions de 3 atm. et davantage.
Toutefois, le poids de ces machines est excessivement élevé par suite du faible coefficient d'utilisation de la roue dans le type à double effet (petits débits par rapport à l'encombrement de la roue mobile), de telle sorte: que la réduction du débit à fournir par la pompe à double effet, en adjoignant en amont une pompe à anneau liquide à simple effet à rendement élevé est avantageuse, attendu qu'elle permet de diminuer le prix de revient de la construction et d'augmenter en même temps le rende- ment de toute l'installation.
Dans le cas demoyennes les deux chambres de travail, s'il s'agit d'étages à double effet, sont, de préférence, couplées en parallèle. Dans les cas de plus hautes pressions, où se produisent de grandes variations de volume, il peut aussi être avantageux de coupler en série'les deux chambres de travail des étages à double effet, la réduction du volume de gaz dans l'étage d'aval pouvant alors être assurée par la réduction du renflement, c'est-à-dire par une configuration appropriée du corps moyen qui ne permet pas à l'anneau de s'éloigner dans une aussi grande mesure de l'ailettage.
Pour de très grandes pressions il peut être avantageux de réunir dans une pompe des étages à simple effet aussi bien que des étages à double effet avec couplage en parallèle des chambres de travail de même que des étages à double effet avec couplage en série des chambres de travail.
Comme les pressions radiales sur l'arbre se compensent par l'emploi d'étages à double effet avec chambres'de travail couplées en parallèles il ne s'exerce'du coté pompe, où sont disposés les étages à double effet, que de faibles efforts sur l'arbre et spécialement sur les coussinets de support, de telle sorte que, dans certains cas, il sera possible d'y prévoir à l'intérieur de la pompe un coussinet de glissement
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graissé par le liquide d'exploitation. Ceci est particulièrement important pour les compresseurs à haute pression, car les boites à garniture d'étan- chéité à haute pression peuvent être supprimées par une telle disposition.
Cet avantage peut être tout particulièrement intéressant dans lespompes où le liquide d'exploitation est constitué par des acides pour lesquels une étanchéité irréprochable de l'orifice de passage de l'arbre est d'une grande importance, mais est très difficile à assurer.
REVENDICATIONS.
1.- Pompe à gaz à anneau liquide à multiple étage, caractérisé en ce que des étages du type à simple effet et des étages du type à double effet sont couplés en série.