Compresseur centrifuge La présente invention a pour objet un compresseur centrifuge.
A la limite inférieure -de la vitesse d'écoulement, l'angle d'écoulement par rapport à l'aube est inférieur d'environ 150 à l'angle d'entrée des aubes et le décolle ment apparaît sur le côté de faite de celle-ci. Ce décol lement est accompagné d'un phénomène d'instabilité d'écoulement sous forme de pulsations qui empêchent le fonctionnement sûr du compresseur à cette vitesse d'écoulement ainsi qu'à n'importe quelle vitesse inférieure.
Pour étendre le fonctionnement du compresseur dans son domaine normalement instable, l'air pénétrant dans la roue à aubes peut être soumis à un prétourbillon dans le sens de rotation .au moyen d'aubes directrices d'entrées réglables, de manière à faire coïncider l'angle d'écoulement avec les angles d'entrée des aubes. Un tel prétourbillon ion seulement réduit la vitesse -d'écoule ment que le compresseur peut supporter sans pulsation,
mais il réduit également le rapport de pression que le compresseur peut produire dans des conditions de vitesse en t/mn constante. Si l'on désire avoir une grande réduction du rapport de pression, on doit utiliser un prétourbillon élevé, ce qui nécessite le réglage des aubes directrices d'entrée suivant de très petits angles ; ou en d'autres mots, la composante de vitesse d'écou lement .absolue à l'entrée doit être dirigée suivant un petit angle par rapport au sens de rotation.
Si ceci est réalisé, cela. entraîne des pertes d'écoulement si éle vées que le rendement du compresseur devient mauvais.
En plus des pertes mentionnées ci-dessus apparais- sant ë l'entrée de la roue et qui diminuent rapidement avec -l'augmentation du décalage de l'angle d'écoulement et de l'angle d'aube, il existe d'autres pertes importantes dans les compresseurs centrifuges conventionnels qui ont pour résultat de limiter sérieusement le rendement.
La longueur considérable (dans le sens de l'écoulement) des passages formés par des aubes adjacentes crée un accroissement important des couches limites,
en parti- culier sur les côtés de fuite de l'aube où ces couches limites peuvent augmenter d'épaisseur à l'extrémité exté rieure des aubes de telle manière que le passage ne peut être que partiellement rempli par l'écoulement, le reste étant occupé par la couche limite qui est le siège d'impor tantes pertes d'énergie.
Dans la partie remplie du pas sage, la distribution de vitesse est très irrégulière, direc tement au vosinage de la face avant, par rapport au sens de rotation, de chaque aube la vitesse d'écoulement est faible et est beaucoup plus élevée à proximité de la face arrière de l'aube adjacente tombant cependant à zéro ou même à une valeur négative à l'intérieur de la couche limite épaisse sur ce dernier côté.
Une .telle irrégularité de vitesse à l'intérieur des passages d'aube individuels et le fait qu'il .existe des zones de séparation et de stagnation de couches d e liaison épaisses, donnent lieu à des pertes qui apparaissent dans la partie initiale de l'espace, par exemple un diffuseur, recevant l'écoule ment après qu'il a été évacué par les passages de la roue de compresseur.
L'invention vise à remédier -aux inconvénients men tionnés plus haut et le compresseur qui en fait l'objet est caractérisé en ce que les aubes de la roue sont réparties par paires, de manière que l'écartement entre les deux aubes d'une paire soit inférieur à l'écartement entre les aubes adjacentes de deux paires consécutives d'aubes, et en ce que le bord d'attaque d'une des deux aubes de chaque paire s'étend en amont du bord d'attaque de l'autre aube de la paire par rapport au sens d'écou lement du fluide entre ces deux aubes.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du compresseur faisant l'objet de la présente invention ainsi que des variantes.
La fig. 1 est une coupe axiale d'un petit compres seur équipée d'aubes directrices d'entrée réglables. La fig. 2 est une vue en élévation regardant vers le côté entrée de la roue représenté à la fig. 1.
La fig. 3 est une vue partielle montrant un dévelop- pement d'une projection de la roue sur un cylindre coaxial à celle-ci.
Les fig. 4A, 4B, 4C et 4D montrent les roues de qua tre variantes.
Les fig. 5A, 5B et 5C illustrent des formes d'aubes pouvant être présentées par n'importe laquelle des roues des fig. 4A, 4B, 4C et 4D.
En se référant à la fig. l; de l'air qui peut être à la pression atmosphérique, pénètre à travers l'entrée annu laire 44 et s'écoule radialement vers l'intérieur à tra vers un passage 42 pour être dévié axialement en vue d'entrer dans l'aubage de la roue. Des aubes- directrices 46 sont placées dans le passage 42 et sont réglables angulairement pour impartir un tourbillon à l'air entrant.
Ces aubes sont portées par des arbres individuels 48 tourillonnes dans la pièce moulée 2 et munis à leurs extrémités extérieures de pignons 50 sur lesquels passe une chaîne pour l'entraînement simultané en rotation.
Après avoir quitté la roue, l'air est reçu-par le dif- fuseur 38 qui ne comporte pas d'aube et s'étend radia- lement, l'air comprimé provenant de ce diffuseur étant déchargé dans la bâche spirale 39 et finalement à travers une sortie tangentielle (non représentée) à l'ouverture d'évacuation -du compresseur.
Les aubes ont chacune une forme de coquille et sont réparties par paires d'aubes 66 et 68 comme représenté à la fig. 3. L'écartement entre les deux aubes d'une paire est inférieur à l'écartement entre les aubes adjacen- tes de deux paires consécutives d'aubes:- Le bord d'atta que 67 de l'aube arrière 66, par rapport au sens de rota tion;
de chaque paire s'étend par rapport à l'écoulement d'air en amont du bord d'attaque 69 de l'aube avant 68 de la paire. A l'entrée 117 le bord d'attaque 67 des aubes arrière 66 s'étend sur la surface d'un cône concentrique à l'axe- de rotation et est orthogonal à l'écoulement tan dis que le bord d'attaque 69 des aubes avant 68 est radial (ou approximativement radial)
afin d'être égale ment orthogonal à l'écoulement qui l'atteint. A .la sortie <B>118</B> les bords de fuite des deux aubes 66 et 68 -de la paire sont disposés de manière que la fin de l'aube arrière 66 ait un rayon plus petit à partir de l'axe de rotation que le rayon, de l'aube avant 68.
Le-passage formé entre les deux aubes 66 et 68 de chaque paire a une forme de S, tandis que le passage formé entre les aubes adjacentes des deux paires consécutives n'a qu'une seule courbure.
Il apparaît dans cette construction, du fait d'une action centrifuge, une chute de pression en 119 produi- sant un écoulement forcé à .travers l'ouverture 117 et entre les -aubes .de chaque paire avec évacuation en 118.
Un mouvement de .rotation forcé de l'écoulement est ainsi obtenu en<B>117</B> qui impose, si cela est nécessaire, une courbure à l'écoulement aux entrées des passages entre paires d'aubes consécutives car les couches limites le long de la partie initiale du côté concave des aubes arrière 66 des paires d'aubes sont agitées en étant écartées par .aspiration.
C'est près du bord d'attaque sur ce côté de l'aube arrière que pendant des conditions défavorables d'angle d'écoulement, il apparaîtrait une séparation ou décollement de l'écoulement. La condition la plus défavorable qui pourrait exister est celle dans laquelle la composante de tourbillon de la vitesse absolue de l'air entrant dépasserait la vitesse périphérique de la roue d'une
quantité talle que la vitesse relative de l'écou- lement pas rapport aux aubes sera plus ou moins à angle droit par rapport aux aubes. de sorte qu'une cour bure de 900 environ serait nécessaire à l'écoulement pour lui permettre de pénétrer doucement dans le pas sage ménagé entre les aubes.
Cette condition peut exis ter pendant des conditions de fonctionnement comme décrit, donnant une composante de tourbillon élevée à l'air dans le sens de rotation pour obliger la roue à agir comme une turbine contribuant à entraîner l'arbre du rotor.
Grâce à l'écoulement induit d'une partie de l'air à travers les Passages formés entre les aubes 66 et 68 des paires malgré les conditions défavorables de l'angle, l'écoulement entre les paires consécutives d'aubes est obligé de s'incurver de manière à passer doucement entre celles-ci.
Il est avantageux de dessiner la roue utilisant un anneau d'entrée présentant un diamètre relativement grand de sorte que le carré de la valeur moyenne des diamètres intérieur et extérieur de cette ouverture est de 55 à 60 % du diamètre de sortie de la roue. En même temps,
il est désirable que la dimension radiale de l'aube ne dépasse pas 30 % du diamètre d'entrée moyen.
L'aubage de la roue de compresseur qui vient d'être décrit est-particulièrement avantageux s'il est utilisé con jointement avec des aubes directrices réglables. Les fig. 4A à 4D représentent les roues de quatre variantes du compresseur décrit. Ces roues se -distinguent les unes des autres par les directions d'entrée et de sortie des aubes, qui sont respectivement,
l'entrée radiale avec décharge radiale, l'entrée axiale avec décharge diago nale et l'entrée axiale avec décharge- axiale.
La roue peut présenter une décharge - soit vers l'acière, soit à 90(), soit vers l'avant. Les fig. 5A, 5B et 5C montrent trois variantes de raubage de la roue du compresseur décrit. Chacun de ces aubages pourrait être celui de l'une quelconque des roues des fig. 4A à 4D.
Le fonctionnement identique pour les diverses for mes d'aubes décrites est le suivant.
L'air d'agitation de la couche limite qui est intro- duit entre les deux aubes de chaque paire élimne la couche limite par aspiration à partir- du côté d'attaque de la face avant de l'aube arrière de la paire empêchant le décollement et l'écoulement enRTI ID="0002.0214" WI="4"HE="4" LX="1685" LY="1845"> ce point d'entrée dans des conditions de fonctionnement dans lesquelles
l'angle d'écoulement s'approchant de l'entrée est plus grand que l'angle de l'aube. Dans toutes les conditions de fonction nement, cet air d'agitation de la couche limite souffle la couche limite épaisse qui se formera autrement sur le côté amère de l'aube à proximité de son extrémité de décharge et en même temps cet écoulement d'air entre les aubes-de chaque paire <RTI
ID="0002.0231"> uniformise la vitesse de décharge entre les- paires d'aubes consécutives. Cette uni- formité a pour effet de réaliser un rendement élevé de la transformation en pression (dans le diffuseur) de l'énergie cinétique fournie -à l'air par la roue.