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"perfectionnements apportés aux compresseurs rotatifs et aux machines, telles que des machines motrices avec turbi- nes à combustion, comportant de tels compresseurs."
La 'présente invention est relative à descompres- seurs rotatifs et aux machines, telles que des machines mo- trices avec turbines à combustion, comportant de tels com- presseurs.
Elle a pour but, surtout, de rendre ces compres- seurs tels que, pour un débit donne, ils soient compacts et légers et qu'ils aient un rapport de compression favorable du point de vue de leur encombrement et de leur. poids. Elle a également pour but de réaliser un compresseur avec un ou plusieurs étages centrifuges et u type à entrée unilatéra- le sans que la machine présente certains inconvénients, gé- néralement rencontrés avec des compresseurs d.e ce genre, en ce lui concerne les problèmes d'étanchéité. Un autre but de
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l'invention est fie ré"lieer un compresseur tel, quand sil est incorpore dans une turbine à combustion, qu'jJ soit dis- posa favorablement en ce C1.ni 1 <. c n c >-.
J=n les .o; ibi7¯ t' de lOue''1'3nt ces moyens s-ervf'nt .:i son refroidissement interne et ses sorties (p."ir d"ne lequels on peut Ironuire to"t au moins un certain debr8 de diffusion, j 'invention, sous toc- tes ses formes, concerne des compresseurs centrifuges avec entr<5e L1111-¯l^tY'flle, C'BÇt-w-Cllre ' r e2 compresseurs centrifu- Les pour lesquels l'entrée se trouve d'un c8t6 seulement dru plc'n de x.otr>tion de leurs roues à aubes.
L'invention est particulièrement avpntryeuse qur'nd elle est r'l',.'lirtuP8 ,\ des compresseurs eentri.Ji.ites ét8- blis en série c'es-i3.-thre \ celF O.r-11H' lesquels la compressior se f'-'it à plusieurs /t:'Ce s. Dans ce Cf: et plus spécialement quand il or a nécessite à réduite nu minimum 1,'encombre>ment en longueur et le poids de lr: structure tout en voulant ob-
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tenir une construction robuste et rigide (comme pour des
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avions) l'invention peut solutionner le problè':e iui consis- te a s mener l '!"i1' depuis les sorties, PV8C il?'1 r?'yon compa- rpii ve:1ent 0rcn6, d'un étDGe précèdent, a l'entrée, avec un l'::,ron CO[1].;,":'reti verc.ent réduit, d'un étr'Le suivant.
Danp ce cas on obtient, en plus, l'azv'ntt,e secondr'ire vue l'air, en entrant (1i':18 11 étf'Ge suiv-nt, est soumis à une rotation r:rélimi11i'il'e<,vec un minimum de perte due ch;:,r<..,e de telle sorte que les pert#F, ii l'entrée de 1'éta;e de compression
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suivant peuvent être réduites. L'invention consiste, principalement, combiner
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àn compresseur centrifuge Si entrée unilatérale avec un com- presseur radial ;1 étries multiples et non centrifuges, les rotors de c.''s compresseurs tournant d'une seule pit:C8 et le compresseur radial étant établi du cote 6u compresseur cen- triv?- qui e<.t écarte de l'entrée de celui-ci. Dans certains cas le compresseur iJdi>1 a=it vers l'intérieur et d' n8 l'au- tre vers l'extérieur.
De préférence, on fruit comporter an ¯9 -
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compresseur centrifuge et à entrée unilatérale un rotor por- tant, d'une part, des cubes centrifuges et qui se trouvent
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d'un côté de celui-ci et, c" autre part, des aubes radiales de rotor s'étendant en substance axialement depuis ledit corps et de l'autre côté de celui-ci, le carter du compresseur étant, de préférence; agencé de manière à pouvoir servir de
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logement nu rotor et , supporter des "ubes de stator complé- mentaires desdites aubes radiales de rotor. Dans le ces où l'étage centrifuge doit fonctionner en série avec le com- presseur radial celui-ci est agencé de manière à pgir radia- lement vers l'intérieur.
Pour modifier la direction de l'é- coulement du fluide actif depuis l'extérieur vers l'intérieur pendant qu'il passe axialement d'un cote vers l'autre du ro-
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tor on peut prévoir des ailettes de Lllio Bt-e, di S2 sée de préférence en cascades.
L'invention consiste, également, en vue d'obtenir un refroidissement interne du fluide, à avoir recours une chambre convenant à cet effet et comportant
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des surfaces pour l' éch^n, e de la chaleur, cette chambre pouvant également être agencée pour produire une diffusion et cornue on peut lui donner, à cet effet, une capacité re-
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nativement ;rr-nde, comiarrtivement à la longueur du trajet suivi par le fluid.=1 , elle peut être rendue très efficace.
:Se crlr':01bre ( si elle existe) peut ^2lement f{JLre partie de 1^ structure d'une machine complète et qui prps'ente des proportions favor-bles à 1,, solidité et à la léLreté.
L'invention comprend également le Cns ci) le com- presseur radinl l1t.;,it vers l'extérieur qe qui, de ce point de vue, procure une solution r,u problème d'étpnchéfté. Dans un compresseur centrifuge à entrée unilatérale, il se pré- sente généralement une charge ou poussée axiale élevée et non-équilibrée, lissant sur la roue et qui résulte de la pression du fluide exercée sur la surf.-ce du disque. Il en résulte que du fluide, provenant de la zone périphérique, tend à s'écouler vers l'intérieur derrière la roue et entre
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celle-ci et le carter. Il n'ext j.. aisé 'em,-éc'he ('et é- coij¯ie-=1ent, :l1Ü constitue une ]erte. n appliquant l'inven- tion on i.eut ! ^u7.lir G''r, tout "1:L .-oins en '.
Y'1-. v' , cette pouF S8A axiale et obtenir l'étanchéité en ét'1Jli 2snnt l', l" r (iùre de la -roue centrifuge (c'est--dire du coté opços4 celui 0. se trouve l'entrée du compresseur ce"trifu'Je) clos aubes de rotor à Ecouleront rrdial vers l'extérieur et dont le né- bit se joint, (le préférence, ii celui du compressai r centri- "'1.uA tout eu ,;,:>0;),'" nt RVO:: r une importante 'beaucoup moindre en débit vdumétrique. Suiv2nt une verir'nte on peut ;S<,ire passer le débit a écoulement radial par un conduit distinct afin nu'on puisse s'en servir séparément, spécialement qu-nd les rapports de compression ou les car±,ctérj.stj,qu82 des oea;. compresseurs sont trcs différents pour diverses conditions ne fonctionnement.
L'invention comprend, r,.') plus, la construction
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d'un compresseur comportant plusieurs unités analogues à
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celles spécifiées plus 1.mio.t et "'enc.ées de '11é]ÜÙ)'1} Tue la sortie du côté de l'écoulement ^r, i' 1 d'un 0t'"o précédent soit reliée, - <, des conduits appropriée, > l'entrée e <; , ; l'é- tape l911t??1.fi"1¯e suivant, flt"ÎIE ce 1 '± Oll 1.f it relier les car- tars des unités successives entre-eux, ou ils peuvent for- mer une seule piuce "lors lue les conduits, !"t1 1.m C"±' 0 il délimitent un trajet curviligne, peuvent comporter ; .j j ailettes coudées servant au ulcaEl,e du fluide.
La c1.erl:j0J'e unité d'une série, ainsi "eï:Céc,', peut com,.'ort3r un 't¯n c8Lltrifnv8 .seulement, celui-ci ét<>1'Jt constitué ::r'r :111', roue Foiit une face orte des aubes c8ntrifu!.-os 10f', que sur la face opposée de cette roue peuvent être montées -'ec- ailettes on des ['L11'82 agissant comme un petit compresseur pour ob- tenir l'équilibrage de la "'es:'io'1, ce r1ui J:":
rnAt d'éviter l'intervention de joints et on peut fournir d. l'entrée (1" ce petit compresseur du fluide qui a déjà ''"té comprimé et qui est fourni à cette entrée par une oan-lisation appropriée - 4- -
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De plus et selon l'invention, on peut faire pas- ser le trajet, suivi par le fluide actif depuis la sortie d'un étae centrifuge jusqu'à l'entrée des étapes radiaux agissant vers l'extérieur, par des moyens propres à produi- .re un refroidissement intermédiaire et ce trajet leut éga- lement comporter des moyens diffuseurs. De plus, les auba- Les fixes des étages radiaux peuvent être creux et reliés de manière telle, par des conduits et passades, qu'ils pro- curent un effet de refroidissement du fluide actif pendant qu'il traverse le compresseur.
Les conduits ou passages, - établis entre les étages, peuvent avoir une forme telle qui ils permettent au fluide actif de conserver une vi tesse de turbulence substantielle, l'effet résultant des variations du rayon pouvant intervenir, si nécessaire, pour modifier cette vitesse. Par exemple, une vitesse de turbulence peut exister, pour le dernier étage radial d'une unité et par suite d'une composante constamment radiale et dirigée vers l'intérieur de la direction du trajet suivi par le courant, cette vitesse de turbulence peut augmenter avant l'entrée du fluide dansl'étage (centrifuge) sui vant ,à t el point que l'on ne doit pas prévoir des ailettes de guidage, fixes ou tournantes, ou des ailettes coudées pour coopérer avec les aubes de la roue centrifuge suivante.
Une confusion possible peut se produire entre les expressions "radial" et"centrifuge" utilisées dans la présente description et il y a donc lieu de préciser leur signification. Quand on se sert du mot "radial" pour dési- gner le type d'un compresseur, il s'agit d'un genre de ma- chine analogue à une turbine à vapeur ou à une turbine : Ljungstroem, c'est-à-dire une machine comportant une série concentrique d'aubages annulaires du type à réaction ou à impulsion. Cette distinction- est nécessaire car on pourrait prétendre que dans une machine centrifuge l'écoulement se frit également, d'une manière générale, dans le sens radial.
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Les dessins ci-annexcs 'rentrent, à titre d'ex- emple, deux mo?es de réalisation de l'invention.
Li' fi0.1 montre, en coupe axiale, une mac]iine motrice ..ir=c turbine 8.com'bnstion pour 1" propu1fion par jet on. réaction, cette machine comprenant de:}>" étages cen- trifuges et un compresseur intermédiaire écoulement radial vers l'intérieur et comprenant lui-f'1<me plusieurs ét""g0 s.
La fi.2 montre, sembleblement, un compresseur avec deux "t '"Ge centrifuges, un étye intermédiare (u tut- pe Fi écoulemont redir:1 vers l'intérieur svecune chen'1bre de
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diffusion et avec refroidissement intermédiaire.
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La fiL.3 montre, en cOl1pe schématique, comment
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le refroidissement interne peut être obtenu d ns les au-
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br-ges du sti-ltor du compresseur radi>;1 de la fig.2.
La fi.l montre, schémé'tiquement, une machine établie selon l'invention. Jlle comporte un certain nombre de dispositifs utilisés généralement pour 1., propulsion
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et
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per réaction z. d'une turbine à gi'z{ëlle est du ty- pe général formant un agencement symétrique putour de 1 xe de rotation principal qui est confondu rvee la ligne (e poussée. Comme les particularités générnies et eccéssoires des machines de ce genre sont actuellement bien connues les initiés, il n'est plus nécor,soire de Ins décrire on de les montrer en détr'il.
Une roue 1 de turbine Si garez porte des s [Jube 2
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lui coopèrent avec des aubes complémentaires fixes 3 entre
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lesquelles ;x1s,cent les produits de combustion provenant ces tubes de flamme 4 log;s dans des boîtes :-ir 5. Ta roue 1 de 1^ turbine est montée s.ar un arbre à l'aide
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duquel elle entraîne l'ensemble du compresseur.
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Le compresseur comprend, un premier étr'Le cen- triftlbe, un deuxième étage à écoulement radial vers l'in- térieur (qui lui-même :1 étages multiples) et un troisième étage centrifuge. - é -
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Le compresseur comprend un premier étage cen- trifuge, un deuxième étage à écoulement radial vers l'in- térieur (qui lui-même est à étages multiples) et un troi- sième étage centrifuge.
Le premier étage comporte une roue 7, à entrée unique ou unilatérale, avec des aubes centrifuges 8 soli- daires d'un organe 9, en forme de disque et qui est prolon- gé par le moyeu: de la roue. La roue tourne dans un carter avec paroi externe 10. Celle-ci supporte, au delà de la roue 7, une série annulaire d'ailettes (le diffusion fixes Il. La paroi 10 contourne le compresseur (vers l'arrière de la machine) et se prolonge vers l'intérieur, comme en 10A, vers l'axe principal de la machine. La partie péri- phériqiie du carter a ainsi la forme d'un tore et dans la cavité torique on établit, de préférence, des ailettes de guidage 12 montées, par exemple, sur des traverses 12A, de profil aérodynamique et qui peuvent être creuses.
Les ailettes de diffusion 11 supportent un élément annulaire fixe 13 dont la section transversale a un profil approprié pour qu'il puisse former la paroi interne du passage d'air par lequel s'écoule le débit du premier étage de compres- sion. Cet élément 13 peut être creux et peut être aéré à l'aide des traverses 12A et/ou des ailettes 11 de manière que l'on obtienne un certain refroidissement intermédiaire de l'air comprimé. La partie arrière de la paroi externe du carter, orientée vers l'intérieur, est désignée par 10B.
Cette paroi 10B supporte une série d'anneaux concentriques 14, formant des aubes fixes (le compresseur et qui sont supportés, à leurs extrémités avant, pour chaque anneeu par une bague 15. Les cubes fixes sont disposées suivant des anneaux concentriques analogues -- chaque anneau for- mant un étage -- sur la face arrière du disque 9 de la roue. Lesaubes 16 de rotor sont supportées, d'une manière similaire, à leurs extrémités libres par des bagues 17.
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T'8 compresseur à écoulement rclir'1 verc l'in- térieur, i'O:C01é .:.,:'1' les [uà'T"f 1,1 et 16 et délimite par le disque 9 ,t 1(' pr-rei lOB, C.G'..Stlt'1e p-r lIÜ-'n0rnG, un clel1Ylerne,tci:/'; de compresseur, evi'ilv -U],-'1leITte 1 L'vC'ges Tul- tiples, et débite (1;'118 un espace c:nnl1l['ire IR constitua y=r mn rolon0e'11ellt 19 vers l'arriére ou premier ët-ge en 't .- nt délimita p.'"r un prolongement 'xi '1 lQ(1 de 1' paroi 1C'. Le (1.0rnior 'étc'ue des a17.'-es 16 n'est F:S suivi d'un ±1n- ne,: = el' ;'n1:';e fixes s (l,8 sorte Que 1 '.>,ii: sort (ln deuxième 6tn- e de compresseur en forcent un tl::1Uràillol1 on remous. Par suite (le 1.:.
(;0:r1Ios{.1nt8, dirigée rc6i.":.lernent vers l'intérieur, du trajet s,Üvi 1;:'1' ce tourbillon, '.t. vitesse de turbulence e-,t eUt,mentÔ'3 oc, t; 1 . ' en résulte que e 1 ' ;> 1 1" peut t "?":Cl T.'e't^ .'¯-1 l'en- tr88 du troisième é'8 de compression (1. . ",111e:;^ -lie sr'
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vitesse de turbulence relative soit réduite ou nulle.
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Le troisième étage de compresseur comporte une roue 8C [lvee des subes sensiblement rr'c1ir:les ,¯, cette roue t2nt solidaire de celle du premier' t0e 08 telle sorte nue les trois étr'[es sont entraînés S).n11?lt"në!nent lY'(' ln turbine ;\ l"'il'8 (le l'rrbre foi, 1.: pf'roi l G 1' est prolongée vers 112- eut l'extérieur pour forcer lr pf'rci e V[1.11 t 1 Cu) écru car- ter d11 troi sim0 6t,Ëe de CO'11rressio\!. 1é; ,"'rci arrière 2'; du c 'l'te r supporte les E'll1)eS fixe,- <17 d'nn compresseur ra- dial CCCj;éà'r<11É r: 12" les aubes s t rotor 2-i supportées 8 c<:: la f"ce arrière de If; roue ?G. tes ])8rois '''2 et 1C'. sont .;.e- liées entre-elles pr'r des nu1)es <; Clj.f'-f7:1021 :fj]8S 34 ctr- b]- j. <9 le lona de 1.- périphérie de lr' roue 20.
T.f, ;"C'G1 1 ?1 ¯-"L , partie 11'lt,:C' lltC d'un prolongement t 'tLl'7u."1 Y'e 2";, orien- té vers l'prriere e. entour-nt ZT^r7re 6 en servant se sup- 0 r'- 't 1' yr']'01 pv-ut t ''i du C."1rtor (le 1- tl'l.Ci^1118 et quj, de son coa, sl1,":'orte s es fixes 3 de cel-'e-ci. Des pue li8!'8 appropries ..'.'Î sont supportas p±11' lc' ¯!''1,.C.-.' tubulfire e ? 5 , Dnns un espace e ?1 9 , (3(lj.yni t(: ,7F;:
les ;'1)r"Ge^ r' et 24, on -mené de l'nii. par les pnssz>àes 39 traversant la roue
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20 depuis une région correspondant à l'entrée du troisième étage de compression et délimité par les aubes 21. Cet air est, en substance, à la pression d'entrée et celle-ci est transmise dans l'espace 28 alors qu'un joint approprie 30 peut être prévu pour conserver cette pression. L'air, re- cueilli dens l'espace 38, est aspiré sous forme d'un écou- lement radial et vers l'extérieur par les aubages 23 et 24 et est débité, à une pression élevée, au diffuseur 241.
Com- me la série finale des aubes 24 tourne, l'air débité une vitesse de turbulence comparable ou égale à celle du cou- rant principal de l'air passant entre lesaubes 31. On peut admettre, de cette manière, que les rapports de compression du troisième étage (centrifuge) et du compresseur auxiliaire formé par ce dispositif à écoulement radial sont sensible- ment ou exactement égaux.
Les aubee ponr l'écoulement radial ont été montrées à une échelle un peu exagérée pour des raisons de clarté mais, en pratique, elles sont relative- ment petites car elles doivent êxxx agir seulement sur une partie relativement faible du débit total de la machine, (,e dispositif sert à équilibrer la pression sur la roue du troisième étage de compression pour annuler ou réd.uire la poussée axi-le et pour écarter les difficultés qui se pré- sentent pour rendre étanché l'arrière de la roue du troisiè- me êtage pour éviter lespénétrations d'air depuis s l' exté- rieur.
@ la sortie du système diffuseur 54 , l'air tra- verse le conduit doudé 31 comprenant, au besoin, des ailet- tes coudées 32 et pénètre dans les boites à air des cham- brasde combustion 5.
Il est à noter que la section transversale du conduit, dans lequel fonctionnent les aubes' 14 et 16, paraît être divergente dans le sens. de l'écoulement. En réalité ce , conduit est convergent par ''suite de la diminution du rayon, c'est-à-dire sa section transversale utile diminue à mesure
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,pie le c-,cirr,nc se rapproche de l'arbre 7. :8 "8c1'r' ''3 con- vergence réelle est, bien entendu, f'tt'C...Y'.111 ]1' -''ec con- S7.((1'"tlOi?S 8 (le' COl1StrLlCtiol1, .(".r. exemple r"" 1 :T <e>:1 Île C;0'^;re: S10t1 %. obtenir par ;;'t:;1Lt3 7 1 le ccmprerseur radial.
Ce facteur )JY'"'1St, jour les ;¯.re>,;1*rs ét,'i../'J2, ri.'}tiliSG:C [',',2 [--'n'bes s 1 pl',.1.s courtes et d o n plus robust-s ':1,',1e our le? s fl e i # <1 é >: s, , é t < i e ce f1lÜ rend :,lU8 Üsrl le r'roblèT11e ,les 8011icité1tiol':.,S des t'uses et dee 1;:',n'3s 17. De même, le conduit es' subes 25, 24 parfit être convergent TTeis l'ex- térieur, ^lais cette convergence f'ppp'rente est expérée Si ofuse de l'intervention des dimensions radi;ler.
Sur 1<' :'i;, 2 on s montré un compresseur L peu pl'vS a'p,''1017e il celui de 1'-' rischine de 1s 'f'1",i et cette ìé.2E contre une vDrÚ'nte qui peut être utilisée i onf' un compresseur seul ou pour un compresseur f"isr'nt pr'rtie rlii,ie machine complète, frette variante permet d'obtenir un effet de diffusion plus graduel et procure 3Les possi- bilités d'un refroidissement intermédiài:re.
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Le rotor du compresseur est constitue par un
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corps 4C dont le renier étnbe comprend des aubes radia- les (centrifuges) il:1 et le troisième étE.:,e des aubes a- naloques 42. Sur la face arrière du disque, qui supporte jes aubes 41, sont montes des aubades 4 1 1± un écoule-
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ment radial vers l'intérieur et qui coopèrent avec les
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aubages fixes 4,1, en substance comme montre; sur la :ïj-,-.1.
Le /il)it du deuxième Ôt1be passe par le- aubes 4" par lecquelles il est comprime davantage avant <; T<;boiit #1 an diffuseur 45 et avant de pénétrer d-ns le conduit t 4 , A la sortie du premier étDLe 1r= '.'u¯f; actif .:r[1ese e'rtre une se'rie d'ailettes COil().P8F Il? 01 entre (lc'ns une ch, 'TIbre délimitée p-r une paroi extérieure 18 0t nne paroi intérieure 49. '"'es parois sont sensiblement 1. r1 ' et y'ellV.'.nt i,r8 '1F'eE ,,u i-t r d.Li m r'es- seul' du troisième étage ou fnire partie intégrante de ce- 1 n
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lui-ci ce qui procure un ensemble très rigide et robuste.
Dans la chambre est-établie une cloison 5C qui part de la périphérie de la roue du premier étage, délimite le passa- de pour le dbit de celui-ci, est courbé vers l'arrière et aboutit à l'arrière de ladite chambre. Lesailettes cou- dées 51 facilitent l'inversion sans turbulence de la direc- tion du courant depuis la face externe vers la face inter- ne de la cloison 50. D'autresailettes coudées 52 dirigent le courant vers les aubes 43 et 44.
La paroi48 peut comporter des ailettes 48A pour l"échange de chaleur et l'agencement de l'ensemble de la chambre peut être tel qu'il favorise le refroidissement du fluide qui le traverse. Il est à noter que la cloison 50 est agencée de manière telle que le passage qu'elle délimite pour le fluide, soit progressivement divergent dans le sens,de l'écoulement de manière à agir comme un diffuseur. Les ailettes 53 sont prévues pour diminuer ou éliminer la vitesse de turbulence à la sortie du premier étage et elles peuvent produire également une certaine dif- fusion.
Des traverses radiales creuses 54 supportent la cloison 50 en prenant appui sur lesparois 48 et 49 tout en assurant l'aération de la chr,mbre 55 qui, à part cela, est complètement fermée.
La nature des aubes fixes 14, (fig.1) ou 44 (fig.
2) se prête, d'elle-même, à l'obtention d'un refroidisse- ment intermédiaire. Ces aubes peuvent être creuses en étant constituées, par exemple, en tôle comme bien connu et leur, bagues de liaison peuvent également être creuses pour re- lier des cavités entre-elles et permettre le passage d'un fluide réfrigérant dans celles-ci.
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"improvements in rotary compressors and machines, such as prime movers with combustion turbines, incorporating such compressors."
The present invention relates to rotary compressors and to machines, such as engines with combustion turbines, comprising such compressors.
Its aim, above all, is to make these compressors such that, for a given flow rate, they are compact and light and that they have a favorable compression ratio from the point of view of their size and their size. weight. It also aims to achieve a compressor with one or more centrifugal stages and a unilateral inlet type without the machine having certain drawbacks, generally encountered with compressors of this kind, as regards the problems of. sealing. Another goal of
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the invention is relied on a compressor such, when it is incorporated in a combustion turbine, that jJ is favorably disposed in this C1.ni 1 <. c n c> -.
J = n les .o; ibi7¯t 'from where''1'3nt these means: i its internal cooling and its outputs (p. "ir" which can be ironed to at least a certain amount of diffusion, I invention, in all its forms, relates to centrifugal compressors with input L1111-¯l ^ tY'flle, C'BÇt-w-Cllre 'r e2 centrifugal compressors for which the input is d 'a c8t6 only dru plc'n of x.otr> tion of their paddle wheels.
The invention is particularly avpntryeuse that it is r'l ',.' LirtuP8, \ eentri.Ji.ites compressors established in series c'es-i3.-thre \ celF Or-11H 'which the compressor se f '-' it to several / t: 'This s. In this Cf: and more especially when it needs to be reduced to minimum 1, 'encumbrance in length and weight of the structure while wanting to ob-
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keep a strong and rigid construction (as for
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planes) the invention can solve the problem: it consists of leading the! "i1 'from the exits, PV8C it?' 1 comparison: 1ent 0rcn6, from a previous stage , at the entrance, with a l '::, ron CO [1].;, ":' reti verc.ent reduced, with a str'The following.
In this case we obtain, in addition, the azv'ntt, e secondr'ire seen the air, by entering (1i ': 18 11 etf'Ge next, is subjected to a rotation r: rélimi11i'il' e <, with a minimum of loss due ch;:, r <.., e so that the pert # F, ii the entry of the compression stage
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following can be reduced. The invention consists, mainly, of combining
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with a centrifugal compressor If one-sided inlet with a radial compressor; 1 multiple and non-centrifugal, the rotors of c. '' s compressors rotating with a single pit: C8 and the radial compressor being established on the 6 side of the central compressor ? - which e <.t away from the entrance of it. In some cases the compressor iJdi> 1 has = it towards the inside and n8 the other towards the outside.
Preferably, one fruit has an ¯9 -
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centrifugal compressor with one-sided inlet a rotor bearing, on the one hand, centrifugal cubes and which are located
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on one side thereof and, on the other hand, radial rotor vanes extending substantially axially from said body and on the other side thereof, the compressor housing preferably being arranged so that it can serve as
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housing bare rotor and, supporting stator vanes complementary to said radial rotor vanes. In those where the centrifugal stage is to operate in series with the radial compressor, the latter is arranged so as to act radially towards the inside.
To change the direction of flow of the working fluid from the outside to the inside as it passes axially from one side to the other of the ro-
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tor we can provide Lllio Bt-e fins, di S2 sée preferably in cascades.
The invention also consists, in order to obtain an internal cooling of the fluid, in using a chamber suitable for this purpose and comprising
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surfaces for the exhalation of heat, this chamber also being able to be arranged to produce a diffusion and retort it can be given, for this purpose, a re-
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natively; rr-nde, comiarrtively to the length of the path followed by the fluid. = 1, it can be made very efficient.
: Se crlr ': 01bre (if it exists) can ^ 2lement f {JLre part of the structure of a complete machine and which presents favorable proportions to 1 ,, strength and lightness.
The invention also includes the cns ci) the compressor radinl l1t.;, It outward qe which, from this point of view, provides a solution to the problem of integrity. In a one-sided inlet centrifugal compressor, there is generally a high, unbalanced axial load or thrust, smoothing on the impeller and resulting from the pressure of the fluid exerted on the surface of the disc. As a result, fluid from the peripheral zone tends to flow inward behind the wheel and between
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this and the housing. It does not easily extend 'em, -éc'he (' and é- coij¯ie- = 1ent,: l1Ü constitutes a] erte. N applying the invention we i.eut! ^ U7.lir G''r, all "1: L.-Anins en '.
Y'1-. v ', this axial pouF S8A and obtain the tightness in ét'1Jli 2snnt l', l "r (iùre of the -wheel centrifuge (that is to say on the side opços4 that 0. is the inlet of the compressor this "trifu'Je) closed rotor vanes to flow rrdial outwards and whose ne- bit joins, (the preference, ii that of the compressai r centri-" '1.uA all had,;,:> 0 ;), '"nt RVO :: r a significant' much less vdumetric flow. Following a verir'nte we can; S <, ire pass the radial flow through a separate duct so that we can use it separately, especially when the compression ratios or the chars ±, ctérj.stj, qu82 of the compressors are very different for various operating conditions.
The invention comprises, r ,. ') plus, the construction
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a compressor comprising several units similar to
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those specified plus 1.mio.t and "'enc.ées de '11 é] ÜÙ)' 1} Kills the outlet on the flow side ^ r, i '1 of a previous 0t'" o be connected, - <, appropriate conduits,> the entry e <; ,; the next step l911t ?? 1.fi "1¯e, flt" ÎIE ce 1 '± Oll 1.f it connect the cartars of successive units together, or they can form a single tip "when read the conduits,!" t1 1.m C "± '0 it delimits a curvilinear path, may include; .jj bent fins serving for ulcaEl, e fluid.
The c1.erl: j0J'e unit of a series, thus "eï: Céc, ', can com,.' Ort3r a 't¯n c8Lltrifnv8. Only, this one was <> 1'Jt constituted :: r 'r: 111', impeller Faith on one side of the centrifugal vanes! .- os 10f ', that on the opposite side of this impeller can be mounted -'ec- vanes or [' L11'82 acting as a small compressor for get the balance of the "'es:' io'1, this r1ui J:":
rnAt to avoid the intervention of joints and we can provide d. the inlet (1 "this small compressor of the fluid which has already ''" been compressed and which is supplied to this inlet by an appropriate oan-lisation - 4- -
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In addition and according to the invention, the path followed by the active fluid can be made to pass from the outlet of a centrifugal stage to the inlet of the radial stages acting outwardly, by means specific to to provide intermediate cooling and this path may also include diffusing means. In addition, the fixed blades of the radial stages can be hollow and connected in such a way, by conduits and passades, that they provide a cooling effect of the working fluid as it passes through the compressor.
The conduits or passages, - established between the stages, may have a shape such that they allow the working fluid to maintain a substantial turbulence speed, the effect resulting from variations in the radius being able to intervene, if necessary, to modify this speed. For example, a speed of turbulence may exist, for the last radial stage of a unit and as a result of a component constantly radial and directed inward of the direction of the path followed by the current, this speed of turbulence may increase before the fluid enters the next (centrifugal) stage, so much so that there should be no guide fins, fixed or rotating, or bent fins to cooperate with the blades of the next centrifugal wheel .
A possible confusion can occur between the expressions "radial" and "centrifugal" used in the present description and it is therefore necessary to clarify their meaning. When we use the word "radial" to denote the type of a compressor, it is a kind of machine analogous to a steam turbine or a turbine: Ljungstroem, that is, ie a machine comprising a concentric series of annular blades of the reaction or impulse type. This distinction is necessary because it could be argued that in a centrifugal machine the flow is also generally fried in the radial direction.
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The accompanying drawings show, by way of example, two embodiments of the invention.
Li 'fi0.1 shows, in axial section, a driving machine ..ir = c turbine 8.com'bnstion for 1 "propu1fion by jet or reaction, this machine comprising:}>" centrifugal stages and an intermediate compressor radial flow inward and comprising itself f'1 <me several ét "" g0 s.
Fig. 2 shows, apparently, a compressor with two centrifugal "t '" Ge, an intermediate stage (u tut- pe Fi elapsed to repeat: 1 inwards with a
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diffusion and with intermediate cooling.
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FiL.3 shows, in a schematic way, how
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internal cooling can be obtained in other
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radiator compressor sti-ltor br-ges>; 1 in fig. 2.
The fi.l shows, diagrammatically, a machine established according to the invention. It includes a number of devices generally used for 1., propulsion
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and
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per reaction z. of a gi'z {elle turbine is of the general type forming a symmetrical arrangement around the main rotation axis which is merged with the line (thrust. As the general and eccessory peculiarities of machines of this kind are currently well known to initiates, it is no longer necessary, even to describe or to show them in detr'il.
A turbine wheel 1 If park wears s [Jube 2
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cooperate with fixed complementary vanes 3 between
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which; x1s, one hundred combustion products from these 4 log flame tubes; s in boxes: -ir 5. Your impeller 1 of 1 ^ turbine is mounted on a shaft using
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from which it drives the entire compressor.
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The compressor comprises, a first central, a second stage with radial flow inward (which itself: 1 multiple stages) and a third centrifugal stage. - é -
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The compressor comprises a centrifugal first stage, an inward radial flow second stage (which itself is multistage) and a centrifugal third stage.
The first stage comprises an impeller 7, with a single or unilateral entry, with centrifugal vanes 8 integral with a member 9, in the form of a disc and which is extended by the hub: of the impeller. The impeller rotates in a casing with an external wall 10. This supports, beyond the impeller 7, an annular series of fins (the fixed diffusion II. The wall 10 bypasses the compressor (towards the rear of the machine) and extends inwardly, as in 10A, towards the main axis of the machine. The peripheral part of the casing thus has the shape of a torus and in the toric cavity, preferably, fins are established. guide 12 mounted, for example, on cross members 12A, of aerodynamic profile and which may be hollow.
The diffusion fins 11 support a fixed annular element 13, the cross section of which has a suitable profile so that it can form the internal wall of the air passage through which the flow of the first compression stage flows. This element 13 may be hollow and may be ventilated with the aid of the crosspieces 12A and / or the fins 11 so that a certain intermediate cooling of the compressed air is obtained. The rear part of the outer wall of the casing, facing inward, is designated 10B.
This wall 10B supports a series of concentric rings 14, forming fixed vanes (the compressor and which are supported, at their front ends, for each ring by a ring 15. The fixed cubes are arranged in similar concentric rings - each ring forming a stage - on the rear face of the impeller disc 9. The rotor blades 16 are supported, in a similar manner, at their free ends by rings 17.
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T'8 flow compressor rclir'1 verc the interior, i'O: C01é.:.,: '1' the [uà'T "f 1,1 and 16 and delimited by the disc 9, t 1 ('pr-rei lOB, C.G' .. Stlt'1e pr lIÜ-'n0rnG, a clel1Ylerne, tci: / '; compressor, evi'ilv -U], -' 1leITte 1 L'vC'ges Tul - multiple, and debits (1; '118 a space c: nnl1l [' ire IR constita y = r mn rolon0e'11ellt 19 towards the rear or first stage in 't .- nt delimited p.' "r un extension 'xi' 1 lQ (1 of 1 'wall 1C'. The (1.0rnior 'etc'ue of a17 .'- es 16 is F: S followed by a ± 1n- ne ,: = el'; 'n1:'; e fixed s (l, 8 so that 1 '.>, ii: goes out (ln second compressor 6tn- e force a tl :: 1Uràillol1 on backwash. Hence (the 1.:.
(; 0: r1Ios {.1nt8, directed rc6i. ":. lernent inward, of the path s, Üvi 1;: '1' this vortex, '.t. Speed of turbulence e-, t eUt, mentÔ' 3 oc, t; 1. 'Results in e 1';> 1 1 "can t"? ": Cl T.'e't ^ .'¯-1 the entry 88 of the third compression é'8 (1.. ", 111th:; ^ -lie sr '
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relative turbulence speed either reduced or zero.
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The third compressor stage comprises a wheel 8C [raised subes substantially rr'c1ir: the, ¯, this wheel t2nt integral with that of the first 't0e 08 such that the three legs are driven S) .n11? Lt "në! nent lY '(' ln turbine; \ l" 'il'8 (le l'rbre faith, 1 .: pf'roi l G 1' is extended to 112- outside to force the pf'rci e V [1.11 t 1 Cu) ecru case d11 troi sim0 6t, Ëe de CO'11rressio \ !. 1é;, "'rear rci 2'; du c 'l'te r supports E'll1) eS fixed , - <17 dnn radial compressor CCCj; éà'r <11É r: 12 "the st rotor blades 2-i supported 8 c <:: the rear f" of If; impeller? G. Tes]) 8 three '' '2 and 1C'. Are.;. E- related to each other near nu1) es <; Clj.f'-f7: 1021: fj] 8S 34 ctr- b] - j. <9 the lona of 1.- periphery of the wheel 20.
Tf,; "C'G1 1? 1 ¯-" L, part 11'lt,: C 'lltC of an extension t' tLl'7u. "1 Y'e 2" ;, oriented towards the back e. surround-nt ZT ^ r7re 6 by serving sup- 0 r'- 't 1' yr ']' 01 pv-ut t '' i of C. "1rtor (the 1- tl'l.Ci ^ 1118 and quj , of its coa, sl1, ": 's are fixed 3 of this one. Appropriate li8!' 8 stinks .. '.' Î are supported p ± 11 'lc' ¯! '' 1, .C.-. 'Tubulfire e? 5, Dnns a space e? 1 9, (3 (lj.yni t (:, 7F ;:
les; '1) r "Ge ^ r' and 24, one-led from the nii. by the pnssz> aes 39 crossing the wheel
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20 from a region corresponding to the inlet of the third compression stage and delimited by the vanes 21. This air is, in substance, at the inlet pressure and this is transmitted into the space 28 while a seal appropriate 30 may be provided to maintain this pressure. The air, collected in space 38, is sucked as a radial flow and outward through the vanes 23 and 24 and is delivered, at high pressure, to the diffuser 241.
As the final series of vanes 24 rotates, the air delivered at a turbulence speed comparable or equal to that of the main air current passing between the vanes 31. It can be assumed, in this way, that the ratios of compression of the third stage (centrifugal) and of the auxiliary compressor formed by this radial flow device are substantially or exactly equal.
The radial flow rates have been shown on a somewhat exaggerated scale for the sake of clarity, but in practice they are relatively small as they must act only on a relatively small part of the total machine flow rate. (, this device serves to balance the pressure on the wheel of the third compression stage to cancel or reduce the thrust axi-le and to avoid the difficulties which arise in sealing the rear of the wheel of the third compression. floor to prevent air penetration from the outside.
@ the outlet of the diffuser system 54, the air passes through the double duct 31 comprising, if necessary, elbow fins 32 and enters the air boxes of the combustion chambers 5.
Note that the cross section of the conduit, in which the vanes 14 and 16 operate, appears to be divergent in direction. of flow. In reality this duct is converging by '' as a result of the decrease in radius, i.e. its useful cross section decreases as
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, pie the c-, cirr, nc approaches the tree 7.: 8 "8c1'r '' '3 real convergence is, of course, f'tt'C ... Y'.111] 1 '-' 'ec conc S7. ((1' "tlOi? S 8 (the 'COl1StrLlCtiol1,. (". r. example r "" 1: T <e>: 1 Island C; 0' ^; re: S10t1%. Obtain by ;; 't:; 1Lt3 7 1 the radial ccmprersor.
This factor) JY '"' 1St, day on; ¯.re> ,; 1 * rs ét, 'i ../' J2, ri. '} TiliSG: C [', ', 2 [-' n ' bes s 1 pl ',. 1.s short and more robust-s': 1,', 1e or le? s fl ei # <1 é>: s,, é t <ie this f1lÜ renders:, lU8 Üsrl the r'roblèT11e, les 8011icité1tiol ':., S des t'uses et dee 1;:', n'3s 17. Likewise, the duct es' subes 25, 24 may be convergent TTeis the exterior, ^ Here this f'ppp'rente convergence is experienced if ofuse of the intervention of radiating dimensions.
On 1 <':' i ;, 2 we showed a compressor L little pl'vS a'p, '' 1017e il that of 1'- 'rischine de 1s' f'1 ", i and this ìé.2E against a vDrÚ'nte which can be used i onf 'a compressor alone or for a compressor f "isr'nt pr'rtie rlii, ie complete machine, hoop variant allows to obtain a more gradual diffusion effect and provides 3The possibilities intermediate cooling: re.
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The compressor rotor is formed by a
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body 4C whose denier etnbe comprises radial vanes (centrifugal) il: 1 and the third etE.:, e alalac vanes 42. On the rear face of the disc, which supports vanes 41, are mounted vanes 4 1 1 ± a flow-
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radially towards the interior and which cooperate with the
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fixed blades 4.1, essentially as shown; on the: ïj -, -. 1.
The / il) it of the second Ôt1be passes through the blades 4 "through which it is further compressed before <; T <; box # 1 at diffuser 45 and before entering the duct t 4, at the exit of the first étDLe 1r = '.'ūf; active.: r [1ese e'rtre a series of COil fins (). P8F Il? 01 enters (lc'ns a ch,' bounded tree by an outer wall 18 0t nne interior wall 49. '"' These walls are substantially 1. r1 'and y'ellV.'. Nt i, r8 '1F'eE ,, u it r d.Li m r'es- only' of the third floor or be an integral part of this 1 n
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this which provides a very rigid and robust assembly.
In the chamber is established a partition 5C which starts from the periphery of the wheel of the first stage, delimits the passage for the flow thereof, is curved towards the rear and ends at the rear of said chamber. The bent fins 51 facilitate the turbulence-free reversal of the direction of current from the outer face to the inner face of the partition 50. Further bent fins 52 direct the current to the vanes 43 and 44.
The wall 48 may include fins 48A for heat exchange and the arrangement of the entire chamber may be such as to promote the cooling of the fluid passing through it. It should be noted that the partition 50 is arranged in such that the passage which it delimits for the fluid is progressively divergent in the direction of the flow so as to act as a diffuser. The fins 53 are provided to reduce or eliminate the speed of turbulence at the outlet of the first. floor and they can also produce some diffusion.
Hollow radial crosspieces 54 support the partition 50 by resting on the walls 48 and 49 while ensuring the ventilation of the chr, mbre 55 which, apart from that, is completely closed.
The nature of the fixed vanes 14, (fig. 1) or 44 (fig.
2) lends itself to obtaining intermediate cooling. These vanes can be hollow by being made, for example, of sheet metal as is well known, and their connecting rings can also be hollow to connect cavities between them and allow the passage of a refrigerant fluid therein.