Procédé de compression d'un fluide gazeux et dispositif pour sa mise en aeuvre. Dans les turbocompresseurs ou compres seurs centrifuges du système ordinaire, le fluide qu'il s'agit de comprimer, par exemple de l'air, est introduit dans les canaux d'une roue tournant rapidement. Le fluide, sortant d'une chambre d'amenée et entrant dans ces canaux, autour du moyeu de la roue, puis s'écoulant par la périphérie de cette roue, subit dans cette roue une première compres sion, due à l'action de la force centrifuge ainsi qu'à la diminution de sa vitesse relative dans les canaux lorsqu'il passe du centre à la périphérie.
Le fluide sort de la roue avec rnre grande vitesse absolue de sortie, et il subit une seconde compression dans un diffuseur fixe placé autour de la roue, diffuseur qui transforme en pression une partie de cette vitesse absolue de sortie. La somme de ces deux compressions donne la compression to tale que le fluide subit lors de son passage à travers une roue de turbocompresseur mu nie de son diffuseur. Lorsqu'on veut donner au fluide une compression plus forte, l'on est obligé de disposer en série plusieurs roues semblables, et de faire parcourir ces diverses roues au fluide successivement, en conduisant à la chambre d'amenée devant l'entrée des canaux d'une roue, autour du moyeu de cette roue, le fluide sortant du diffuseur de la roue précédente.
Le but de la présente invention est d'aug menter la compression 'que l'on peut obtenir avec une roue donnée, de façon à diminuer le nombre de roues nécessaires, pour commu niquer à un fluide une compression totale prescrite. L'invention revendiquée comprend un procédé pour obtenir ce résultat et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé consiste à faire passer le fluide plusieurs fois et successivement dans des canaux d'une même roue à aubes et dans des canaux de son diffuseur, de façon à élever successivement et à chaque fois la pres sion du fluide.
Le dispositif pour la mise en couvre de ce procédé est caractérisé en ce qu'il com porte une roue à aubes dont la chambre d'amenée du fluide à la roue et le diffuseur sont subdivisés en plusieurs secteurs distincts et séparés les uns des autres, chaque secteur de diffuseur sauf le dernier communiquant avec un secteur de la chambre d'amenée, de manière que le fluide, conduit d'abord au premier secteur de la chambre d'amenée, pénètre de là;
dans un certain nombre de canaux de la roue, traverse ces canaux et entre dans le secteur du diffuseur correspon dant à ces canaux, puis soit ramené au sec teur suivant de la chambre d'amenée, de là, traverse de nouveau un certain nombre de canaux de la roue et pénètre dans le secteur du diffuseur, correspondant, et ainsi de suitejusqu'au dernier secteur de diffuseur, où le fluide sous pression sera recueilli.
L'on pourra faire passer le fluide de cette manière deux fois, trois fois ou plus par la même roue, en di visant la chambre d'amenée de cette roue et son diffuseur en deux, trois ou plusieurs sec teurs, et l'on obtiendra pour le fluide une compression deux, trois ou plusieurs fois plus forte que si le fluide n'avait passé qu'une seule fois par la roue, en traversant à la fois tous les canaux de cette roue.
La fig. 1 représente, schématiquement et à titre d'exemple, une vue en coupe d'un dis positif suivant l'invention, constituant une roue de turbocompresseur à plusieurs roues, dans laquelle le fluide passe trois fois suc cessivement; La fig. 2 représente la vue de face de cette même roue.
Dans la fig. 1, a représente l'arbre du turbocompresseur, sur lequel est clavetée la roue composée d'un disque avec moyeu b et d'un flasque c. Entre le disque et le flasque sont fixées les aubes-d qui délimitent entre elles les canaux de la roue. Ces canaux dé bouchent, d'une part, latéralement, tout autour du moyeu; en eu e2, et, d'autre part, ils dé bouchent à la périphérie de la roue. A sa périphérie la roue est entourée par le diffu- seur; qui est un espace circulaire divisé également en une série de canaux distincts, par des aubes fixes y.
Ces canaux du diffuseur débouchent à l'extérieur dans une chambre circulaire hi lis ayant à peu près la forme d'un tore, et qui n'est à proprement parler que la prolongation du diffuseur à l'extérieur des aubes y. Devant l'entrée des canaux des roues, en ei e2, se trouve l'ouverture d'une autre chambre circulaire intérieure ii i3> qui est appelée ici la chambre d'amenée du fluide.
En réalité, et comme on le voit clairement dans la fig. 2, il y a trois diffuseurs distincts fi f2 f3, trois chambres extérieures hl /a2 lts et trois chambres d'amenée ii i2 is, toutes distinctes et séparées les unes des autres. Sur cette fig. 2, les mêmes lettres désignent les mêmes parties que sur la fig. 1.
En outre, o est une tubulure qui communique avec la chambre d'amenée<I>il.</I> k est un canal qui fait com muniquer une extrémité de la chambre exté rieure hl avec l'extrémité correspondante de la chambre d'amenée<I>i2. l</I> est un second canal qui fait communiquer l'autre extrémité de. la chambre hi avec l'autre extrémité de la chambre<I>i2.</I> ni est un canal qui fait commu niquer une extrémité de la chambre extérieure 1i 2 avec l'extrémité correspondante de la chambre d'amenée is. <I>a</I> est un second canal qui fait communiquer l'autre extrémité de la chambre h2 avec l'autre extrémité de la chambre i3. Quant à la chambre <RTI
ID="0002.0036"> lis elle com munique avec une chambre d'amenée de la roue suivante correspondant à la chambre il de la première roue, et cette communication est établie par des canauxp passant derrière la première roue, par conséquent invisibles sur la fig. 2, mais que l'on aperçoit en coupe partielle à la partie inférieure gauche de la fig. 1.
L'on n'a ainsi figuré chaque fois que deux canaux de communication entre les chambres extérieures<I>h</I> i h <I>2</I> et les chambres d'amenée i2 i3, et cela pour donner plus de clarté au dessin. Mais en réalité ces chambres communiqueraient entre elles par de véritables espaces creux, plus ou moins cloisonnés par des nervures. De sorte que. ces paires de canaux 1c l et iii <B>té,</B> ne sont représentés sur les figures .que d'une façon purement sché matique.
Ils n'existeraient pas en réalité et seraient remplacés par les cloisonnements intérieurs des espaces continus reliant les chambres extérieures /ai h2 aux chambres d'amenée i2 i3. Il en est de même pour le canal p reliant la chambre<I>lis</I> à la première chambre d'amenée de la roue suivante. Sur la fig. 2 l'on a supposé déchirée une partie du flasque c de la roue, et une partie d'une paroi du diffuseur, de façon que l'on aperçoit en coupe la partie supérieure et la partie de gauche de 1a roue et du diffuseur.
Cela permet de remarquer que le diffuseur est divisé en trois parties par des portions pleines, dont on aperçoit les deux premières q1 et q2.
Le fonctionnement du turbocompresseur s'explique à la simple inspection des figures Le fluide qu'il s'agit de comprimer, par exemple de l'air, pénètre dans la tubulure o et se rend de là à la première chambre d'amenée ii. De cette chambre, le fluide pé nètre dans les canaux de la roue b, entre les aubes de cette roue, et comme la roue b tourne très rapidement, le fluide est comprimé et chassé vers la périphérie. Il sort de la roue avec une grande vitesse absolue et entre dans le premier secteur de diffuseur fi. Les aubes g du diffuseur guident le fluide de façon à le ralentir, et transforment ainsi une partie de sa vitesse en pression.
Le fluide sort alors du- diffuseur proprement dit et entre dans la chambre extérieure h.1. A ce moment le fluide est déjà comprimé à une pression notablement plus forte que sa pres sion à l'entrée de la tubulure o par suite de l'effet de la force centrifuge dans la roue, de la diminution de sa vitesse relative dans les canaux de la roue, et de la diminution de sa vitesse absolue dans les canaux du diffuseur. De cette chambre hi, le fluide est conduit par les canaux<I>k</I> l dans la seconde chambre d'amenée i2. Le fluide arrive dans i2 avec sensiblement la même pression qu'il avait dans la chambre h2, car les canaux k l sont largement dimensionnés dans ce but.
Le fluide pourra même avoir dans la chambre i2 une pression plus élevée que dans la chambre hi, si les canaux<I>k 1,</I> grâce à leur forme bien choisie, ont fait diminuer encore la vitesse que le fluide possédait à la sortie des aubes du diffuseur. De la chambre i2, le fluide pé nètre de nouveau dans les canaux de la roue b, et de là dans le deuxième secteur du dif fuseur f 2 et- enfin dans la chambre extérieure h2. Pendant ce second trajet du centre à la péri phérie, le fluide subit une nouvelle augmen tation de pression, tout comme s'il avait traversé une seconde roue du turbocompres seur.
Enfin de la chambre h2, le fluide est ramené au centre par les canaux<I>m n</I> dans la chambre d'amenée i3. De là il pénètre pour la troisième fois dans la roue, puis dans le troisième secteur de diffuseur fs, et delà dans la chambre extérieure-h3. A ce moment le fluide a subi une troisième augmentation de pression, et il est arrivé à une pression correspondant à celle qu'il aurait après son passage dans trois roues de mêmes dimen sions d'un compresseur ordinaire. De la chambre hs, les canaux p passant derrière la roue l'amènent à la première chambre d'ame née de la roue suivante. Si le turbocompres seur décrit n'avait qu'une seule roue, le fluide serait recueilli à la sortie de la chambre ha.
Dans un turbocompresseur à plusieurs roues et à refroidissement intermédiaire, on pourra recueillir le fluide à la sortie de la dernière chambre extérieure de chaque roue, soit, dans l'exemple décrit, à la sortie de la chambre h3, l'amener de là au réfrigérant, puis du réfrigérant le conduire à la première chambre d'amenée de la roue suivante. Comme on l'a déjà fait remarquer, les canaux et les chambres distinctes ne sont indiqués ici que schémati quement, pour plus de clarté. En réalité ce nouveau compresseur pourra être construit d'une manière analogue, en ce qui concerne la forme des chambres et des canaux, aux turbocompresseurs ordinaires.
Les trois chambres d'amenée ii <I>i2</I> i3 contenant toutes trois le fluide à des pressions différentes, il faut éviter autant que possible les fuites de fluide d'une chambre à l'autre, ainsi que d'une chambre vers l'extérieur. Pour cela il faudra en premier lieu que les aubes d de la roue soient prolongées jusqu'à l'entrée latérale des canaux de la roue, et affleurent la roue à l'entrée de ces canaux, en e1 e2, ce qui n'est pas le cas dans les turbocompresseurs ordinaires.
L'on pourrait aussi faire -pénétrer dans la roue les chambres ii 22 2g à la rencontre-des aubes tl,- ce .qui reviendrait au même résultat, mais serait moins pratique.
Puis il faudra séparer ces trois chambres ii i2 i;3 l'une de l'autre par un intervalle au moins égal à la largeur d'un canal de la roue, c'est-à-dire par un intervalle au moins égal à la distance séparant deux aubes consécutives, à l'entrée dans la roue en ei e2, sans quoi un canal de la roue pourrait faire communiquer une chambre avec la suivante.
Puis il faudra naturellement ré duire au minimum les pertes par les jeux existant entre les parties tournantes et les parties fixes et l'on y arrivera en usant des artifices connus, soit diminution de jeu jus qu'au minimum, recouvrements, rainures for mant labyrinthe etc.
Les trois secteurs du diffuseur devront aussi être séparés l'un de l'autre par un in tervalle au moins égal à la distance entre deux aubes consécutives de la roue, mesurée à la périphérie de la roue, pour qu'un canal de la roue ne puisse pas faire communiquer l'un des secteurs avec le suivant. Dans la fig. 2, cet intervalle entre deux secteurs du diffuseur est figuré par une partie pleine qi q2. Dans cette même figure, l'intervalle entre deux chambres d'amenée ii is est représenté par une partie vide, et cela pour plus de clarté dans la figure.
En réalité, cet intervalle entre deux chambres d'amenée serait également rempli par une partie pleine, en vue de di minuer les fuites de fluide hors des chambres en cet endroit. Le jeu entre la périphérie de la roue et le diffuseur fixe devra aussi être réduit autant que possible et l'on empêchera ou diminuera les fuites en cet endroit par les moyens connus.
Si l'on examine en détail, ce qui se pro duit, lorsqu'un canal de la roue, compris entre deux aubes consécutives, passe devant l'extrémité de la chambre d'amenée ii, puis devant l'intervalle séparant ii et i2, et enfin devant le commencement de la chambre d'amenée i2, l'on remarquera qu'il convient d'avancer un peu, dans le sens contraire à la rotation de la roue, la partie pleine q2 qui sépare les secteurs du diffuseur fi et f2,
par rapport à la position de l'espace qui sépare les chambres ii et i2. Car lorsque le canal considéré de la roue se trouvera en face de l'extrémité de la chambre ii, il recevra encore à son entrée le fluide de cette chambre.
Mais à cet instant la sortie du canal à la périphérie de la roue est déjà obturée par la, partie pleine e2, qui aura été décalée exprè, dans ce but, et la vitesse relative de sortie du fluide dans le canal tombera à zéro, alors que sa vitesse relative d'entrée n'est pas zéro, de sorte que la compression du fluide dans le canal con sidéré s'en trouvera accrue.
La roue conti nuant à tourner, le canal considéré se trouvera bientôt en face du commencement de la chambre d'amenée i2 et du commencement du secteur de diffuseur<B>f2,</B> dans lesquels chambre et secteur il règne une pression plus considérable que dans la chambre ii et dans le secteur hi. .La pression du fluide ayant augmenté dans le canal pendant son passage entre les deux secteurs, comme on vient de le voir, le fluide passera ainsi mieux d'un secteur à l'autre, avec moins de choc de pression et moins de perte.
Il en sera exactement de même pour le passage entre la chambre ia et le secteur f2, et la chambre i3 et le secteur fa, et il conviendra d'avancer un peu la partie pleine séparant les secteurs de diffuseur f2 et f3 dans le sens contraire à la rotation de la roue, par rapport à la position de l'espace qui sépare i2 de is. Par contre, pendant le moment où le canal passera de l'extrémité de la chambre i3 au commen cement de la chambre ii, dans laquelle la pression régnante est plus basse, il faudra au contraire que la pression baisse dans le ca nal considéré.
Pour obtenir ce résultat, il suffira de déplacer la partie pleine qi, qui sépare le secteur de diffuseur f3 du secteur de diffuseur<B>fi,</B> en avançant cette partie dans le sens de rotation de la roue, par rapport à la position de l'espace qui sépare la chambre i3 de la chambre ii. Dans ces conditions, le canal ne recevra plus de fluide à son entrée, alors qu'il en débitera encore à sa sortie, dans le secteur de diffuseur f3.
La vitesse relative d'entrée du fluide dans le canal tombera à zéro avant que la vitesse relative de sortie ne devienne nulle, et la pression baissera dans le canal, ce que l'on désire précisément obtenir. Au lieu de dire que l'on a décalé l'intervalle entre deux sec teurs du diffuseur par rapport à l'intervalle entre deux chambres d'amenée, l'on pourrait naturellement dire tout aussi bien que l'on décale l'intervalle entre deux chambres d'ame née par rapport à l'intervalle entre deux sec teurs de diffuseur, mais alors le décalage devrait avoir lieu en sens inverse.
Cependant au moment du passage d'un secteur à l'autre, chaque canal travaillera avec un moins bon rendement. Pour diminuer ce mauvais effet, il conviendra d'augmenter autant que possible le nombre total des ca naux, puisqu'il n'y aura constamment que trois canaux en train de passer d'un secteur à l'autre, ou bien trois canaux en train de s'obturer et trois en train de s'ouvrir, si l'on suppose que le nombre total des canaux est un multiple de trois, et que les intervalles soientjuste de la grandeur des canaux. II faudra donc augmenter autant que possible le nombre des aubes, ce qui augmentera les frottements du fluide.
Par contre ces frottements seront diminués, ainsi que l'importance relative des pertes entre les parties fixes et les parties mobiles, du fait que la longueur des secteurs ne sera plus que le tiers de la circonférence, ainsi que du fait que la roue sera trois fois plus large, si l'on conserve au fluide la même vitesse relative.
Enfin l'on remarquera que les chambres ii i2 is, les secteurs de diffuseur<I>f</I> i f'2 f s et les chambres extérieures correspondantes hi h2 hs devront aller en diminuant de gran deur ou de longueur, pour suivre la-diminu- tion de volume que subit le fluide en passant de la pression des chambres ii et hi, à la pres sion plus forte des chambres i2 et h2,
et à la pression encore plus forte des chambres is et h.s. La roue ayant forcément la même largeur, il faudra que cette diminution de volume se traduise par une diminution de longueur des secteurs, si l'on désire que les vitesses du fluide dans les diverses parties des trois secteurs demeurent respectivement les mêmes.
Bien entendu, ce n'est qu'à titre d'exemple que l'on a représenté une roue dans laquelle le même fluide repasse trois fois. Le fluide pourrait tout aussi bien passer deux fois seulement, ou même plus de trois fois.
Une application particulièrement avanta geuse de cette invention pourra être faite au secteur-compresseur de la turbine à combus tion décrite dans le brevet n 98411 en faisant passer plusieurs fois dans le secteur-compres- seur d'une même roue les gaz ou l'air froid qu'il faut comprimer. Car, dans ce cas, non seulement l'invention permettra de réaliser pour chaque roue un degré de compression plus élevé, ce qui pourra- déjà être un avan tage, mais encore l'invention permettra d'ob tenir un meilleur refroidissement des aubes de la roue dans le secteur-compresseur.
Enfin l'on pourra aussi bien appliquer l'invention à toutes les roues d'un turbo compresseur à roues multiples, que l'appliquer seulement à un certain nombre de ces roues, ou même à une seule de ces roues.
Process for compressing a gaseous fluid and device for its implementation. In turbochargers or centrifugal compressors of the ordinary system, the fluid to be compressed, for example air, is introduced into the channels of a rapidly rotating wheel. The fluid, leaving a supply chamber and entering these channels, around the hub of the wheel, then flowing through the periphery of this wheel, undergoes in this wheel a first compression, due to the action of centrifugal force as well as the decrease in its relative speed in the channels as it passes from the center to the periphery.
The fluid leaves the impeller with a high absolute exit speed, and it undergoes a second compression in a fixed diffuser placed around the impeller, which diffuser transforms part of this absolute exit speed into pressure. The sum of these two compressions gives the total compression which the fluid undergoes as it passes through a turbocharger wheel fitted with its diffuser. When we want to give the fluid a stronger compression, we are obliged to arrange several similar wheels in series, and to run these various wheels to the fluid successively, leading to the supply chamber in front of the inlet of the channels of a wheel, around the hub of this wheel, the fluid leaving the diffuser of the previous wheel.
The object of the present invention is to increase the compression obtainable with a given wheel, so as to decrease the number of wheels required to impart a prescribed total compression to a fluid. The claimed invention comprises a method for obtaining this result and a device for implementing this method.
The method consists in passing the fluid several times and successively through channels of the same impeller and through channels of its diffuser, so as to successively and each time raise the pressure of the fluid.
The device for the implementation of this method is characterized in that it comprises a paddle wheel, the chamber for supplying the fluid to the wheel and the diffuser of which are subdivided into several distinct sectors and separated from each other, each diffuser sector except the last communicating with a sector of the supply chamber, so that the fluid, first leading to the first sector of the supply chamber, enters from there;
in a number of channels of the impeller, passes through these channels and enters the area of the diffuser corresponding to these channels, then is returned to the next area of the feed chamber, from there crosses again a number of channels of the impeller and enters the sector of the diffuser, corresponding, and so on, until the last sector of the diffuser, where the pressurized fluid will be collected.
The fluid can be made to pass in this way twice, three or more times through the same impeller, by dividing the supply chamber of this impeller and its diffuser into two, three or more sectors, and one will obtain for the fluid a compression two, three or more times stronger than if the fluid had passed only once through the wheel, passing through all the channels of this wheel at the same time.
Fig. 1 shows, schematically and by way of example, a sectional view of a positive device according to the invention, constituting a turbocharger wheel with several wheels, in which the fluid passes three times successively; Fig. 2 represents the front view of this same wheel.
In fig. 1, a represents the shaft of the turbocharger, on which is keyed the wheel composed of a disc with hub b and a flange c. Between the disc and the flange are fixed the vanes-d which define between them the channels of the wheel. These channels are blocked, on the one hand, laterally, all around the hub; in had e2, and, on the other hand, they de clog at the periphery of the wheel. At its periphery, the wheel is surrounded by the diffuser; which is a circular space also divided into a series of distinct channels, by fixed vanes y.
These channels of the diffuser open out into a circular chamber hi lis having approximately the shape of a torus, and which is strictly speaking only the extension of the diffuser to the outside of the vanes y. In front of the entrance to the wheel channels, at ei e2, is the opening of another inner circular chamber ii i3> which is called here the fluid supply chamber.
In fact, and as can be seen clearly in fig. 2, there are three separate diffusers fi f2 f3, three outer chambers hl / a2 lts and three supply chambers ii i2 is, all distinct and separate from each other. In this fig. 2, the same letters designate the same parts as in fig. 1.
In addition, o is a tubing which communicates with the supply chamber <I> il. </I> k is a channel which communicates one end of the outer chamber hl with the corresponding end of the chamber of led <I> i2. l </I> is a second channel that connects the other end of. chamber hi with the other end of chamber <I> i2. </I> ni is a channel which communicates one end of outer chamber 1i 2 with the corresponding end of supply chamber is. <I> a </I> is a second channel which communicates the other end of chamber h2 with the other end of chamber i3. As for the room <RTI
ID = "0002.0036"> Here it communicates with a supply chamber of the following wheel corresponding to the chamber il of the first wheel, and this communication is established by channelsp passing behind the first wheel, therefore invisible in fig. . 2, but which can be seen in partial section at the lower left part of FIG. 1.
Each time, only two communication channels were shown between the outer chambers <I> h </I> ih <I> 2 </I> and the supply chambers i2 i3, and this to give more clarity in the drawing. But in reality these chambers communicate with each other by real hollow spaces, more or less partitioned by ribs. So that. these pairs of channels 1c 1 and iii <B> tee, </B> are shown in the figures only in a purely schematic manner.
They would not exist in reality and would be replaced by the interior partitions of the continuous spaces connecting the exterior chambers / ai h2 to the supply chambers i2 i3. The same is true for the channel p connecting the <I> lis </I> chamber to the first supply chamber of the following wheel. In fig. 2 it is assumed that part of the flange c of the impeller, and part of a wall of the diffuser, have been torn, so that the upper part and the left part of the impeller and the diffuser can be seen in section.
This makes it possible to notice that the diffuser is divided into three parts by solid portions, of which we can see the first two q1 and q2.
The operation of the turbocharger can be explained by a simple inspection of the figures. The fluid to be compressed, for example air, enters the pipe o and goes from there to the first supply chamber ii. From this chamber, the fluid enters the channels of the wheel b, between the blades of this wheel, and as the wheel b turns very quickly, the fluid is compressed and expelled towards the periphery. It leaves the wheel with absolute high speed and enters the first diffuser sector fi. The vanes g of the diffuser guide the fluid so as to slow it down, and thus transform part of its speed into pressure.
The fluid then leaves the diffuser itself and enters the outer chamber h.1. At this moment the fluid is already compressed to a pressure appreciably greater than its pressure at the inlet of the tubing owing to the effect of the centrifugal force in the impeller, of the decrease in its relative speed in the channels. of the impeller, and the decrease in its absolute speed in the diffuser channels. From this chamber hi, the fluid is conducted through the channels <I> k </I> l in the second supply chamber i2. The fluid arrives in i2 with substantially the same pressure as it had in the chamber h2, since the channels k l are largely dimensioned for this purpose.
The fluid may even have a higher pressure in chamber i2 than in chamber hi, if the <I> k 1, </I> channels, thanks to their well-chosen shape, have further reduced the speed that the fluid possessed at the outlet of the diffuser vanes. From the chamber i2, the fluid enters again into the channels of the wheel b, and from there into the second sector of the diffuser f 2 and finally into the outer chamber h2. During this second journey from the center to the periphery, the fluid undergoes a further increase in pressure, just as if it had passed through a second impeller of the turbocharger.
Finally, from chamber h2, the fluid is returned to the center via the channels <I> m n </I> in the supply chamber i3. From there it enters for the third time in the wheel, then in the third sector of diffuser fs, and beyond in the outer chamber-h3. At this moment the fluid underwent a third increase in pressure, and it arrived at a pressure corresponding to that which it would have after passing through three impellers of the same dimensions of an ordinary compressor. From the hs chamber, the p channels passing behind the wheel lead it to the first web chamber born from the following wheel. If the described turbochargers had only one impeller, the fluid would be collected at the outlet of the chamber ha.
In a turbocharger with several wheels and intercooled, the fluid can be collected at the outlet of the last outer chamber of each wheel, or, in the example described, at the outlet of chamber h3, bring it from there to refrigerant, then refrigerant lead it to the first supply chamber of the next wheel. As has already been noted, the channels and the separate chambers are shown here only schematically, for the sake of clarity. In reality this new compressor could be constructed in a similar way, as regards the shape of the chambers and the channels, to ordinary turbochargers.
The three supply chambers ii <I> i2 </I> i3 all contain the fluid at different pressures, it is necessary to avoid as much as possible the leaks of fluid from one chamber to another, as well as from one chamber. room to the outside. For this, it will first be necessary for the vanes d of the impeller to be extended to the lateral entry of the impeller channels, and to be flush with the impeller at the entrance to these channels, in e1 e2, which is not not the case in ordinary turbochargers.
One could also make the chambers ii 22 2g penetrate the impeller where they meet the vanes tl, - which would return to the same result, but would be less practical.
Then it will be necessary to separate these three chambers ii i2 i; 3 from each other by an interval at least equal to the width of a channel of the wheel, that is to say by an interval at least equal to the distance separating two consecutive blades, at the entry into the impeller at ei e2, otherwise a channel of the impeller could communicate one chamber with the next.
Then it will naturally be necessary to reduce to a minimum the losses by the games existing between the rotating parts and the fixed parts and this will be achieved by using known tricks, that is to say reduction of play to the minimum, overlaps, grooves for mant labyrinth etc.
The three sectors of the diffuser must also be separated from each other by an interval at least equal to the distance between two consecutive vanes of the impeller, measured at the periphery of the impeller, so that a channel of the impeller cannot make one of the sectors communicate with the next. In fig. 2, this interval between two sectors of the diffuser is represented by a solid part qi q2. In this same figure, the interval between two supply chambers ii is is represented by an empty part, and this for greater clarity in the figure.
In reality, this gap between two supply chambers would also be filled by a solid part, in order to reduce the leaks of fluid out of the chambers at this location. The play between the periphery of the wheel and the fixed diffuser should also be reduced as much as possible and leaks in this location will be prevented or reduced by known means.
If we examine in detail what happens when a channel of the impeller, comprised between two consecutive blades, passes in front of the end of the supply chamber ii, then in front of the interval separating ii and i2 , and finally in front of the beginning of the supply chamber i2, it will be noted that it is advisable to advance a little, in the direction opposite to the rotation of the wheel, the solid part q2 which separates the sectors of the diffuser fi and f2,
with respect to the position of the space which separates the chambers ii and i2. Because when the considered channel of the wheel is opposite the end of chamber ii, it will still receive the fluid from this chamber at its inlet.
But at this moment the outlet of the channel at the periphery of the wheel is already blocked by the solid part e2, which will have been shifted expressly, for this purpose, and the relative speed of the fluid outlet in the channel will drop to zero, then that its relative inlet velocity is not zero, so that the compression of the fluid in the channel considered will be increased.
As the wheel continues to turn, the channel considered will soon be opposite the beginning of the supply chamber i2 and the beginning of the diffuser sector <B> f2, </B> in which chamber and sector there is more pressure. considerable than in room ii and in sector hi. The pressure of the fluid having increased in the channel during its passage between the two sectors, as we have just seen, the fluid will thus pass better from one sector to another, with less pressure shock and less loss.
It will be exactly the same for the passage between the chamber ia and the sector f2, and the chamber i3 and the sector fa, and it will be necessary to advance a little the solid part separating the diffuser sectors f2 and f3 in the opposite direction. to the rotation of the wheel, with respect to the position of the space which separates i2 from is. On the other hand, during the moment when the channel will pass from the end of the chamber i3 to the beginning of the chamber ii, in which the prevailing pressure is lower, it will on the contrary be necessary for the pressure to drop in the channel considered.
To obtain this result, it will suffice to move the solid part qi, which separates the diffuser sector f3 from the diffuser sector <B> fi, </B> by advancing this part in the direction of rotation of the wheel, with respect to the position of the space which separates the chamber i3 from the chamber ii. Under these conditions, the channel will no longer receive fluid at its inlet, while it will still deliver fluid at its outlet, in the diffuser sector f3.
The relative velocity of the fluid entering the channel will drop to zero before the relative output velocity becomes zero, and the pressure will drop in the channel, which is precisely what is desired. Instead of saying that we have shifted the interval between two sectors of the diffuser in relation to the interval between two supply chambers, we could naturally just as well say that we shift the interval between two core chambers born with respect to the interval between two diffuser sectors, but then the shift should occur in the opposite direction.
However, when switching from one sector to another, each channel will work with less efficiency. To reduce this bad effect, the total number of channels should be increased as much as possible, since there will always be only three channels passing from one sector to another, or three channels in closing and three opening, assuming the total number of channels is a multiple of three, and the intervals are just the size of the channels. It will therefore be necessary to increase as much as possible the number of blades, which will increase the friction of the fluid.
On the other hand, these frictions will be reduced, as well as the relative importance of the losses between the fixed parts and the moving parts, because the length of the sectors will only be one third of the circumference, as well as the fact that the wheel will be three times wider, if we keep the fluid the same relative speed.
Finally, it will be noted that the chambers ii i2 is, the diffuser sectors <I> f </I> i f'2 fs and the corresponding outer chambers hi h2 hs must decrease in size or length, to follow the decrease in volume that the fluid undergoes when passing from the pressure of chambers ii and hi, to the higher pressure of chambers i2 and h2,
and to the even stronger pressure of the is and h.s. The wheel necessarily having the same width, it will be necessary for this reduction in volume to result in a reduction in the length of the sectors, if it is desired that the speeds of the fluid in the various parts of the three sectors remain the same respectively.
Of course, it is only by way of example that a wheel has been shown in which the same fluid passes three times. The fluid might as well pass just twice, or even more than three times.
A particularly advantageous application of this invention can be made to the sector-compressor of the combustion turbine described in patent n ° 98411 by passing the gas or air several times through the sector-compressor of the same wheel. cold that must be compressed. Because, in this case, not only will the invention make it possible to achieve a higher degree of compression for each wheel, which could already be an advantage, but also the invention will make it possible to obtain better cooling of the vanes. the wheel in the compressor sector.
Finally, the invention could just as well be applied to all the wheels of a turbo compressor with multiple wheels, as it could be applied only to a certain number of these wheels, or even to only one of these wheels.