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" Turbine pour la transformation de la pression d'un fluide en travail ou inversement."
Les avions volant à haute altitude, où l'air est faible pression, doivent être alimentés en air, ou en air carburé, par l'intermédiaire d'un compresseur permettant d'obtenir dans le conduit d'aspiration du moteur, une pression comparable à la pression atmosphérique au sol.
Dans ce cas, l'utilisation des compresseurs centrifuges connus, présente les inconvénients suivants :
1 - La puissance absorbée par le compresseur est importante, du fait que le rendement interne de ces compresseurs centrifuges ne dépasse pas 0,65 à 0,70.
2 - Par suite de ce faible rendement interne, l'air
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carburé est échauffé avant son admission dans les cylindres du moteur. Afin d'évitter les auto-allumages, le taux de compression doit, pour cette raison, être !Imité une valeur relativement faible, pour laquelle le rendement du cycle est mauvais*
3 - Pour obtenir, dans les compresseurs centrifuges connus, un taux de compression convenable par roue, il est nécessaire d'atteindre pour ces roues une vitesse circonférentielle élevée, de l'ordre de 350 mitres-seconde. Pour ne pas être conduit à des dime,n- sions trop importantes pour le rotor, on est ainsi amené, pour atteindre cette vitesse circonférentlalle, à faire tourner les roues une vit sa se angulaire tris élevée.
4 - Le moteur de l'avion tournant à une vitesse bien inférieure à celle qu!. est nécessaire pour le rotoi du compresseurs, il devient Indispensable d'interposer, entre ce moteur et ce compresseur, un train d'engrenages multiplicateurs qui absorbe, par frottement, une énergie importante, et quipeut être cause d'avare.
5 - Tous les organes d'entraînament du rotor et les organes de multiplication tournent 8 grande vitesse et doivent 6tre abondamment lubrifies Les entraînements d'huile dans l'air carburé refoulé dans les cylindres du moteur sont importants . la consommation de lubrifiant est élevée.
La présente invention a pour but de remécier à ces inconvénients.
Elle concerne une turbine pour la transformation de la pression d'un fluide en travail ou inversement, caractérisée par ce que la hauteur manométrique produite ou utilisée par une seule roue est répartie sur un ansemble de plusieurs couronnes concentriques d'aubes mobiles
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et fixes, ces aubes ayant une courcure et une inclinaison telles que la composi.tion de la vitesse circonférentielle périphérique d'un aubage quelconque avec la vitesse relative de sortie du fluide de ce même aubage, donne une résultante telle que l'entrée de ce fluide se trouve correctement assurée dans l'aubage qui.
suit immédiatement le précédent dans le sens d'écoulement de ce fluide, cet écoulement étant centrifuge lorsque la machine transforme du travail en pression (compresseur et pompes à liquides) et centripète lorsque la même machine transforme de la pression en travail (Turbines à Gaz, àVapeur et Hydrauliques ).
Suivant un .mode de réalisation, les aubages mobiles sont disposés sur les deux faces d'un même rotor, ce qui permet d'assurer un travail mécanique élevé pour un encombrement réduit.
Suivant un..autre mode de réalisation de l'invenH on les aubages des deux faces sont parcourues en série et de façon centrifuge par le même flux de fluide, ce qui permet d'obtenir une pression terminale élevée.
Dans ce cas, le débit total du fluide est celui qui correspond à une face seulement de la roue, et le taux de compression ou de détente, c'est-à-dire le rapport des pressions initiale et finale, produitou utilisé par la roue, est égale au produit des rapports correspondants à chacune des faces-
Suivant une variante, les aubages des deux faces sont parcourus en parallèle et de façon centrifuge par deux/flux de fluide, ce qui permet d'obtenir un débit élevé.
Dans ce cas, le débit de fluide est doublé, les deux faces de la roue étant parcouruos chacune pnr un débit propre, la réu'nion des deux débits se faisant à la
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périphé 'Le des aubages extérieur::. La pression du fluide est la 1me sur chaque face de In roue, la long des circonfére, s également éloignées c,e centre.
Suivant une variante de cette dernière réalisation le flux 9 fluide, comprimé par les aubapes de 1s première face du 0tor, croise le flux s'échappant des aubagas de la deuxi9mi face du rotor, en pllssant autour de conduis p13rcourus 1, térleurement par le flux s'échappant des aubages de cette :euxime face du rotor.
L'invention s'étend susi;1 aux caractérlstiqueg cl-Slpr9s écrites, et n leurs dl:7erses combinaisons.
Un turbo-compresseur conforme à l'inventl.on, est reprÓ30r: ,À titre d'exemple sur le densin cl-,joint dans le qu 7 : -La fig. 1 est-,une demi-vue de profil, et demie coupe axi ,e oe l' appareil.
La fig. 2 représente d3ux dem3os-coupes de ce tur:o-co7 oss(3ur, perpencilcil31rement 3 son axe, su'vant les l'.pno L) 1-22 et 8 -G de 113 f i ;. 1.
La fig. 3 représente grande échelle une coupe transe 33! aux 8ubagé'!s et les p8rallélorr,rammes des vtt08ses 1. caractérisent le fonctionnement de l'appareil.
Le ftg, 4 est une vue en coupe d'un mode de fixat to n d 7 Il n, aube.
La fl7. 5 est une vue en coupe d'une rerlgnti de ce mode de 'ixa tion. es rif. 6 nt 7 son- des vues de face, et- en coupa d'un .utr mode de n xat10n de l'aube, conforme p 1'i nvant n.
La fig. 8 est une coupe schématique d'une turbine SU'V8, l'invention, mais comportant les deux flux en p[Ji'811] . turbo-com,.)ress,ir représenté sur les fip;.de
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1 à 3, est monté sur-un arbre moteur 1 qui peut être par exemple L'extrémité de l'arbre du moteur d'un avion. Une roue 2 en alliage léger ou tout autre métal, est calée sur l'arbre moteur 1, au moyen d'une clavette 3 et d'un emmanchement conique. Cet emmanchement conique 4, est combiné à une rondelle 3 maintenue par un écrou de blocage 6, vissé sur l'extrémité de l'arbre 1, et convenablement fre iné.
Un disque 7 en alliage léger, ou tout autre métal est fixé contre la roue 2, par exemple au moyen de vis 8 réparties suivant une circonférence voisine du moyen de la roue 1. Le disque 7 s'appuie contre la roue 2 par des portées d'appui dressées 9 et 10 - et présente de pl.us une gorge circulaire 11 voisine de la circonférence des moyens de fixation 8 et dans laquelle s'emboîte une nervure 12 correspondante de.le roue 2.
Le disque 7 et la roue 2, sont de plus, solidarisés par des emboîtages 13 à nervuras radiales, voisins de la périphérie de. cette roue 2.
On réalise ainsi une fixation concentrique du disque 7 à la roue 2, et un maintien rigoureux de ce disque 7, par rapport à cette roue 2, dans le sens circonférentiel, tout en laissant à ces deux éléments, la possibilité de se dilater séparément l'un par rapport à l'autre, dans les directions radiales.
De disque 7, évidé, à sa partie centrale, est obturé par un bouchon 14 en tôlerie légère, fixé sur les bords de ce disque 7, par exemple au moyen de vis 15. Ce bouchon 14 est profilé suivant un cône dont le profil correspond à la forme de la veine gazeuse l'aspiration de l'appareil. Il sert de plus, masquer l'écrou de serrage 6 servant à la fixation de la roue 2 sur l'arbre 1.
La roue 2' et la disque 7 portent sur leur surface externe, des couronnes d'aubes 16 1-162-163 pour le disque
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7 et 17 72-173 pour le roue 2 dites soubes mobiles Le profil 1 de ces aubes (fig.3) 16 -17 varie a' une cou- 1 1... ronne à l'autre, et suivant les caractéristiques de 1' appa- reil (vissa, débit).
Les aubes 16 17 peuvent être en alliage lé-
1 1... car, la @ ou autre métal. Elles peuvent être obtenuos par découpage transversal de barras laminées à leur pro-
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fil. Dans la longueur de ces éléments découpés sont usinés nos t'tons ronds ou 10pygon13ux si8 suffisamment 10n(:s pour p'3c1Y,.ttre le rivetage des aubes sur la roue 2 ou la disque support 7 (flip-.1).
-ans le cas où les aube3 présentent une certf.Jno longueur, ou si la vitesse de la <fio<i? est importante, ces aubes 1 sont, en outre, maint-enjes litir extrémité tzar ri1Jetop; ce tétons 19 sur les ann ,ux 20 forment frett,-,,,, ( ne; . 5 ) .
Les aubes I61-I71 peuvent également (fie.6 e, 7) être enc.-"rées dans les carnalur:. circulaires 21 de la roue 2, avec interposition des pièces intercalaires 22-22 sur lesquelles les bords de la cannelure 2T sont raba "-us par matage 2.
.Jans le cas des aubes do faible saillie, ces dernJ,3ros peuvent enfin être taillées par fraisage dans 1 m'jsso )/':me de la roue.
.Jar:s tous les cas, les aubes peuvent être frottées i leur extrémité par un anneau rivé, comme Il est repr6:'jnté sur la f i. 5.
.ur une portée cyltnàrtquf1 23 de la roua 2 est
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monté un flaaqua bzz, en t31]1.flJize léger ou tout autro métal, portant sur sa face interne' des nervures radiales 25, venues de fonte ou d'estampage avec ce flasque, ou rapportées par soudure ou brasure.
Le flasque 24 constitue la pièce maîtresse du stator; elle est fixée au bâti 50, ou au carter du moteur : elle peut même faire partie intégrante de ce carter.
Sur la face externe ce ce flasque sont usinées deux portées circulaires 26-27, sur lesquelles vient se fixer un collecteur annulaire de refoulement 28, par exemple en tôlerie légère, qui est raccordé l'aspiration du moteur.
L'étanchéité entre le flasque 24 et la partie cylindrique 23 'de la roue2est réalisée au moyen d'un joint à cannelures 29 du type à pertes de charge.
Le jeu longitudinal de l'ensemble de l'arbre 1 et de la roue 2, par rapport au flasque 24, doit être inférieur au jeu laissé entre les aubes 16 1... 171et la paroi. qui. leur fait face. A cet effet, l'arbre moteur 1 doit être fixé longitudinalement dans le palier le plus voisin de la roue 2, de manière à ce que la dilation de cet arbre 1, à l'aplomb du sta tor, soit la plus réduite possi- ble .
En regard des aubes 171-172 de la roue 2, et s'appuyant sur les nervures radiales 25 du flasque 24, est monté un deuxième flasque 30 en alliage léger ou autre métal.
Ce deuxième flasque 30 du stator est fixé aux nervures radiales, 25, par exemple par des boulons 31 traversant des oeillets 32 venus de fonderie, en saillie sur les nervures 25. de deuxième flasque 30 a une forme légèrement conique. Il porte;des couronnes d'aubes fixes 311-312
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fixées ce mo le sont les aubes mobiles 17 1-172sur la roue 2 et intercalées entre ces aubes mobiles 17 17
Ces aubes fixes 311-312 qui ne subissent pas d'efferts du fait de la force centrifuge,
peuvent être constituées d'un métal moins résistant que celui des aubes mobiles 16 17
Enfin la montage rigoureusement concentrique du
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flasque 3 sur la roue 2 est réalisé au moyen de tétons 32 portés par chaque nervure 25, et s'engageant dans une ra'!nu e circulA1re 33 menacée dans le flasque 30.
Le sta+or est compl.été par un flasque externe 34 en 811i'31:- léger ou antre métal, formant carter du stator, et se 1; nt In périphérie du flasque 24, par exemple par boulon,': en emboîtement concentrique 3.
Ce carter 34 porte, sur sa face Interne, sensiblement o(,r. ndiculairo a l'arbre 1, des couronnes d'aubes fixes 37 37 intercalées entre les couronnes d'aubes 3...
1710,:,1 le f, 1-16.- G -16 3..
Le carter 34 se prolonge par une tubulure axiale ;)8, fi 's=1 30, pour le raccordement de la tubulure d'aspira. tion du r morosseur. es deux aubades fixes, les plus voisins de la périphérie '1 et 3I1, sont fixés par 79s moyens décrits plus haut tels que rivure, aux ailes d 1 unnneau -entre toise profil±' t., À sect:1,on en forme d'T1, et constitué en alliage léger ou 1 tut autre métal. La face cylindrique interne de cet anneau 40, est crousée de cannelures forrrant ,joi.nt n pertes de -herFe, avec la surface cylindrique externe de la roue 2 et 7z disque 7.
'-lune des ailes de l'anneau profilé 40 porte une feuil¯: 1re /+ dans loql1Alle e1::t fixé de façon ft anche un anneau :ollecteur 42 formé de deux parois 42 l -4210 l perpencic' Lsires l'axe, et d'une p8ro cvlindrlque z réunissant extérieurement ces premières. La paroi 42 de
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l'anneau 42 est réunie au flasque 24 du stator par une série de tubes 43 soudés, vissés, ou dudgeonnés dans la paroi. 42 . Ces tubes 43, d'autre part, traversent le flasque
2 24 et présentent une' partie filetée 44 dépassant une surface d'appui plane ménagée sur la face externe du flasque 24 autour de l'orifice de passage. Un :écrou 45 vissé sur la partie filetée'44, et s'appuyant sur la surface plane, assure l'étanchéité de l'assemblage.
Enfin, le carter 34 peut être muni à sa surface extérieure, de nervures 46 formant renforcement et favori.- sant le refroidissement de ce carter.
Le fonctionnement de l'appareil ci.-dessus décrit est le suivant :
Le rotor tournant dans la sens de la floche f (fig.3), on considère une couronne d'aubes mobiles 17 et les couronnes, d'aubes fixes 31 31n situées immédiatement de'part et d'autre de celle-ci.. Les aubes fixes de la couronne intérieure 31 inclinées de façon n à réaliser 1'entrée' correcte du fluide dans les aubes mobiles, formant distributeur.
Les aubes fixes, la couronne extérieure 31n-1 jouant au contraire le rôle de diffuseur pour la couronne d'aubes mobiles 17n, et le rôle de distributeur pour la couronne d'aubes mobiles 17n-1
Chaque, couronne 17 1... d'aubes mobiles produit donc une compression indépendante, l'ensemble des cou- ronnes concentriques 17 1 -17. 2... réalisant, en série les uns avec les autres, des étages successifs de compression (ou de xdétente, si le dispositif fonctionne en moteur.
Le fluide gazeix ainsi aspiré par le conduit axial 38 du'carter, est progressivement comprimé par
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les couronnes loblles 16 n... -I6 3 -I6 ; -I 1 du disque 7, puis, passant entre lus tubes 43, ce fluide est ramené vers l'axe da rotation, sous l'ef'f0t ce in pression, par l'Intervalle outra le premier flasque t1 et lA deuxième fl?.;que 30 du stator, ce fluide étant alors guidé r#idlslor.1<3nt par les nervures e:5. Le fluide passe nicrs par l'onvert,, .;i voisine de l'arbre du deuxÍ9me flasque 3!' et s'en-
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fUJP:C ciLS une direction centrifuge dans les couronnes d'aubes fixe ,l et mobiles 16.
Le fluide subi alors une deuxième série de compros ;rs successives, du fait de 1.>. rotation des couronnes d'au noblles 17 portées par la roue 2. Le fluide comprimé F .'.;'xlmum s'échappe dans le collecteur 2h, en passant dans ., tu bes 43.
Les deux fsces du rotor, constitué par la roue 2 et, à disque 7, sont ainsi utilisées pour réaliser deux cnm-3 s'.ons étalées, s'ajoutant l'une l'antre et permett ' de réaliser une pression terminale élevée.
Au lieu d'ajouter, on série, ces deux compression. u3f;ées, réalisées sur chaque face du rotor, on peut mett e. parallèle ces deux compressions de manière dou zur le dé rit de l'8ppnr"!il, la pression terminale étant cell 'j')1aéa avec les aubes d'une seule face du rotor.
Ge c:. Jresseur deux flux est représente se :ém2ti.quemcnt sur "I r.8. Il comporte essentiellement un stator composé d'un )lecteur d'entrée 51 voisin de l'axe, de deux flasques cnnt .S 5z -5¯ portant les couronnes 0 'AUt. s fixes 371 31 1 l. e d'un 0 ] le c te tl rue sortie 55.
Le rotor est constitué d'une toue :)4 calée sur 1.'ar 55 et préseninf, sur chacune de ses faces, des cour< :3S d'aubes mobiles 161-16" 2... -17-17 1 interca- 168s <1;: e les oouronnen d'aubes fixes 37-7-31-1 du si cr.
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Les deux flux se propagent de part et d'autre de la roue 54,'de façon symétrique et centrifuge.
La puissance absorbée par chacune des phases du compresseur de l'invention est exprimée par :
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W = P ( U 1 cos \( ,1 Uo Vo cos o(o ) P étant le poids de fluide traité par seconde g l'accélération de la pesanteur
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Ulla vitesse d'entreinement à la périphérie de l'aub8f-e mobile V la vitesse absolue du fluide à la sortie de l'aubade mobile Ó1 l'angle que font entre elles, ces deux vitesses, U. la vitesse d'entraînement à l'entrée de l'aubade mobile v. la vitesse absolue du fluide cette entrée, Ó. l'angle que font entre elles les deux vitesses.
On peut se rendre compte, sur la figure 3 que l'inclinaison des aubes mobiles, à l'oufe, en avant du mouvement, a pour effet de donner l'angle une valeur ,supérieureà 90 , donc, d.e donner au terme (Uv. cos une valeur positive.
De même, -la légère inclinaison des aubes mobiles 17n à la sortie, en avant du mouvement, a pour n effet de diminuer.vers zéro la valeur de l'angle Ó1 Le cosinus de cet angle tend vers 1, et la valeur
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du terme U1 V1 cons c(1 augmente en tendant vers le pro- duitu1-v1
La valeur des angles Ó1,Ó1 peut évidemment varier, tout en étant limitée par les considérations d'usinage des aubes.
Le même, la hauteur des aubes, projetée sur un 'rayon, peut également varier, la hauteur de ces aubes et leur pas devant toutefois permettre un guidage conve-
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nable de a veine fluide.
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exemple r,- cnér1 que: On supposa un rotor de 52) m/m do dlem4tro , tournant 2500 tours minute, et possédant' 6 étafas cio oompression sur chacune rie ses faces. Les oncles d sor.t , apposés partant égsux â I55 . Le débit d'air est o suppôt de 1 kg par seconde.
Pour les différentes phasses de compression, 'le trave @ p ,duit est :
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1 na f ...... 150 K g m s (Kl1CJr:r8mms-m9tres-seconde) 2 ,il;]: 1 ...... 200 fi " " ;" il ...... 285 " il n rr 4'- " .. .... 390 " " n il 5 'r 50 fi il Il il 6 '- " ...... 62 fa " Il Il
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sol b '1' te ',RI.. 2.Ifi4 K m pour une face 4.308 1( ç m 7, pour les deux faces ne rouo de compresaeur ordinal ra, <3o même àÍsm0tre r' ir et t intér i.eur, munie d'aubas rai-1 ,ales et touri. r la méme vitesse aurait donné, dans les mêmes conù¯ . n. , une puissance Interne de 500 Kgms par côté de 1'01]', s. t 1000 Kms pour lea àoux f8ces, soit une puissan ce:.' ,;at fois plus petite. rendement du compresseur de l'Invention fi"t de l'-" ,lre ie 0,90.
La puissance interne de 4.308 Qmfi trouv' p:; s haut, correspond, compte tenu de ce rende ment , un- élévation de pression suffisante pour réez 1 l' a.; 'ra !.on d'un moteur tournant à 4.000 M d'altitu >, une pi' sic a é;ale F celle du sol. i 'appareil de l'invention prôssnte aussi les avant' s' ichniqutgs suivants : '- Le r0ndl'Jm'1nt interne do l'Slp8reil 1 est 1,,portant, a' oint 0,90 alors que les compresseurs connus Lut ur. ,'sne Jment voisin de 0,'70. Le rendem0nt n-,6cgniqijo ..." de l'appareil est également élevé du fait de là suppreE!-
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@ sion des engrenages, et de la réduction au minimum des paliers et des,- sur,.faces de frottement.
Le rendement: global de l' appareil de l'invention est pour ces deux..raisons très avantageux.
2 -réchauffement du fluide comprimé est réduit pour les raisons qui justifient l'élévation de rendement,
Dans le cas de.,moteurs d'avions, cet avantage permet des compressions élevées sans risque d'auto-allumage.
3 - La vitesse circonférentielle périphérique du rotor qui, dans.. les compresseurs connus, atteint
3 à 400 mètres seconde, est réduite, dans l'appareil de l'inventon, à 70 mètres environ pour un même résultat.
4 - Cette vitesse réduite permet le calage direct du rotor, en bout d'arbre du moteur, ce qui supprime les engrenages multiplicateurs - réduit l'encombrement et les pertes d'éne.rgie par frottement.
5 - Les entraînements d'huile, sont supprimés, - dans le cas où -le compresseur est calé en bout d'arbre du moteur.
6 - Le. compresseur de l'invention permeten outre, comme les compresseurs centrifuges connus, d'aug- menter le taux de compression totale pour les moyens ordi- naires, tels que l'emploi de plusieurs roues en série, ou l'augmentation de la vitesse cironférentielle par accroîs- sement du diamètre ou de la vitesse de la roue.
L'invention s'étend aux dispositifs décrits, aussi bien s'ils servent comme turbo-compresseurs ou au contraire comme turbine motrice alimentée par un fluide comprimé.
L'invention s'étend aux dispositifs décrits, quel que soit le fluide utilisé, vapeur, gaz parfait, liquide, l'invention est aussi susceptible de nombreuses appli-
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cations et notamment des suivantes :
1 - Turbines à vapeur.
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2 - Rocom.rcssion des vapeurs perdues dans le domaine cela récupéra tion de la chaleur.
3 Compresseurs de irez ou vapeurs dans 1'Indus- trio du froid.
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4 - Compresseurs d'air 'basas et haute )r'(')ssi(m dans ï' r,dustrio de l'air comprimé, et l'aviation.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Turbine for the transformation of the pressure of a fluid into work or vice versa."
Airplanes flying at high altitude, where the air is low pressure, must be supplied with air, or carbureted air, through a compressor making it possible to obtain in the engine suction duct, a comparable pressure at atmospheric pressure on the ground.
In this case, the use of known centrifugal compressors has the following drawbacks:
1 - The power absorbed by the compressor is high, because the internal efficiency of these centrifugal compressors does not exceed 0.65 to 0.70.
2 - As a result of this low internal efficiency, the air
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fuel is heated before its admission into the cylinders of the engine. In order to avoid auto-ignitions, the compression ratio must, for this reason, be! Imitated a relatively low value, for which the cycle efficiency is poor *
3 - To obtain, in known centrifugal compressors, a suitable compression ratio per wheel, it is necessary to achieve for these wheels a high circumferential speed, of the order of 350 miters per second. In order not to be led to dimesions which are too high for the rotor, it is thus necessary, in order to reach this circumferential speed, to make the wheels turn at a very high angle.
4 - The engine of the airplane running at a speed much lower than that !. is necessary for the rotation of the compressors, it becomes essential to interpose, between this motor and this compressor, a multiplier gear train which absorbs, by friction, a significant amount of energy, and which can be the cause of stinginess.
5 - All the rotor drives and the multiplication devices rotate at high speed and must be abundantly lubricated. The drives of oil in the carburized air discharged into the engine cylinders are important. lubricant consumption is high.
The object of the present invention is to overcome these drawbacks.
It relates to a turbine for transforming the pressure of a fluid into work or vice versa, characterized in that the manometric height produced or used by a single impeller is distributed over a set of several concentric rings of mobile blades.
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and fixed, these blades having a curvature and an inclination such that the composi.tion of the peripheral circumferential speed of any blade with the relative speed of the fluid outlet of this same blade, gives a resultant such that the inlet of this blade fluid is correctly ensured in the blading which.
immediately follows the previous one in the direction of flow of this fluid, this flow being centrifugal when the machine transforms work into pressure (compressor and liquid pumps) and centripetal when the same machine transforms pressure into work (Gas Turbines, Steam and Hydraulic).
According to one embodiment, the movable blades are arranged on both sides of the same rotor, which makes it possible to ensure high mechanical work for a small footprint.
According to another embodiment of the invention, the blades of the two faces are traversed in series and centrifugally by the same flow of fluid, which makes it possible to obtain a high terminal pressure.
In this case, the total flow of the fluid is that which corresponds to only one side of the wheel, and the compression or expansion ratio, that is to say the ratio of the initial and final pressures, produced or used by the wheel. , is equal to the product of the ratios corresponding to each of the faces-
According to a variant, the blades of the two faces are traversed in parallel and in a centrifugal manner by two / fluid flows, which makes it possible to obtain a high flow rate.
In this case, the fluid flow rate is doubled, the two faces of the wheel being each traversed by a specific flow rate, the reunion of the two flow rates taking place at the
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periphery 'The exterior blades ::. The pressure of the fluid is the 1st on each face of the wheel, along the circumferences, also distant from the center.
According to a variant of this latter embodiment, the fluid flow 9, compressed by the vanes of the first face of the tor, crosses the flow escaping from the aubagas of the second face of the rotor, by pllssant around ducts p13rcourus 1, térleurement by the flow escaping from the blades of this: the second face of the rotor.
The invention extends susi; 1 to caractlstiqueg cl-Slpr9s written, and n their dl: 7erses combinations.
A turbo-compressor according to the inventl.on, is reprÓ30r :, As an example on the densin cl-, attached in the qu 7: -Fig. 1 is, a half profile view, and a half axi section, e oe the apparatus.
Fig. 2 represents two dem3os-sections of this tur: o-co7 oss (3ur, perpencilcil31rement 3 its axis, following the l.pno L) 1-22 and 8 -G of 113 f i ;. 1.
Fig. 3 represents a large-scale trance 33 cut! aux 8ubagé '! s and p8rallélorr, rammes mountain bikes 1. characterize the operation of the device.
The ftg, 4 is a sectional view of a mode of fixing to n d 7 Il n, vane.
The fl7. 5 is a sectional view of a rerlgnti of this mode of 'ixa tion. es rif. 6 nt 7 sound- from front views, and- cut in a .utr mode of n xat10n of the dawn, conforming p 1'i nvant n.
Fig. 8 is a schematic sectional view of a SU'V8 turbine, the invention, but comprising the two streams at p [Ji'811]. turbo-com,.) ress, ir represented on the fip; .de
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1 to 3, is mounted on a motor shaft 1 which may for example be the end of the shaft of an aircraft engine. A wheel 2 made of light alloy or any other metal is wedged on the motor shaft 1 by means of a key 3 and a conical fitting. This conical fitting 4 is combined with a washer 3 held by a locking nut 6, screwed onto the end of the shaft 1, and suitably braked.
A disc 7 of light alloy, or any other metal is fixed against the wheel 2, for example by means of screws 8 distributed along a circumference close to the means of the wheel 1. The disc 7 rests against the wheel 2 by means of bearing upright support 9 and 10 - and has pl.us a circular groove 11 adjacent to the circumference of the fixing means 8 and in which fits a corresponding rib 12 de.le wheel 2.
The disc 7 and the wheel 2, are moreover secured by nests 13 with radial ribs, neighboring the periphery of. this wheel 2.
This produces a concentric fixing of the disc 7 to the wheel 2, and a rigorous maintenance of this disc 7, relative to this wheel 2, in the circumferential direction, while leaving these two elements the possibility of expanding separately. 'relative to each other, in radial directions.
The disc 7, hollowed out, at its central part, is closed by a plug 14 in light sheet metal, fixed to the edges of this disc 7, for example by means of screws 15. This plug 14 is profiled according to a cone whose profile corresponds in the form of a gas stream aspiration of the device. It also serves to hide the tightening nut 6 used to fix the wheel 2 on the shaft 1.
The impeller 2 'and the disc 7 carry on their external surface, crowns of blades 16 1-162-163 for the disc
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7 and 17 72-173 for the wheel 2 called mobile blades The profile 1 of these blades (fig. 3) 16 -17 varies at a crown 1 1 ... ronne to another, and according to the characteristics of 1 'device (screw, flow).
The vanes 16 17 may be of a light alloy.
1 1 ... because, the @ or other metal. They can be obtained by transverse cutting of barras rolled to their pro-
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wire. In the length of these cut elements are machined our round t'tons or 10pygon13ux si8 sufficiently 10n (: s for p'3c1Y, .ttre the riveting of the blades on the wheel 2 or the support disc 7 (flip-.1).
-in the case where the vane3 have a certf.Jno length, or if the speed of the <fio <i? is important, these blades 1 are, moreover, maint-enjes litir end tzar ri1Jetop; this nipples 19 on the ann, ux 20 form frett, - ,,,, (ne;. 5).
The blades I61-I71 can also (fie.6 e, 7) be encompassed in the circular carnalur :. 21 of the wheel 2, with the interposition of the spacers 22-22 on which the edges of the spline 2T are raba "-us by matting 2.
In the case of the blades of small projection, these last 3ros can finally be cut by milling in 1 mjsso) / ': me of the wheel.
.Jar: In all cases, the blades can be rubbed at their end by a riveted ring, as is shown on the f i. 5.
.on a cyltnàrtquf1 23 span of the wheel 2 is
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mounted a flaaqua bzz, t31] 1.flJize light or any autro metal, carrying on its internal face 'radial ribs 25, from cast iron or stamped with this flange, or reported by welding or brazing.
The flange 24 constitutes the centerpiece of the stator; it is fixed to the frame 50, or to the motor casing: it can even form an integral part of this casing.
On the outer face of this flange are machined two circular bearing surfaces 26-27, on which is fixed an annular discharge manifold 28, for example in light sheet metal, which is connected to the suction of the motor.
The seal between the flange 24 and the cylindrical part 23 'of the wheel 2 is achieved by means of a spline seal 29 of the pressure drop type.
The longitudinal play of the assembly of the shaft 1 and of the wheel 2, relative to the flange 24, must be less than the play left between the blades 16 1 ... 171 and the wall. who. faces them. To this end, the motor shaft 1 must be fixed longitudinally in the bearing closest to the wheel 2, so that the expansion of this shaft 1, directly above the sta tor, is as small as possible. corn .
Opposite the blades 171-172 of the wheel 2, and resting on the radial ribs 25 of the flange 24, is mounted a second flange 30 made of light alloy or other metal.
This second flange 30 of the stator is fixed to the radial ribs 25, for example by bolts 31 passing through eyelets 32 coming from the foundry, projecting on the ribs 25. of the second flange 30 has a slightly conical shape. It wears; crowns of fixed blades 311-312
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fixed this mo are the mobile vanes 17 1-172 on the wheel 2 and interposed between these mobile vanes 17 17
These fixed vanes 311-312 which do not undergo efferts due to centrifugal force,
can be made of a less resistant metal than that of the blades 16 17
Finally, the rigorously concentric assembly of the
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flange 3 on the wheel 2 is produced by means of studs 32 carried by each rib 25, and engaging in a ra '! nu e circulA1re 33 threatened in the flange 30.
The sta + or is completed by an external flange 34 in 811i'31: - light or other metal, forming the stator housing, and is 1; nt In the periphery of the flange 24, for example by bolt, ': in concentric interlocking 3.
This casing 34 carries, on its internal face, substantially o (, r. Ndiculairo to the shaft 1, crowns of fixed blades 37 37 interposed between the crowns of blades 3 ...
1710,:, 1 le f, 1-16.- G -16 3 ..
The housing 34 is extended by an axial pipe;) 8, fi 's = 1 30, for the connection of the suction pipe. tion of the morosseur. The two fixed aubades, those closest to the periphery '1 and 3I1, are fixed by 79s means described above such as rivure, to the wings of a ring -between profile height rod ±' t., At sect: 1, we shape T1, and made of light alloy or 1 other metal. The internal cylindrical face of this ring 40 is hollow with forrrant grooves, joi.nt n losses of -herFe, with the external cylindrical surface of the wheel 2 and 7z disc 7.
'-one of the wings of the profiled ring 40 bears a sheet: 1st / + in loql1Alle e1 :: t fixed in a way ft reed a ring: collector 42 formed of two walls 42 l -4210 l perpencic' Lsires the axis , and of a p8ro cvlindrlque z bringing together these firsts externally. The wall 42 of
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the ring 42 is joined to the flange 24 of the stator by a series of tubes 43 welded, screwed, or expanded in the wall. 42. These tubes 43, on the other hand, pass through the flange
2 24 and have a 'threaded portion 44 projecting from a flat bearing surface provided on the outer face of the flange 24 around the passage orifice. One: nut 45 screwed onto the threaded part'44, and resting on the flat surface, ensures the tightness of the assembly.
Finally, the casing 34 may be provided at its outer surface with ribs 46 forming reinforcement and favoring the cooling of this casing.
The operation of the device described above is as follows:
The rotor rotating in the direction of the arrow f (fig.3), we consider a ring of movable blades 17 and the rings, fixed blades 31 31n located immediately on both sides thereof .. The fixed vanes of the inner ring 31 inclined so as to achieve the correct entry of the fluid into the mobile vanes, forming a distributor.
The fixed vanes, the outer ring 31n-1 on the contrary playing the role of diffuser for the ring of movable blades 17n, and the role of distributor for the ring of movable blades 17n-1
Each ring 17 1 ... of mobile blades therefore produces independent compression, the set of concentric rings 17 1 -17. 2 ... carrying out, in series with each other, successive compression stages (or xdetension, if the device operates as a motor.
The fluid gazeix thus sucked by the axial duct 38 du'carter, is progressively compressed by
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the loblles crowns 16 n ... -I6 3 -I6; -I 1 of the disc 7, then, passing between read tubes 43, this fluid is returned to the axis of rotation, under the ef'f0t this in pressure, by the Interval outra the first flange t1 and the second fl? .; than 30 of the stator, this fluid then being guided r # idlslor.1 <3nt by the ribs e: 5. The fluid passes nicrs through the onvert ,,.; I close to the shaft of the second flange 3! ' and go-
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fUJP: C ciLS a centrifugal direction in the crowns of fixed blades, l and mobile 16.
The fluid then undergoes a second series of successive compromises, due to 1.>. rotation of the crowns of noblles 17 carried by the wheel 2. The compressed fluid F. '.;' xlmum escapes in the collector 2h, passing in., you need 43.
The two fsces of the rotor, constituted by the wheel 2 and, with disc 7, are thus used to produce two cnm-3 s.ons spread out, adding one another and making it possible to achieve a high terminal pressure .
Instead of adding, we series, these two compression. u3f; ées, carried out on each face of the rotor, we can put e. parallel these two compressions so dou zur the de rit of the 8ppnr "! il, the terminal pressure being cell 'j') 1aea with the blades of one side of the rotor.
Ge c :. Jresseur two flows is represented: em2ti.quemcnt on "I r.8. It essentially comprises a stator composed of a) input reader 51 close to the axis, of two flanges cnnt .S 5z -5¯ carrying the crowns 0 'AUt. s fixed 371 31 1 l. e of a 0] the side of the street exit 55.
The rotor is made up of a wheel:) 4 set on 1.'ar 55 and present, on each of its faces, courts <: 3S of mobile vanes 161-16 "2 ... -17-17 1 interca - 168s <1 ;: e the oouronnen of fixed vanes 37-7-31-1 of si cr.
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The two flows are propagated on either side of the wheel 54, symmetrically and centrifugally.
The power absorbed by each of the phases of the compressor of the invention is expressed by:
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W = P (U 1 cos \ (, 1 Uo Vo cos o (o) P being the weight of fluid treated per second g the acceleration of gravity
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Ull the entrainment speed at the periphery of the mobile aub8f-e V the absolute speed of the fluid at the exit of the mobile vane Ó1 the angle between them, these two speeds, U. the driving speed at the entrance to the mobile aubade c. the absolute speed of the fluid at this entry, Ó. the angle between the two speeds.
We can see, in figure 3 that the inclination of the mobile blades, at the edge, in front of the movement, has the effect of giving the angle a value, greater than 90, therefore, of giving the term (Uv . cos a positive value.
Likewise, the slight inclination of the moving vanes 17n at the exit, in front of the movement, has the effect of reducing the value of the angle Ó1 towards zero. The cosine of this angle tends towards 1, and the value
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of the term U1 V1 cons c (1 increases tending towards the product1-v1
The value of the angles Ó1, Ó1 can obviously vary, while being limited by the considerations of machining of the blades.
Likewise, the height of the vanes, projected onto a radius, can also vary, the height of these vanes and their pitch must however allow suitable guidance.
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nable of a fluid vein.
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example r, - cnér1 que: We assumed a rotor of 52) m / m do dlem4tro, rotating 2500 revolutions per minute, and having '6 compression stages on each side. The uncles d sor.t, affixed leaving egs to I55. The air flow is approximately 1 kg per second.
For the different compression phases, 'the trave @ p, duit is:
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1 na f ...... 150 K gms (Kl1CJr: r8mms-meters-second) 2, il;]: 1 ...... 200 fi ""; "he ...... 285" he n rr 4'- ".. .... 390" "n he 5 'r 50 fi he He he 6' -" ...... 62 fa "He He
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sol b '1' te ', RI .. 2.Ifi4 K m for one face 4.308 1 (ç m 7, for both faces ne rouo de compresaeur ordinal ra, <3o same à sm0tre r' ir and t interior , provided with a lower rai-1, ales and turret. r the same speed would have given, in the same conù¯. n., an internal power of 500 Kgms per side of 1'01] ', s. t 1000 Kms for lea aoux f8ces, that is to say a power :. ',; at times smaller. efficiency of the compressor of the invention fi "t of the -", lre ie 0.90.
The internal power of 4.308 Qmfi found 'p :; s high corresponds, taking into account this efficiency, a pressure rise sufficient to achieve 1 l 'a .; 'ra! .on of an engine running at 4000 M altitude, a peak F that of the ground. The apparatus of the invention also advocates the following before 's' ichniqutgs: '- The internal r0ndl'Jm'1nt of the Slp8reil 1 is 1, bearing, has' anointed 0.90 while the known compressors Lut ur . , 'sne Jment close to 0, '70. The output n-, 6cgniqijo ... "of the device is also high because of this deletion! -
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@ sion of gears, and reduction to a minimum of bearings and, - on, friction faces.
The overall efficiency of the apparatus of the invention is for these two reasons very advantageous.
2 -heating of the compressed fluid is reduced for the reasons which justify the increase in efficiency,
In the case of aircraft engines, this advantage allows high compressions without the risk of self-ignition.
3 - The peripheral circumferential speed of the rotor which, in ... known compressors, reaches
3 to 400 meters per second, is reduced, in the inventon apparatus, to approximately 70 meters for the same result.
4 - This reduced speed allows the direct setting of the rotor, at the end of the motor shaft, which eliminates the multiplier gears - reduces bulk and energy losses by friction.
5 - The oil drives are eliminated, - if the compressor is stalled at the end of the engine shaft.
6 - The. compressor of the invention also makes it possible, like the known centrifugal compressors, to increase the total compression ratio for ordinary means, such as the use of several wheels in series, or the increase of the circumferential speed by increasing the diameter or the speed of the wheel.
The invention extends to the devices described, whether they serve as turbo-compressors or, on the contrary, as a driving turbine supplied by a compressed fluid.
The invention extends to the devices described, whatever the fluid used, vapor, ideal gas, liquid, the invention is also capable of numerous applications.
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cations and in particular the following:
1 - Steam turbines.
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2 - Rocom.rcssion of vapors lost in the field that recuperation of heat.
3 Air compressors or vapors in the Cold Indus- trio.
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4 - Air compressors 'basas and high) r' (') ssi (m in ï' r, dustrio of compressed air, and aviation.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.