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Soufflerie ou pompe pour refouler des gaz et liquides.
Cette invention a pour objet une soufflerie ou une pompe pour le refoulement de gaz ou de liquides.
Selon cette invention, l'appareil est construit de façon que le degré de réaction soit bas et dévie à partir de la valeur "zéro". Les gaz ou liquides peuvent être purs ou être également traversés par des corps étrangers, de sorte que de tels appareils sont
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également utilisables par exemple pour des installations de transport.
Par degré de réaction, il faut entendre le rapport de l'élévation de pression produite dans le rotor à la hauteur totale de refoulement du dispositif.
Il existe dans ce domaine des machines qui sont parcourues axialement, coniquement ou radialement et qui travaillent avec des degrés de réaction d'environ 0,6 et plus. Lorsqu'il s'agit de grandes quantités de fluide à refouler à la seconde, des machines à courant de traversée axial ou conique doivent surtout être utilisées. Or, dans ces machines, en raison de l'élé- vation de la pression se produisant dans le rotor ou la roue mobile, les aubes de la roue mobile travaillent dans un courant retardé. Ce courant se détache facile- ment des aubes et conduit alors à de grandes pertes de force. En conséquence, on ne peut pas construire des machines à un seul étage, parcourues par le courant surtout dans le sens axial, pour un travail de fort broyage sous pression.
Par "indice de pression", il faut entendre le rapport de l'élévation de pression totale ¯ de l'ensemble de la machine à la grandeur u2/2.@ (u- vitesse périphérique du rotor sur le diamètre extérieure- accélération due à la gravité. poids spécifique de l'agent refoulé).
Pour obvier aux inconvénients des machines connues, le demandeur a étudié et perfectionné des souffleries axiales et des pompes pour le refoulement de gaz et de liquides comportant un degré de réaction "zéro", dans lesquelles le rotor ou roue mobile est constitué
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sous la forme d'une roue à égale pression c'est-à-dire que la totalité du travail mécanique fourni au rotor ou roue mobile produit seulement une augmentation de la vitesse, mais non pas une élévation de la pression du milieu refoulé. A cause de la suppression du retar- dement du courant, dans lequel le rotor travaille, ces machines ont une grande insensibilité, c'est-à-dire que le courant ne se détache pas aussi facilement des aubes et des parois.
C'est pourquoi on peut atteindre avec elles des indices de pression très élevés et le rendement est extraordinairement élevé même avec ces hauts indices de pression.
Les recherches approfondies du demandeur ont montré que l'on peut construire d'une façon générale des souffleries ou pompes de refoulement de gaz ou de liquides qui sont parcourues non seulement dans la sens axial, mais aussi dans un sens compris entre le sens conique et le sens radial, qui ont un degré de réaction très bas, qui dévie à partir de la valeur "zéro" dans le sens positif ou négatif et même très considérablement dans le sens négatif. Il faut déter- miner le sens et la grandeur de cette déviation pour chaque cas séparé suivant les conditions de fonction- nement particulières.
Par un choix convenable du degré de réaction, on peut, dans des machines de ce genre, sans diminution tout au moins notable du rendement, calculer par exem- ple le nombre des aubes, la profondeur du rotor, la longueur de construction totale, les grandeurs des inter- stices, etc. de façon que ces données correspondent aux
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conditions de fonctionnement posées. Par exemple, si les dimensions de la machine doivent être raccourcies, on passe à un degré de réaction supérieur et il faut alors se résigner à avoir un nombre d'aubes relativement grand, tandis qu'on peut diminuer leur nombre si l'on abaisse le degré de réaction, ce qui fait qu'une usure éventuelle des aubes peut produire des effets moindres de façon correspondante.
On peut également atteindre de plus grandes profondeurs de rotor par abaissement du degré de réaction et ces rotors présentent entre autres l'avan- tage, par rapport aux rotors moins profonds, que l'usure des bords d'entrée et de sortie des aubes par rapport à la surface totale des aubes joue un rôle moindre et qu'en conséquence ces rotors peuvent être utilisés plus longtemps. D'une manière correspondante, d'autres conditions peuvent aussi influencer encore le choix du degré de réaction dans les limites indiquées.
Dans l'ordre des grandeurs indiqué plus haut du degré de réaction et de l'indice de pression, on a toujours envisagé ce qui correspondait au meilleur rendement et aux capacités normales de travail de la machine.
Le dessin annexé illustre schématiquement quelques modes de réalisation de l'idée inventive.
La figure 1 représente une soufflerie parcourue surtout dans le sens axial.
La figure 8 représente à plus grande échelle uhe partie de la figure 1.
La figure 3 est une section de cylindrique dévelop- pée passant par une aube du rotor.
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La figure 4 est une vue semblable d'aubes répar- ties en plusieurs couronnes.
La figure 5 est une soufflerie parcourue sous une forme à peu près conique.
La soufflerie suivant la figure 1 est constituée par un rotor 1, sur lequel les aubes 2 sont montées de façon interchangeable ou à demeure et qui tourne dans un carter 3. Un appareil directeur est disposé dans ce carter; il est constitué par un moyeu 5, garni d'aubes 4, et il est placé soit devant, soit derrière le rotor 1, 2. L'appareil directeur sert à ce que l'agent traversant la soufflerie entre complètement ou à peu près sans torsion dans la chambre 6 formant diffuseur.
La surface méridienne F1 située à la sortie du rotor est alors plus petite que la surface méridienne Fo située à l'entrée du rotor. De ce fait, le moyeu 1 reçoit une forme en ajutage qui conduit à un étrangle- ment avantageux de l'agent qui traverse la soufflerie.
Cet effet d'ajutage se produit surtout lorsque le rapport F1 atteint la valeur d'environ 0,5 ou descend au-dessous.
Dans des machines parcourues axialement construi- tes selon ces principes, dans une section de cylindre quelconque passant par l'aube du rotor, la relation entre l'angle de l'aube Ó , Ó et les surfaces méri- diennes F1, Fo est approximativement représentée par les formules suivantes, voir figures 2 et 3.
F1/Fo cosÓ /cosÓ degré de réaction plus petit que 0
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F1= 1,0 à 1,3. cosÓ
Fo cosÓ degré de réaction de 0,0 à+ 0,25
La longueur de diffuseur L doit être au moins si grande que l'élévation de la pression dans le diffuseur soit égale à la pression dynamique de la vitesse d'en- trée dans le rotor, addition ou déduction faite de la diminution de pression ou de l'élévation de pression qui se produit dans le rotor et le cas échéant dans l'appareil directeur.
Les explications qui précèdent sont applicables pour des machines à indices de pression quelconques.
Dans la portée d'indices de pression relativement bas, allant jusqu'à environ 0,4 ou 0,5, on obtient de ce fait des avantages essentiellement constructifs, notamment en ce qu'on peut utiliser des aubes de tôles courbées simples à la place d'aubes analogues à des étriers de suppprt difficiles à fabriquer. Le cas échéant, à partir de cette limite, l'utilisation de ces principes permet pour la première fois de cons- truire des souffleries ou pompes à un seul étage, parcourues dans le sens axial ou faiblement conique, ayant des indices de pression aussi élevés, qui ont également un rendement élevé et qui n'ont pas pu être construites jusqu'à présent.
Une nouvelle amélioration des conditions de passa- ge du courant est obtenue lorsque les aubes du rotor sont réparties en deux ou plus de deux couronnes sans intercalation d'appareils directeurs (Fig. 4). La courbe A - E tracée partie en traits pleins, partie en traits
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interrompus, correspond à la section d'aube 7 de la figure 3. Selon l'invention, cette aube est par exemple divisée en trois parties 8, 9, 10, de façon que les tronçons de courbe C-D et D-E tracés en traits inter- rompus soient décalés en avant ou en arrière par déplacement parallèle par rapport à la première aile 8, de façon que les points C, D, E soient amenés par exemple en C', D', D", E'.
Cette mesure présente l'avan- tage que les diverses parties d'aubes n'ont pas besoin de dévier si fortement l'agent qui traverse la machine et qu'il n'est par conséquent pas nécessaire de les courber aussi fortement. Le courant ne se détache par conséquent pas aussi facilement sur les diverses parties d'aubes. En outre, par la répartition des aubes, on crée à la place d'un petit nombre de grandes sphères de circulation, un grand nombre de petites sphères de circulation, de sorte qu'on obtient de nouveau, à peu de distance derrière le rotor, un courant égalisé. Les aubes 8,9, 10 peuvent aussi être séparées en direction axiale.
Les aubes ainsi réparties peuvent être arrondies ou effilées sur leurs bords d'entrée et de sortie ainsi que bombées en vue de l'adaptation aux conditions de passage du courant.
Le rôle que le diffuseur a à remplir est d'autant plus important que le degré des réactions desdites machines est plus faible. Lorsque le degré de réaction baisse, en général les pertes au rotor diminuent, tandis que les pertes au diffuseur augmentent. Le meilleur rendement se situe au point où le total des
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pertes au rotor et des pertes au diffuseur est minimum.
Il est, en conséquence, d'une importance toute particu- lière que le diffuseur soit construit avec les pertes les plus réduites possibles. Ce résultat est obtenu selon la présente invention par les deux moyens suivants: ou bien la paroi intérieure 11 du diffuseur reçoit une forme cylindrique en totalité ou tout au moins dans la première moitié, ou bien le rapport du diamètre initial au diamètre d'extrémité de la paroi intérieure du diffuseur reçoit une valeur qui ne dévie pas par trop de 1 vers le haut et vers le bas. Des conditions particulièrement favorables sont obtenues au cas où le rappprt se place entre 0,85 et 1,2.
En outre, il est excellent dans les deux cas que l'appareil conducteur de sortie intercalé en avant du diffuseur proprement dit soit construit de façon que dans cet appareil la vitesse de l'agent refoulé s'élève avec une baisse de pression correspondante. Dans ce cas, la déviation nécessaire de l'agent peut être effectuée derrière le rotor avec des pertes particu- lièrement faibles. En outre, le diffuseur reçoit un meilleur rendement parce qu'il est amené à ce diffuseur un agent plus insensible au point de vue de la technique des courants.
La figure 5 représente une soufflerie parcourue à peu près coniquement, qui est construite selon les mêmes principes que ceux exposés à l'aide des figures 1 à 4. Lorsqu'on utilise les formules indiquées ci- dessus pour le rapport Fi il faut prendre en considé-
F ration que les sections d'aubes n'apparaissent plus,
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représentées par le'dessin, sur un cylindre développé, mais sur une enveloppe de cône développée. S'il ne s'agit pas d'un passage de courant purement conique, la surface développée et étendue du corps de rotation correspondant vient à la place de l'enveloppe conique.
Dans la détermination de l'angle d'aube à choisir pour le degré de réaction de chaque cas, il faut alors prendre encore en considération à chaque fois l'influence des composantesradiales.
Des souffleries ou pompes parcourues par un cou- rant conique ayant un degré de réaction qui ne dévie pas fortement de la valeur 0 présente d'une manière tout à fait générale l'avantage qu'on obtient le résultat recherché avec des interstices plus grossiers, si bien qu'un usinage aussi précis n'est pas nécessaire.
Dans des souffleries ou pompes parcourues par un courant conique vers l'extérieur on obtient avec un courant conique faible déjà des indices de pression et des quantités de refoulement que l'on n'obtient avec des souffleries ou pompes à réaction qu'avec une direction du courant presque radiale, ce qui fait que le diamètre de la machine et par suite la dépense de matière sont maintenus faibles. La direction divergente faiblement conique du courant peut facilement être redressée derrière le rotor pour converger dans une direction à peu près axiale.
Des souffleries parcourues coniquement vers l'in- térieur présentent l'avantage particulier que la machine reçoit derrière le rotor un diamètre très faible, de sorte que dans des applications spéciales, par exemple
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dans les construction navales, cette partie peut être placée à un endroit où la paroi ou le pont doit être percé, de sorte que cette ouverture ainsi percée n'a besoin d'être que très petite. L'utilisation de degrés de réaction négatifs permet dans des machines de ce genre de faire converger le courant dans le rotor ou derrière celui-ci, sans que le courant se détache du moyeu du rotor ou de l'appareil directeur.
REVENDICATIONS
1. Soufflerie ou pompe pour le refoulement de gaz ou de liquides, caractérisée en ce que le degré de réac- tion est bas et dévie à partir de la valeur 0,0.