Compresseur centrifuge La présente invention a pour objet un compresseur centrifuge comprenant un rotor monté sur un arbre et comprenant deux cloisons disposées en regard l'une de l'autre et dont l'une présente dans sa partie centrale une ouverture d'entrée pour le gaz à comprimer, une série d'aubes reliées aux cloisons et s'étendant depuis l'ouver ture d'entrée jusqu'à la périphérie du rotor, un stator disposé autour du rotor et comprenant deux cloisons disposées en regard l'une de l'autre et délimitant entre elles une ouverture d'entrée pour le gaz alignée radiale- ment sur la périphérie du rotor,
et des aubes diffuseuses placées entre les cloisons du stator et s'étendant depuis l'ouverture d'entrée du stator jusqu'à son ouverture de sortie située à sa périphérie.
La construction de compresseurs centrifuges destinés à fournir un débit de gaz comprimé relativement faible, mais sous une pression élevée, présente de nombreuses difficultés. En effet, une première condition que doivent remplir de tels compresseurs est d'être d'un prix de revient relativement faible. Cependant, si dans les com presseurs à débit élevé, il est possible de simplifier la construction des diffuseurs, par exemple en réalisant ces éléments sans aubes, cette solution n'est pas applicable lorsque le compresseur est dimensionné pour un faible débit.
Dans un tel compresseur, la présence d'aubes dif- fuseuses est essentielle si l'on tient à ce que le rende ment atteigne une valeur acceptable.
De même, le rotor du compresseur devra être d'une construction simplifiée, susceptible d'être réalisée avec des moyens rationnels tout en assurant un refoulement dans des conditions aérodynamiques aussi bonnes que possible.
La présente invention a donc pour but de réaliser un compresseur centrifuge du genre mentionné ci-des sus, qui puisse être construit pour des débits réduits par exemple 2300 à 2800 litres d'air par minute à une pres- sion de l'ordre de 7 atm et qui travaille avec un bon ren dement tout en étant d'un prix de revient très faible.
Pour cela, le compresseur selon l'invention est carac- térisé en ce que le rotor et le stator sont constitués d'élé ments de tôle et en ce que la largeur de l'espace entre la périphérie du rotor et le stator est inférieure à 1 % du diamètre du rotor.
Plusieurs formes d'exécution du compresseur, objet de l'invention, seront décrites, à titre d'exemple, en se référant au dessin annexé, dans lequel la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale schéma tique de la première forme d'exécution, selon la ligne I-I de la fig. 2 ; la fig. 2 est une vue transversale partiellement en coupe selon la ligne II-II de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue en coupe partielle selon la ligne III-III de la fig. 2 ;
la fig. 4 est une vue schématique en coupe d'une seconde forme d'exécution du compresseur selon la ligne 4-4 de la fig. 6 ; la fig. 5 est une vue semblable à celle de la fig. 4, montrant une autre modification, et la fig. 6 est une vue transversale en coupe par la moitié selon la ligne 6-6 de la fig. 4.
Le compresseur représenté à la fig. 1 comprend une enveloppe 1 en forme de virole cylindrique présentant des fonds 2 et 3 qui assurent le pivotement d'un arbre 4 grâce à des paliers 5 et 6. Une ouverture d'entrée d'air 7 est pratiquée dans le fond 2 et une ouverture de sortie 6 équipe le fond 3.
Le compresseur comprend une série de rotors cen trifuges 10 comprenant chacun deux plaques 11 et 12 espacées dans le sens longitudinal de l'arbre 4. La plaque frontale 11 de chaque rotor est pourvue d'une ouverture centrale 13 coaxiale à l'arbre 4. Une ouverture d'entrée d'air est ménagée dans le rotor entre les plaques 11 et 12. Chaque plaque postérieure 12 présente une ouver- ture centrale qui reçoit l'arbre 4 et est reliée à cet arbre de façon à assurer la rotation du rotor avec l'arbre.
On obtient ce résultat en utilisant des organes d'espacement intermédiaires 14 et un organe d'espacement final 15 qui s'appuie contre un épaulement 16 de l'arbre. Les orga nes 14 sont logés entre des rotors 10 adjacents et sont maintenus en place par un écrou de blocage 17, chaque plaque 12 étant pincée sur l'arbre de façon à tourner avec lui et l'organe 14 antérieur étant claveté comme on le voit en 18.
Les plaques antérieures 11 sont montées sur les pla ques 12 qui leur sont associées par l'intermédiaire des aubes 20 qui s'étendent dans le sens radial et dont la courbure peut être choisie en fonction des caractéristi- ques que l'on désire obtenir.
Ainsi, chaque rotor comprend des plaques 11 et 12 la plaque 12 assurant sa fixation à l'arbre. Les aubes 20 et les plaques 11 et 12 de chaque rotor peuvent être fixées les unes aux autres par soudage ou par tout autre procédé connu.
L'ouverture de sortie 21 est pratiquée à la périphérie de chaque rotor entre les plaques 11 et 12. Ainsi, Pair entre dans le rotor par l'ouverture d'aspiration centrale 13 et est refoulé à travers l'ouverture 21 à la périphérie du rotor.
Les stators 22 sont placés à la périphérie des rotors et chacun d'eux comprend des plaques ou cloisons 23 et 24 espacées dans la direction longitudinale de l'arbre. L'élément antérieur 23 de chaque stator s'étend radiale- ment vers l'extérieur jusqu'à l'enveloppe 1 formant ainsi une cloison d'arrêt entre les disques rotatifs successifs. La position est ainsi déterminée.
La plaque arrière 2 < l. se termine à courte distance de l'enveloppe afin de for mer une ouverture de sortie 25 autour de la périphérie du stator, cette ouverture étant dirigée vers l'arrière, en direction de l'axe du rotor.
Chaque élément statorique 23 et 24 présente une portion 26 et 27 qui s'étend radialement vers l'intérieur en travers des plaques 11 et 12 de façon à les recouvrir et les entourer. Les portions 26 s'étendent jusqu'aux environs des ouvertures d'entrée en formant ainsi des organes de guidage renversant le sens du flux d'air. Les portions de recouvrement 27 des pièces statoriques arrière s'étendent jusqu'aux environs des organes d'espa cement 14 et 15 et fonctionnent donc comme organes de guidage de retour d'air. Les prolongements 26 et 27 forment ainsi une enveloppe qui entoure entièrement le rotor auquel ils sont associés.
Les stators 22 sont maintenus à la distance voulue par des pièces d'espacement 28 qui s'étendent entre les stators à certains endroits, autour de leur périphérie. Elles présentent des brides d'extrémités 29 disposées vis- à-vis les unes des autres afin de permettre leur fixation aux stators. Les parois extrêmes 2 et 3 sont amovibles et les stators 22 ainsi que les rotors 10 peuvent être extraits de l'enveloppe 1 par l'une ou l'autre de ses extrémités.
Les éléments statoriques antérieurs 23 s'étendent vers l'extérieur, vers l'enveloppe 1. Les éléments 24 sont maintenus en place à côté des éléments 23 par des aubes diffuseuses 30. Ces aubes sont disposées par paires et fabriquées à partir d'une seule pièce de tôle métallique formant deux aubes et une languette de raccordement 31. Les aubes 30 divergent vers l'extérieur, leur angle d'en trée correspondant à celui de l'air qui quitte le rotor.
On obtient ainsi des passages de sections croissantes à partir de l'entrée 32 du stator qui est située dans une position espacée radialement par rapport à l'ouverture de sortie 21 du rotor correspondant jusqu'à l'ouverture 25 de sortie du stator.
Il en résulte que l'air partiellement comprimé est décéléré suffisamment pour que son passage à travers l'ouverture 25 dans l'entrée 11 du rotor suivant se fasse sans choc et sans pertes. En utilisant toute la périphérie de l'enveloppe 2 pour le refoulement de l'air, on obtient un passage 25 de section suffisante pour conduire l'air avec un bon rendement dans l'étage de compression sui vant à l'intérieur des limites de l'enveloppe du compres seur circulaire 1. Les languettes 31 constituent un moyen avantageux pour fixer les aubes aux éléments statoriques 23, par des points de soudure ou des rivets.
Pour simplifier la fabrication et l'assemblage, on peut, de préférence, former les rotors 10 et les stators 22 en tôle mince. Mais l'utilisation de cette matière pose un problème de résistance qui peut être résolu de la façon suivante: Chaque plaque de rotor 11, 12 présente une zone périphérique de faible hauteur de forme tronconique. Les zones relevées des plaques correspondantes 11 et 12 convergent vers la périphérie du rotor.
De même, chaque plaque de recouvrement de stator 26, 27 présente une forme tronconique de faible hauteur convergeant vers la périphérie du rotor et reliée aux portions actives du sta tor au-delà de la périphérie du rotor par des languettes de liaison 32 qui convergent plus fortement. Cette forme d'assiette assure le raidissement nécessaire pour permet tre l'utilisation de tôle mince.
L'arbre 4 est maintenu de facon amovible dans sa position axiale par un épaulement 33 disposé entre des rondelles d'appui 34 retenues dans une enveloppe 34, l'arbre s'étendant au-delà de l'enveloppe et présentant à l'extérieur une portée de prise de force.
Le compresseur décrit est plus spécialement prévu pour opérer dans des conditions de débit faibles par exemple de l'ordre de 2300-28001/mn. Il peut fonction ner avec un rendement satisfaisant dans un domaine où les compresseurs usuels ne peuvent absolument pas fonc tionner. Une des caractéristiques importantes qui assu rent l'obtention de ce résultat est le fait que le stator présente un grand nombre d'aubes diffusantes minces par exemple 40 aubes, disposées très près du rotor comme on le voit en 30 aux fig. 1 à 3 et en 30' dans les fig. 4 à 6.
Il ne subsiste que les espaces nécessaires aux jeux de fonctionnement entre la périphérie du rotor et l'entrée du stator, l'espacement entre ces pièces est exa géré dans le dessin pour faciliter la représentation.
Le jeu radial entre la sortie du rotor et les aubes du diffuseur est tel que le chemin depuis la sortie du rotor jusqu'à l'entrée du stator n'est pas plus grand, et même de préférence inférieur à la distance que le flux d'air sortant du rotor parcourt sans perte notable d'énergie. Pour atteindre ce résultat, le jeu radial doit être infé rieur à 1 % du diamètre du rotor. Il sera par exemple 0,1 mm pour un rotor ayant un diamètre de 150 mm.
On prévoit un grand nombre d'aubes très rappro chées, ce qui donne une section de passage bien propor tionnée, à haut rendement et un angle d'expansion favo rable même à faible débit. Cependant, si on dispose un trop grand nombre d'aubes, il en résulte des frottements excessifs dans les couches limites. L'angle d'expansion optimum est de l'ordre de 7 à 100, ce qui exige 36 à 52 aubes. Pour éviter les remous dans le flux d'air, on forme les aubes dans de la tôle mince. Les aubes sont, en prin- cipe plates et droites, ce qui évite les perturbations dues à une courbure des aubes.
La turbulence de l'air résulte de la séparation qui peut se produire dans le rotor. Elle se produit sur le bord arrière et les surfaces arrière des aubes 20. L'air tend à se décoller et se séparer des surfaces des aubes sur le côté où se produit la succion, pendant qu'il suit le canal entre deux aubes du rotor. Il se forme une couche limite d'air stagnant le long de la surface arrière des aubes 20. Cet air stagnant produit la turbulence de l'air quittant le rotor.
La séparation de l'air peut également se produire sur la surface interne de la plaque<B>11.</B> L'air qui entre dans le rotor tend à se séparer et s'écarter de la surface interne de la paroi 11 en créant une couche limite non contrôlée d'air stagnant qui induit une turbulence supplémentaire de l'air qui quitte le rotor.
Ces perturbations du courant d'air venant du rotor influencent défavorablement le rendement du stator dans des conditions de fonctionnement à faible débit. Une amélioration des conditions dans le rotor, bien qu'elle n'améliore pas directement le rendement de cette pièce, améliore en revanche le fonctionnement du stator de sorte qu'on obtient une augmentation inattendue du ren dement à faible débit.
La séparation de l'air dans le rotor est évitée, dans le compresseur décrit de la façon suivante Le compresseur représenté aux fig. 4, 5 et 6 est sem blable d'une façon générale à celui des fig. 1 à 3. Il com prend une série de rotors 10' composés chacun d'une paire de p1. ques 11' et 12' parallèles dans le sens de l'arbre 4. La paroi avant 11' de chaque rotor présente une ouverture d'entrée centrale coaxiale à l'arbre 4'.
Les parois 11' sont montées sur les parois correspon dantes 12' par l'intermédiaire des aubes radiales qui peuvent être incurvées selon les besoins afin d'obtenir les caractéristiques de fonctionnement désirées. Les cloi sons 12' sont fixées à l'arbre 4 comme indiqué précé demment.
Cependant, contrairement à ce qui était représenté aux fig. 1 à 3, les rotors ne comprennent pas des aubes 20 qui s'étendent radialement depuis l'entrée jusqu'à la sortie du rotor d'une façon continue et ininterrompue, du fait que l'air passant sur les surfaces arrière des aubes a tendance à se décoller des aubes 20. En revanche, l'exécution des fig. 4-6 comprend des aubes segmen tées, chaque aube étant composée d'une série d'éléments 20' qui s'étendent depuis l'entrée jusqu'à la sortie du rotor, en se recouvrant, ces segments 20' étant décalés radialement et sur la périphérie du rotor.
Les extrémités internes des segments extérieurs recouvrent les extrémi tés externes des segments intérieurs sur leurs faces amont à des endroits où normalement il se présenterait des ris ques de décollement.
Il résulte de cette construction segmentée des aubes que l'air passant à travers le rotor le long des faces amont des segments d'aubes sont les segments adjacents sur leurs surfaces arrière. L'air sortant ainsi du rotor passe de l'espace compris entre une paire de segments à l'espace compris entre les paires suivantes. De ce fait, l'air est dirigé sur les surfaces arrière des segments exté rieurs de façon à éviter la formation de zones de remous. On maintient ainsi la formation des couches limites stagnantes.
Cependant, le problème du décollement de l'air sub siste sur la cloison antérieure 11' du rotor. Il n'en est même que plus important. Dans l'exécution selon les fig. 4 à 6 ce problème est résolu par des déflecteurs annulaires 36 et 37 situés dans l'ouverture d'entrée de l'air dans le rotor. Les déflecteurs 36 et 37 sont coaxiaux à l'arbre 4. Leur forme en coupe est semi-circulaire.
Ils sont incurvés autour d'un axe semi-circulaire comme on le voit aux fig. 4 et 5. Les anneaux déflecteurs 36 sont reliés par leurs côtés extérieur, supérieur, à l'extrémité inférieure de la ligne de stator 26' antérieure et s'incur vent vers le bas et l'intérieur puis vers le haut pour se terminer à proximité immédiate, mais non au contact du bord inférieur de la paroi antérieure 11' du rotor. Seuls subsistent entre ces pièces les jeux qui assurent le fonctionnement.
Les anneaux déflecteurs 37 sont placés approxima tivement au milieu entre les déflecteurs 36 et des colliers d'espacement 14' dont les extrémités recourbées vers le haut sont placées, l'une à proximité du bord inférieur des segments 20' et l'autre entre des paires adjacentes de stator 22' comme on le voit à la fig. 4. Les déflecteurs 37 sont portés par les déflecteurs 36. Ils sont montés sur eux par l'intermédiaire de languettes 38 réparties autour de l'arbre 4.
Ces languettes sont par exemple au nombre de 4 et s'étendent axialement par rapport à l'arbre 4 afin de ne créer qu'un minimum d'interférences avec le flux d'air traversant le rotor.
Ainsi, les déflecteurs 36 et 37 forment des passages d'entrée au rotor qui présentent une disposition radiale et guident l'air entre les étages successifs du compres seur et des passages de sortie dirigés radialement vers les rotors. Ces moyens permettent de régler l'entrée d'air dans les rotors 10'. Il se produit un flux d'air dirigé selon la face interne des cloisons 11'. On maîtrise ainsi la for mation de la couche limite qui, autrement, se formerait sur ces surfaces.
Le contrôle de Pair entrant dans le rotor assure, lors qu'on utilise le stator décrit, un rendement qui atteint des valeurs inattendues supérieures de 10 % environ aux valeurs usuelles, de sorte qu'un compresseur bâti pour comprimer un débit d'air de 2300 à 28001/mn à 7 atm présente un rendement de l'ordre de 70 %.
Dans l'exécution de la fig. 5, les parois du rotor sont prolongées au-delà des aubes comme on le voit en 39. Ceci assure une diffusion partielle dans des conditions qui correspondent pratiquement à une absence de vitesse relative. La distance parcourue par l'air par rapport aux parois 39 qui l'environnent est relativement courte. Le rendement de la diffusion est donc très élevé. On obtient ainsi un rendement meilleur et une pression de refoule ment supérieure.
Centrifugal compressor The present invention relates to a centrifugal compressor comprising a rotor mounted on a shaft and comprising two partitions arranged facing one another and one of which has in its central part an inlet opening for the gas. to be compressed, a series of vanes connected to the partitions and extending from the inlet opening to the periphery of the rotor, a stator arranged around the rotor and comprising two partitions arranged opposite one of the other and delimiting between them an inlet opening for the gas aligned radially on the periphery of the rotor,
and diffuser vanes placed between the partitions of the stator and extending from the inlet opening of the stator to its outlet opening located at its periphery.
The construction of centrifugal compressors intended to supply a relatively low flow rate of compressed gas, but under high pressure, presents many difficulties. In fact, a first condition which such compressors must fulfill is to have a relatively low cost price. However, if in high flow compressors it is possible to simplify the construction of the diffusers, for example by producing these elements without vanes, this solution is not applicable when the compressor is sized for a low flow rate.
In such a compressor, the presence of diffusing vanes is essential if the efficiency is to reach an acceptable value.
Likewise, the rotor of the compressor should be of a simplified construction, capable of being produced with rational means while ensuring delivery in as good aerodynamic conditions as possible.
The object of the present invention is therefore to provide a centrifugal compressor of the type mentioned above, which can be constructed for reduced flow rates, for example 2300 to 2800 liters of air per minute at a pressure of the order of 7. atm and which works with a good return while being of a very low cost price.
For this, the compressor according to the invention is characterized in that the rotor and the stator consist of sheet metal elements and in that the width of the space between the periphery of the rotor and the stator is less than 1% of the rotor diameter.
Several embodiments of the compressor, object of the invention, will be described, by way of example, with reference to the accompanying drawing, in which FIG. 1 is a longitudinal sectional view in tick diagram of the first embodiment, along line I-I of FIG. 2; fig. 2 is a transverse view partially in section along the line II-II of FIG. 1; fig. 3 is a partial sectional view along the line III-III of FIG. 2;
fig. 4 is a schematic sectional view of a second embodiment of the compressor along line 4-4 of FIG. 6; fig. 5 is a view similar to that of FIG. 4, showing another modification, and FIG. 6 is a cross sectional view taken in half taken along line 6-6 of FIG. 4.
The compressor shown in fig. 1 comprises a casing 1 in the form of a cylindrical shell having ends 2 and 3 which ensure the pivoting of a shaft 4 by means of bearings 5 and 6. An air inlet opening 7 is made in the bottom 2 and a outlet opening 6 equips the bottom 3.
The compressor comprises a series of cen trifuge rotors 10 each comprising two plates 11 and 12 spaced in the longitudinal direction of the shaft 4. The front plate 11 of each rotor is provided with a central opening 13 coaxial with the shaft 4. An air inlet opening is made in the rotor between the plates 11 and 12. Each rear plate 12 has a central opening which receives the shaft 4 and is connected to this shaft so as to ensure the rotation of the rotor. with the tree.
This is achieved by using intermediate spacers 14 and a final spacing member 15 which bears against a shoulder 16 of the shaft. The organs 14 are housed between adjacent rotors 10 and are held in place by a locking nut 17, each plate 12 being clamped on the shaft so as to rotate with it and the front member 14 being keyed as seen. in 18.
The front plates 11 are mounted on the plates 12 which are associated with them by means of the vanes 20 which extend in the radial direction and the curvature of which can be chosen as a function of the characteristics which it is desired to obtain.
Thus, each rotor comprises plates 11 and 12, the plate 12 ensuring its attachment to the shaft. The blades 20 and the plates 11 and 12 of each rotor can be fixed to each other by welding or by any other known method.
The outlet opening 21 is made at the periphery of each rotor between the plates 11 and 12. Thus, Air enters the rotor through the central suction opening 13 and is discharged through the opening 21 at the periphery of the. rotor.
The stators 22 are placed at the periphery of the rotors and each of them comprises plates or partitions 23 and 24 spaced in the longitudinal direction of the shaft. The front element 23 of each stator extends radially outwards as far as the casing 1, thus forming a stop partition between the successive rotating discs. The position is thus determined.
The back plate 2 <l. terminates at a short distance from the casing in order to form an outlet opening 25 around the periphery of the stator, this opening being directed rearward, in the direction of the axis of the rotor.
Each stator element 23 and 24 has a portion 26 and 27 which extends radially inwardly across the plates 11 and 12 so as to cover and surround them. The portions 26 extend to the vicinity of the inlet openings, thus forming guide members reversing the direction of the air flow. The covering portions 27 of the rear stator parts extend to the vicinity of the spacing members 14 and 15 and therefore function as air return guide members. The extensions 26 and 27 thus form an envelope which entirely surrounds the rotor with which they are associated.
The stators 22 are kept at the desired distance by spacers 28 which extend between the stators in certain places, around their periphery. They have end flanges 29 arranged vis-à-vis each other in order to allow their attachment to the stators. The end walls 2 and 3 are removable and the stators 22 as well as the rotors 10 can be extracted from the casing 1 by one or the other of its ends.
The anterior stator elements 23 extend outwardly towards the casing 1. The elements 24 are held in place next to the elements 23 by diffuser vanes 30. These vanes are arranged in pairs and made from a single piece of sheet metal forming two blades and a connecting tab 31. The blades 30 diverge outwardly, their entry angle corresponding to that of the air leaving the rotor.
Passages of increasing sections are thus obtained from the inlet 32 of the stator which is located in a position radially spaced from the outlet opening 21 of the corresponding rotor as far as the outlet opening 25 of the stator.
The result of this is that the partially compressed air is decelerated sufficiently so that its passage through the opening 25 into the inlet 11 of the following rotor takes place without shock and without losses. By using the entire periphery of the casing 2 for the discharge of air, a passage 25 of sufficient cross section is obtained to conduct the air with good efficiency in the following compression stage within the limits of the envelope of the circular compressor 1. The tongues 31 constitute an advantageous means for fixing the vanes to the stator elements 23, by welding points or rivets.
To simplify manufacture and assembly, the rotors 10 and stators 22 can preferably be formed from thin sheet metal. However, the use of this material poses a problem of resistance which can be solved as follows: Each rotor plate 11, 12 has a peripheral zone of low height of frustoconical shape. The raised areas of the corresponding plates 11 and 12 converge towards the periphery of the rotor.
Likewise, each stator cover plate 26, 27 has a low-rise frustoconical shape converging towards the periphery of the rotor and connected to the active portions of the stator beyond the periphery of the rotor by connecting tabs 32 which converge more strongly. This form of plate provides the stiffening necessary to allow the use of thin sheet.
The shaft 4 is removably held in its axial position by a shoulder 33 disposed between support washers 34 retained in a casing 34, the shaft extending beyond the casing and having on the outside a PTO reach.
The compressor described is more especially designed to operate under low flow conditions, for example of the order of 2300-28001 / min. It can operate with satisfactory efficiency in a field where conventional compressors absolutely cannot operate. One of the important characteristics which ensure that this result is obtained is the fact that the stator has a large number of thin diffusing vanes, for example 40 vanes, arranged very close to the rotor as seen at 30 in FIGS. 1 to 3 and at 30 'in fig. 4 to 6.
Only the spaces necessary for the operating clearances remain between the periphery of the rotor and the entry of the stator, the spacing between these parts is exa managed in the drawing to facilitate representation.
The radial clearance between the rotor outlet and the diffuser vanes is such that the path from the rotor outlet to the stator inlet is not greater, and preferably even less than the distance that the flow d the air leaving the rotor travels through without noticeable loss of energy. To achieve this result, the radial clearance must be less than 1% of the diameter of the rotor. It will for example be 0.1 mm for a rotor having a diameter of 150 mm.
A large number of very close blades is provided, which gives a well-proportioned passage section, with high efficiency and a favorable expansion angle even at low flow. However, if too large a number of vanes are available, excessive friction results in the boundary layers. The optimum angle of expansion is on the order of 7 to 100, which requires 36 to 52 blades. To avoid eddies in the air flow, the vanes are formed from thin sheet metal. The blades are, in principle, flat and straight, which avoids the disturbances due to a curvature of the blades.
Air turbulence results from the separation that can occur in the rotor. It occurs on the trailing edge and trailing surfaces of the vanes 20. The air tends to lift off and separate from the vane surfaces on the side where the suction occurs, as it follows the channel between two rotor blades. . A boundary layer of stagnant air forms along the rear surface of the vanes 20. This stagnant air produces the turbulence of the air leaving the rotor.
Air separation can also occur on the inner surface of the plate <B> 11. </B> The air entering the rotor tends to separate and move away from the inner surface of the wall 11 by creating an uncontrolled boundary layer of stagnant air which induces additional turbulence of the air leaving the rotor.
These disturbances of the air flow coming from the rotor adversely influence the efficiency of the stator under low flow operating conditions. An improvement in the conditions in the rotor, although it does not directly improve the efficiency of this part, on the other hand improves the operation of the stator so that an unexpected increase in efficiency is obtained at low flow rates.
The separation of air in the rotor is avoided, in the compressor described as follows. The compressor shown in fig. 4, 5 and 6 is generally similar to that of FIGS. 1 to 3. It consists of a series of 10 'rotors each composed of a pair of p1. ques 11 'and 12' parallel in the direction of the shaft 4. The front wall 11 'of each rotor has a central inlet opening coaxial with the shaft 4'.
The walls 11 'are mounted on the corresponding walls 12' by means of radial vanes which can be curved as required in order to obtain the desired operating characteristics. The partitions 12 'are fixed to the shaft 4 as indicated above.
However, contrary to what was shown in Figs. 1 to 3, the rotors do not include vanes 20 which extend radially from the inlet to the outlet of the rotor in a continuous and uninterrupted fashion, since the air passing over the rear surfaces of the vanes has tendency to detach from the blades 20. On the other hand, the execution of FIGS. 4-6 comprises segmented vanes, each vane being composed of a series of elements 20 'which extend from the inlet to the outlet of the rotor, overlapping each other, these segments 20' being radially offset and on the periphery of the rotor.
The inner ends of the outer segments cover the outer ends of the inner segments on their upstream faces at places where there would normally be a risk of detachment.
As a result of this segmented construction of the blades, the air passing through the rotor along the upstream faces of the blade segments are adjacent segments on their rear surfaces. The air thus leaving the rotor passes from the space comprised between a pair of segments to the space comprised between the following pairs. As a result, the air is directed to the rear surfaces of the outer segments so as to avoid the formation of backwash zones. This maintains the formation of stagnant boundary layers.
However, the problem of air separation remains on the front partition 11 'of the rotor. It is even more important. In the execution according to fig. 4 to 6 this problem is solved by annular deflectors 36 and 37 located in the air inlet opening in the rotor. The deflectors 36 and 37 are coaxial with the shaft 4. Their cross-sectional shape is semi-circular.
They are curved around a semicircular axis as seen in Figs. 4 and 5. The deflector rings 36 are connected by their outer, upper sides to the lower end of the anterior stator line 26 'and curve downward and inward then upward to terminate at immediate proximity, but not in contact with the lower edge of the front wall 11 'of the rotor. Only the clearances which ensure operation remain between these parts.
The baffle rings 37 are placed approximately in the middle between the baffles 36 and spacer collars 14 'whose upwardly curved ends are placed, one near the lower edge of the segments 20' and the other between adjacent pairs of stator 22 'as seen in FIG. 4. The deflectors 37 are carried by the deflectors 36. They are mounted on them by means of tabs 38 distributed around the shaft 4.
These tongues are for example 4 in number and extend axially relative to the shaft 4 so as to create only a minimum of interference with the air flow passing through the rotor.
Thus, the deflectors 36 and 37 form inlet passages to the rotor which have a radial arrangement and guide the air between the successive stages of the compressor and the outlet passages directed radially towards the rotors. These means make it possible to adjust the air inlet into the rotors 10 ′. There is a flow of air directed along the internal face of the partitions 11 '. This controls the formation of the boundary layer which would otherwise form on these surfaces.
The control of air entering the rotor ensures, when using the stator described, an efficiency which reaches unexpected values about 10% higher than usual, so that a compressor built to compress an air flow of 2300 to 28001 / min at 7 atm has a yield of the order of 70%.
In the execution of fig. 5, the walls of the rotor are extended beyond the blades as seen at 39. This ensures partial diffusion under conditions which correspond practically to an absence of relative speed. The distance traveled by the air relative to the walls 39 which surround it is relatively short. The diffusion efficiency is therefore very high. This gives better efficiency and higher discharge pressure.