CH340946A - Turbo-machine centrifuge - Google Patents

Description

Turbo-machine centrifuge L'invention a pour objet une turbo-machine cen- trifuge, comportant une reue ä aubes logge dans une volute. Cette machine pourrait etre, par exemple, un ventilateur, un compresseur ou une pumpe.

Le but de Finvention est d'obtenir une turbo- machine dont la courbe pression/ddbit ne comporte aucune zone de pompage, ce qui n'avait jamais 6t6 r6alis6 jusqu'ä ce jour, tout en couvrant, avec un rendement superieur ä celui des machines connues de ce genre, une gamme de r6gimes beaucoup plus 6tendue.

La turbo-machine selon 1'invention est caracte- ris6e en ce que les aubes de la reue sont dispos6es entre deux flasques de cette reue qui se prolongent radialement au-delä des extrdmitds ext6rieures des aubes de maniere ä former un diffuseur, la volute dans laquelle la reue est logee ayant ses flancs espa- c6s des flasques de la reue dune distance comprise entre une et deux fois la largeur de sortie du diffu- seur, cette volute 6tant 6quipde d'au meins un pavil- lon d'aspiration dvas6 vers 1'ext6rieur suivant une surface de r6volution dopt la section axiale se rac- corde ä celle du flasque adjacent de la reue ä aubes, et d'un conduit de refoulement qui se raccorde ä la volute par un arrondi de rayon de courbure situe entre 1/s et i/12 du rayon ext6rieur du diffuseur tour- nant.

Le dessin represente, ä titre d'exemple, une forme d'exkution de la turbo-machine selon 1'invention et des variantes. La fig. 1 est une coupe axiale de cette forme d'execution.

La fig. 2 est une vue de profil correspondant ä la fig. 1. La fig. 3 est une coupe axiale de la reue de cette forme d'exkution.

Les fig. 4, 5 et 6 sont respectivement des gra- phiques des courbes de d6bit et pression de cette forme d'execution et de turbo-machines de types connus dont les schdmas sont representes aux fig. 7 et B. Les fig. 9, 10, 11 et 12 representent chacune une variante de la machine des fig. 1 ä 3. La machine repr6sentee aux fig. 1 ä 3 comporte une reue 1, dont les aubes 2 sont dispos6es entre des flasques 3 et 4 de cette reue.

Ces flasques se prolongent radialement en s'6va- sant au-delä des extrdmit6s exterieures 28 des au- bes 2, de maniere ä former un diffuseur toumant 5. De la sorte, 1e fluide ä la sortie des aubes se detend sans 6prouver de frottement sensible sur les flasques mobiles qui sont animes dune vitesse p6riph6rique comparable ä la sienne, contrairement ä ce qui se passe dans un diffuseur fixeRTI ID="0001.0266" WI="4" HE="4" LX="1598" LY="2083"> oü la grande vitesse relative de Fair introduit un frottement consid6rable.

Cette reue est situ6e dans une volute 6 dopt les flancs 7 et 8 sont largement espaces des flasques de la reue, dune distance comprise entre une et deux fois la largeur du diffuseur ä sa sortie.

L'experience muntre en effet que 1e flux qui sort de la reue induit par frottement dans les espaces 9, 10 qui 1'entourent deux tubes tourbillons qui se pro- longent dans les espaces lat6raux 11, 12. 11 s'est rdv616 qu'en adoptant une telle forme il en r6sulte un relevement des pressions, dune part dans la zone des r6gimes voisins du d6bit nul, et d'autre part dans la zone des regimes ä grand d6bit, les dissipations d'6nergie dans les espaces latdraux sont diminu6es et la puissance absorb6e est donc moindre quand les tubes tourbillons sont bien forrn6s, c'est-ä-dire dans la zone des grands d6bits. 11 en r6sulte une augmen- tation de rendement sensible dans cette derniere zone, tandis que dans la premiere an note un moindre risque de pompage. La cr6ation de tubes tourbillons lat6raux importants procure, en outre, 1'avantage tres appreciable de reduire consid6rablement les pressions statiques aux points 13, 14 qui constituent entrefer pour Farbre et pour la roue, en sorte que 1'emploi de joints labyrinthes devient inutile.

La volute est munie d'un pavillon d'aspiration 15 s'evasant vers l'ext6rieur suivant une surface de r6volution dont la section axiale se raccorde ä Gelle du flasque adjacent 4, an dvite ainsi le dkollement de Filets d'air ä 1'entr6e de la roue. L'air rejete dans la volute s'6chappe par le conduit de refoulement 16. Contrairement ä ce qui avait 6t6 fait jusqu'ä ce jour, le raccordement de cette conduite avec la volute s'ef- fectue au moyen d'un large arrondi 17 dopt 1e rayon de courbure est egal d'environ 1/1o du rayon ext6rieur du diffuseur tournant ; il s'est rdv61e qu'en choisis- sant une telle forme, contrairement aux enseigne- ments de la th6orie et de la pratique usuelles qui preconisaient un raccordement tangent au point 18 ou un faible arrondi tel que 19, il dtait possible d'amoindrir encore 1e risque de pompage.

La roue de la turbo-machine repr6sent6e _(voir fig. 3) parvient ä 61iminer le decollement qui tend ä se produire dans la zone 20 un peu en arriere de 1'arrondi maximum ainsi que des survitesses trop importantes en 21 et des sous-vitesses trop faibles en 22, en choisissant des sections de r6volution de la roue :<I>a, b, c, d,</I> etc., normales ä 1'ecoulement mdridien, en sorte que Ges sections soient egales entre elles ou, pr6f6rablement, ä ce qu'elles soient 16gerement d6croissantes, de 1'amont vers Faval.

Les aubes peuvent etre en töle, et peuvent etre profilfies convenablement.

Afin qu'elles conviennent au Gas oü les carac- t6ristiques impos6es ä la machine conduisent ä des trajectoires sensiblement inclin6es vers 1'arriere du sens de rotation, an dispose le bord d'attaque des aubes sur la ligne 26 de fagon que 1e rayon moyen des bords d'attaque soit sensiblement egal ä celui de 1'ouie 27. L'extr6mit6 ext6rieure 28 de Faube, en 28, sera sensiblement inclin6e sur 1e rayon.

Dans une variante convenant particulierement bien dans le Gas oü Von dfisire une construction tres robuste et permettant d'atteindre des vitesses pfti- ph6riques 61evdes, 1e bord d'attaque des aubes sera situ6 suivant la ligne 30 (fig. 3) et la trajectoire fera un angle petit avec le rayon dans toute la zone com- prise entre une ligne interm6diaire entre<I>c et d</I> et le bord de feite 28. La partie 29 de Faube qui lui correspond est pratiquement plane, radiale ou voi- sine de cette position.

Dans cette variante, la partie de l'aube 31 com- prise entre le bord 30 et la partie pratiquement plane aura la forme dune surface gauche peu differente dune portion de cylindre d'axe sensiblement radial.

Dans la pratique, pour faciliter la construction des aubes de cette variante, la partie aval 29 plane de Faube commencera ä partir dune ligne droite 32, intermediaire entre<I>c et d.</I> La partie amont cylin- drique 31 se raccordera tangentiellement ä la partie aval sur cette ligne droite 32.

Dans le Gas de cette variante, an pourra consti- tuer une roue monobloc, les parties 29 et 31 des aubes 6tant dune seule venue, fix6e sur un moyeu unique ; mais elles pourraient aussi eire formfies en deux parties fix6es Tune sur un moyeu 33, 1'autre sur un moyeu 34, les deux moyeux 6tant juxtapos6s. Dans ce Gas, le flasque 4 pourra 6galement etre di- vis6 en deux parties 35 et 36, chacune d'elles 6tant fix6e aux parties d'aubes correspondantes.

Les fig. 4, 5 et 6 montrent les caraet6ristiques de la machine des fig. 1 ä 3, (A) compar6es ä Gelles d'un ventilateur classique (B), conforme ä la fig. 7, et d'un compresseur d'avion (C), conforme ä la fig. 8, avec diffuseur garni d'aubes fixes.

La fig. 4 donne les courbes d6bit - pression des trois appareils.

La fig. 5 donne les courbes d6bit - rendement des trois appareils.

La fig. 6 donne les courbes debit - qualitd de pression des trois appareils.

Bien entendu, la comparaison porte sur des turbo-machines de meme diametre de roues (aubes), de meme section d'ouie, de meme angle de sortie des aubes et de meme vitesse de rotation.

0n voit sur les figures l'avantage consid6rable que procure 1'agencement de la machine des fig. 1 ä 3, cette machine (A) couvrant, avee des rendements superieurs aux autres, une gamme de rdgimes de beaucoup plus dtendue, tont en pr6sentant une qua- lit6 de pression meilleure. En outre, tout risque de pompage est 61imine.

La variante de la fig. 9 est _ pourvue dune vo- lute 37 de section rectangulaire, 1e RTI ID="0002.0551" WI="9" HE="4" LX="1702" LY="1878"> grand cöt6 du rectangle Aant plac6 dans un plan radial. La roue 38 a deux ouies, chaque flasque 39 et 40 6tant sem- blable au flasque adjacent ä Fouie repr6sent6 ä la fig. 3. Le diffuseur tournant unique 41 est commun aux deux demi-roues. Toutefois, il pourrait 6gale- ment eire divis6 en deux parties, par une cloison radiale, chacune de Ges parties 6tant affeet6e ä une demi-roue seulement.

Aux ouies de la roue correspondent deux pavil- lons d'aspiration 42 et 43, semblables au pavil- lon 15, supportant les paliers 44 par 1'interm6diaire de bras profi16s 45 (partie de gauche de la fig. 9). Dans une autre variante (partie de droite de la fig. 9), les paliers 44 pourraient etre port6s par des cais- sons 46 raccordes aux pavillons 42 et 43 afin d'etre report6s ä 1'exterieur du fluide.

Dans la variante representee ä la fig. 10, la volute est 6galement de section rectangulaire, mais cette fois-ci le grand cötd du rectangle est place parallelement ä Faxe. Cette variante convient par- ticulierement bien lorsque Fon utilise des roues etroites, car elle pennet de donner aux espaces late- raux 47 et 48 un developpement convenable. Le pavillon 49 est integre dans la volute.

La fig. 11 represente une autre variante dans laquelle la volute 50 a une section circulaire. Cette forme convient particulierement bien aux roues langes ou aux roues ä deux ouies.

Enfin, la fig. 12 represente une variante dans laquelle la volute 51 a une section trapezoidale. Comme la precedente, cette forme convient bien aussi aux roues langes ou aux roues ä deux ouies.

Dans les variantes des fig. 10, 11 et,12, les roues sont egalement semblables ä celle represent6e ä la fig. 3.

Claims (6)

1. REVENDICATION Turbo-machine centrifuge comportant une roue ä aubes log6e dans une volute, caract6ris6e en ce que les aubes de la roue sont dispos6es entre deux flasques de cette roue qui se prolongent radialement au-delä des extremit6s exterieures des aubes de ma- niere ä formen un diffuseur, la volute dans laquelle la roue est logee ayant ses flancs espacds des flasques de la roue dune distance comprise entre une et deux fois la largeur de sortie du diffuseur, cette volute etant equipee d'au moins un pavillon d'aspiration evase vers 1'exterieur suivant une surface de r6vo- lution dont la section axiale se raccorde ä celle du flasque adjacent de la roue ä aubes, et d'un conduit de refoulement qui se raccorde ä la volute pär un arrondi de rayon de courbure situe entre 1/s et<B>1/12</B> du rayon exterieur du diffuseur toumant. SOUS-REVENDICATIONS 1. Turbo-machine centrifuge selon la revendiea- tion, caracterisde en ce que 1e rayon moyen du Bord d'attaque des aubes est egal ä celui de Fouie.
2. 2. Turbo-machine centrifuge selon 1a revendica- tion, caracteris6e en ce que les aubes sont, ä leur extr6mite aval, inehndes par rapport au rayon.
3. 3. Turbo-machine centrifuge selon la revendica- tion, caracterisde en ce que les aubes sont constituees par une partie plane situee du cöte de 1'ext6rieur de la roue, precddee d'un bec intdrieur de forme cylin- drique ä axe radial et se raccordant tangentiellement ä la premiere partie.
4. 4. Turbo-machine centrifuge selon la revendica- tion, caracterisee en ce que 1'ensemble des aubes est venu de fabrication en une seule piece.
5. 5. Turbo-machine centrifuge selon la sous-reven- dication 3, caracterisee en ce que les aubes sont RTI ID="0003.0271" WI="12" HE="4" LX="1065" LY="1252"> chacune en deux parties juxtapos6es, Tune exterieure comportant la partie plane, et 1'autre 1e bec.
6. 6. Turbo-machine centrifuge selon la revendica- tion, caraetdrisee en ce que les aubes sont en töle.