FR2483019A1 - Compressor to separate gas and liquid - has plates projecting into rotor annulus to separate gas ring into variable volume zones - Google Patents
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- F04C19/00—Rotary-piston pumps with fluid ring or the like, specially adapted for elastic fluids
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un compresseur rotatif pour les mélanges de gaz et-de liquide. The present invention relates to a rotary compressor for gas and liquid mixtures.
Dans les installations frigorifiques, par exemple, on a utilisé jusqu'ici des compresseurs aspirant des mélanyes gaz-liquide, séparant le gaz du liquide et comprimant le gaz et enfin évacuant les composants gazeux et liquide séparément. Ces compresseurs antérieurs sont souvent complexes, coûteux et de grands consommateurs d'énergie et possèdent un débit relativement faible par rapport à leur gabarit, au coût de revient et à la consommation d'énergie. In refrigeration plants, for example, hitherto compressors have been used sucking gas-liquid melanyes, separating the gas from the liquid and compressing the gas and finally discharging the gaseous and liquid components separately. These prior compressors are often complex, costly and large consumers of energy and have a relatively low flow rate compared to their size, cost price and energy consumption.
Le but de l'invention est de fournir un compresseur rotatif simple et fiable pour produire des augmentations de pression modérées, par exemple de l'ordre de 0,5 bar, et qui a un débit ou capacité d'écoulement relativement élevé. Le compresseur conforme à l'invention est destiné au pompage simultané d'un gaz et d'un liquide et le passage du composant liquide sert à assurer l'étanchéité au gaz, le refroidissement et le graissage. Grâce à un mode particulier de l'invention utilisant le liquide pompé pour assurer lesdites fonctions, on a pu réaliser une construction très simple et de fonctionnement fiable. The object of the invention is to provide a simple and reliable rotary compressor for producing moderate pressure increases, for example of the order of 0.5 bar, and which has a relatively high flow rate or flow capacity. The compressor according to the invention is intended for the simultaneous pumping of a gas and a liquid and the passage of the liquid component serves to ensure gas tightness, cooling and lubrication. Thanks to a particular embodiment of the invention using the pumped liquid to perform said functions, it was possible to achieve a very simple construction and reliable operation.
Le compresseur conforme à l'invention comprend un rotor monté à rotation dans un corps de pompe fixe et présentant un canal circonférentiel à gaz et à liquide, le compresseur conforme à l'invention étant caractérisé par le fait que le canal à gaz et à liquide comporte un espace annulaire extérieur destiné à enfermer un anneau de liquide et un espace intérieur à gaz qui est concentrique audit espace extérieur et qui est délimité latéralement par une paroi latérale formant un obturateur de liquide et pénétrant dans l'espace à liquide annulaire extérieur, ledit espace à gaz intérieur concentrique à l'espace à liquide étant divisé en des chambres d'aspiration et de compression, d'une part, au moyen d'une ou plusieurs parois transversales fixes, supportées par le rotor et pénétrant dans l'espace à anneau de liquide et, d'autre part, au moyen d'un ou plusieurs jets de liquide plans qui sont déviés de l'anneau de liquide en rotation, par l'intermédiaire d'une ou plusieurs lames coupantes qui sont ancrées dans le corps de-pompe et pénètrent dans l'espace de l'anneau de liquide. The compressor according to the invention comprises a rotor mounted for rotation in a fixed pump body and having a circumferential gas and liquid channel, the compressor according to the invention being characterized in that the gas and liquid channel has an external annular space intended to enclose a liquid ring and an internal gas space which is concentric with said external space and which is delimited laterally by a side wall forming a liquid shutter and penetrating into the external annular liquid space, said internal gas space concentric with the liquid space being divided into suction and compression chambers, on the one hand, by means of one or more fixed transverse walls, supported by the rotor and penetrating into the space liquid ring and, on the other hand, by means of one or more planar liquid jets which are deflected from the rotating liquid ring, by means of one or more cutting blades which are anchored in the pump body and enter the space of the liquid ring.
Le compresseur conforme à l'invention comporte donc un rotor qui coopère avec un anneau de liquide, comme dans les pompes à anneau de liquide utilisées jusqu'ici, mais il en diffère sous bien des rapports essentiels en ce qui concerne la construction et le mode de fonctionnement. The compressor according to the invention therefore comprises a rotor which cooperates with a liquid ring, as in the liquid ring pumps used hitherto, but it differs therefrom in many essential respects as regards construction and mode Operating.
Dans le compresseur conforme à l'invention, le rotor et l'anneau de liquide sont animés en rotation concentrique, l'anneau de liquide étant enfermé dans le rotor. L'absence sensiblement complète de pertes par frottement entre ;'anneau de liquide et le rotor permet un nombre de tours élevé et un grand écoulement ou débit du compresseur. In the compressor according to the invention, the rotor and the liquid ring are driven in concentric rotation, the liquid ring being enclosed in the rotor. The substantially complete absence of friction losses between the liquid ring and the rotor allows a high number of revolutions and a large flow or flow of the compressor.
La chambre de compression est complètement étanchéisée par rapport à l'anneau de liquide par l'intermédiaire d'un agencement à obturation par liquide et ce à la différence des pompes à anneau de liquide classiques dans lesquelles il a été nécessaire d'injecter un liquide à pression supérieure à la pression d'aspiration du gaz, pour assurer l'étanchéité desparois d'extémité de la chambre de compression. Par contre, conformément à la présente invention le gaz et le liquide peuvent être aspirés à la même pression. De plus, l'évacuation de la chambre de compression peut être réglée par un dispositif distributeur à surfaces planes fixes sur lesquelles coulissent des orifices de sortie qui peuvent être in tégrés au rotor.Ainsi, il est possible de supprimer les clapets non-retour pouvant donner lieu à des prob lèmes de fonctionnement et créer de fortes résistances à l'évacuation lors des grandes vitesses auxquelles doit travailler le rotor. Or, dans l'invention il est possible de se passer des clapets non-retour. De plus, l'invention fait appel à un nouveau mode de pompage de gaz, à savoir une compression de gaz produite entre une lamelle mobile portée par le rotor, et une barrière de liquide stationnaire constituée d'un jet ou rideau de liquide par lequel ladite lamelle ou palette peut passer librement. The compression chamber is completely sealed with respect to the liquid ring by means of a liquid shutter arrangement, unlike the conventional liquid ring pumps in which it was necessary to inject a liquid at a pressure higher than the gas suction pressure, to seal the end walls of the compression chamber. On the other hand, in accordance with the present invention, the gas and the liquid can be aspirated at the same pressure. In addition, the evacuation of the compression chamber can be regulated by a distributor device with fixed flat surfaces on which slide outlet orifices which can be integrated into the rotor. Thus, it is possible to eliminate the non-return valves which can give rise to operating problems and create high resistance to evacuation at the high speeds at which the rotor must work. However, in the invention it is possible to dispense with non-return valves. In addition, the invention uses a new gas pumping mode, namely a compression of gas produced between a movable lamella carried by the rotor, and a stationary liquid barrier consisting of a jet or curtain of liquid through which said lamella or pallet can pass freely.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après en référence aux dessins schématiques ci-annexés qui montrent deux modes de réalisation et sur lesquels:
- La figure 1 montre un mode de réalisation du compresseur conforme à l'invention en section axiale suivant la ligne I-I dans la figure 3;
- La figure 2 montre le compresseur en section transversale suivant la ligne II-II dans la figure 1 et montre notamment l'anneau de liquide à deux rideaux de liquide stationnaires;
- La figure 3 représente le compresseur en section transversale suivant la ligne III-III dans la figure 1 et montre notamment les surfaces de coulisse planes du compresseur;
- La figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 1 et montre un mode de réalisation modifié du compresseur conforme à l'invention en section suivant la ligne IV-IV dans la figure 5;;
- La figure 5 montre le mode de réalisation modifié en section suivant la ligne V-V dans la figure 4; et
- La figure 6 montre en perspective une partie du rotor de la figure 5 dans la zone d'une entrée et d'une sortie dans une paroi circonférentielle du rotor.The invention will be described in more detail below with reference to the attached schematic drawings which show two embodiments and in which:
- Figure 1 shows an embodiment of the compressor according to the invention in axial section along line II in Figure 3;
- Figure 2 shows the compressor in cross section along line II-II in Figure 1 and shows in particular the liquid ring with two stationary liquid curtains;
- Figure 3 shows the compressor in cross section along line III-III in Figure 1 and shows in particular the plane sliding surfaces of the compressor;
- Figure 4 is a view similar to that of Figure 1 and shows a modified embodiment of the compressor according to the invention in section along line IV-IV in Figure 5;
- Figure 5 shows the embodiment modified in section along line VV in Figure 4; and
- Figure 6 shows in perspective a part of the rotor of Figure 5 in the area of an inlet and an outlet in a circumferential wall of the rotor.
Le mode de réalisation des figures 1 à 3 comporte un corps de pompe fixe l-dans-lequel un rotor 2 est monte à rotation sur un arbre moteur central 3 qui est monté de façon étanche dans une boite de palier et presseétoupe 4. Le rotor 2 est sous forme d'une roue qui comporte deux parois latérales opposées 5, 6 espacées axialement l'une de l'autre, et des parois circonférentielles, coaxiales, doubles 7, 8.Les parois latérales du rotor, la paroi circonférentielle intérieure 7 et le moyeu 9 du rotor définissent une cavité centrale annulaire, fermée 10, à laquelle sont reliés une ouverture d'aspiration centrale 11 traversant la paroi latérale 5, et un conduit d'entrée 12 connecté à l'ouverture 11 et traversant une paroi latérale 1' du corps de pompe let étant étanchéisé par rapport à la paroi latérale 5 du rotor au moyen d'un joint d'étanchéité annulaire 13 à faible frottement-pour réduire au minimum les pertes par frottement lors de la rotation du rotor par rapport au joint d' étanchéité. The embodiment of Figures 1 to 3 comprises a fixed pump body l-in which a rotor 2 is rotatably mounted on a central drive shaft 3 which is sealingly mounted in a bearing box and cable gland 4. The rotor 2 is in the form of a wheel which has two opposite side walls 5, 6 spaced axially from each other, and circumferential, coaxial, double walls 7, 8. The side walls of the rotor, the inner circumferential wall 7 and the hub 9 of the rotor define an annular, closed central cavity 10, to which are connected a central suction opening 11 passing through the side wall 5, and an inlet duct 12 connected to the opening 11 and passing through a side wall 1 'of the let pump body being sealed with respect to the side wall 5 of the rotor by means of an annular seal 13 with low friction - to minimize friction losses during rotation of the rotor relative to the gasket.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la paroi circonférentielle extérieure 7 et deux parois latérales annulaires 5', 6' forment un capot annulaire ou construction en forme de canal 14 qui entoure le rotor 2 circonférentiellement et en est solidaire, la paroi circonférentielle extérieure 8 ayant une étendue axiale vers la droite dans la figure 1 qui est supérieure à celle de la paroi circonférentielle intérieure 7, de telle façon que la paroi circonférentielle-extérieure 8 surplombe et fait saillie axialement de la paroi latérale droite 5, la paroi latérale annulaire 5' étant dans un plan situé à distance axiale vers l'extérieur du plan de la paroi latérale 5. La structure 14 sus-décrite, constituée des parois 5', 6' et 8, définit, par rapport à la paroi circonférentielle intérieure 7, un canal annulaire 14 coaxial à l'arbre du rotor. Le canal 14 sert d'obturateur de liquide, de sorte qu'un anneau de liquide extérieur 15 amené en rotation puisse être enfermé dans le canal 14 et qu'un canal à gaz concentrique intérieur 16 soit étanchéisé du fait qu'une ailette annulaire 17 solidaire du rotor 2 et formant un prolongement radial de la paroi latérale 5, pénètre dans l'anneau de liquide rotatif 15. Le canal à gaz 16 radialement intérieur est donc limité radialement vers l'extérieur par le liquide de l'anneau 15 radialement extérieur et, radialement vers l'intérieur, par la paroi circonférentielle intérieure 7 et enfin latéralement par l'ailette annulaire 17 et la paroi latérale annulaire 6'. In the embodiment of Figures 1 to 3, the outer circumferential wall 7 and two annular side walls 5 ', 6' form an annular cover or channel-shaped construction 14 which surrounds the rotor 2 circumferentially and is integral therewith, the wall circumferential wall 8 having an axial extension to the right in Figure 1 which is greater than that of the inner circumferential wall 7, so that the circumferential-outer wall 8 overhangs and projects axially from the right side wall 5, the wall lateral annular 5 'being in a plane located at an axial distance towards the outside of the plane of the lateral wall 5. The structure 14 described above, consisting of the walls 5', 6 'and 8, defines, with respect to the circumferential wall inner 7, an annular channel 14 coaxial with the rotor shaft. The channel 14 serves as a liquid shutter, so that an outer ring of liquid 15 rotated can be enclosed in the channel 14 and that an inner concentric gas channel 16 is sealed because an annular fin 17 integral with the rotor 2 and forming a radial extension of the side wall 5, enters the ring of rotary liquid 15. The gas channel 16 radially inside is therefore limited radially outwards by the liquid from the ring 15 radially outside and, radially inwards, by the inner circumferential wall 7 and finally laterally by the annular fin 17 and the annular side wall 6 '.
Le canal à gaz annulaire 16 est divisé en deux moitiés séparées (figure 2) par deux lamelles ou palettes sous forme de parois transversales 18 solidaires du rotor 2 et plus précisément de la paroi circonférentielle intérieure 7. Les parois 18 font saillie radialement et pénètrent dans l'anneau de liquide 15 jusqu'au même niveau que l'ailette annulaire 17. The annular gas channel 16 is divided into two separate halves (FIG. 2) by two strips or pallets in the form of transverse walls 18 integral with the rotor 2 and more precisely with the inner circumferential wall 7. The walls 18 protrude radially and penetrate into the liquid ring 15 to the same level as the annular fin 17.
Dans le canal à gaz 16, vu dans la direction de rotation A du rotor 2, il est prévu en avant de chaque paroi transversale 18 une série de canaux ou orifices de sortie 19 traversant la paroi latérale annulaire 6', et derrière chaque paroi transversale 18 il est prévu dans la paroi circonférentielle intérieure 7 un canal d'entrée 21 faisant communiquer la cavité 10 avec le canal 14 contenant l'anneau de=liquide extérieur 15 et le canal à gaz intérieur 16. Dans l'espace 15 de l'anneau de liquide il est prévu deux déflecteurs 22 en forme de lames coupantes en acier, par exemple, qui sont~fixées dans deux positions diamétralement opposées et qui possèdent des tranchants 23 disposés obliquement contre la direction de rotation du rotor.Les lames 22 sont adaptées à la face intérieure de la paroi latérale 6' du canal 14, aux bords extrêmes des parois transversales 18 et à l'ailette annulaire 17 et sont portées par un disque annulaire 24 qui pénètre dans l'anneau de liquide 15 entre la paroi latérale annulaire droite 5' du canal 14 et la paroi de rotor voisine 5 portant l'ailette annulaire 17, et qui est connecté à la paroi 1' du corps de pompe 1 par l'intermédiaire d'un support 25. In the gas channel 16, seen in the direction of rotation A of the rotor 2, there is provided in front of each transverse wall 18 a series of outlet channels or orifices 19 passing through the annular side wall 6 ', and behind each transverse wall 18 there is provided in the inner circumferential wall 7 an inlet channel 21 communicating the cavity 10 with the channel 14 containing the ring of = external liquid 15 and the internal gas channel 16. In the space 15 of the liquid ring two deflectors 22 are provided in the form of steel cutting blades, for example, which are fixed in two diametrically opposite positions and which have cutting edges 23 arranged obliquely against the direction of rotation of the rotor. The blades 22 are adapted to the inner face of the side wall 6 'of the channel 14, to the extreme edges of the transverse walls 18 and to the annular fin 17 and are carried by an annular disc 24 which enters the liquid ring 15 between the side wall eral annular right 5 'of the channel 14 and the neighboring rotor wall 5 carrying the annular fin 17, and which is connected to the wall 1' of the pump body 1 by means of a support 25.
La partie de la paroi latérale de rotor 6' annulaire extérieure, qui est à gauche sur la figure 1 et qui forme une paroi latérale du canal 14, forme également un distributeur rotatif qui est muni des orifices de sortie 19 sus-décrits et qui est destine à tourner de façon étanche contre deux surfaces de glissière planes 26 en arc de cercle, qui sont constituées d'éléments de disque aplanis ou rectifiés, par exemple en téflon, supportés de préférence par des appuis élastiques 27, et qui sont montrées en plan dans la figure .3 'et en vue de bout dans la figure 1.Les surfaces en arc de cercle 26 qui sont sépares l'une de l'autre à leurs extrémites voisines par des écartements 28 (figure 3) servent à fermer les orifices de sortie 19 et, par là, à les bloquer contre le retour du gaz pendant les phases de compression du compresseur (voir plus loin). Par contre, lorsque la pression finale est obtenue (pression maximale pour chaque phase de compression), le passage sera libre lorsque les orifices de sortie 19 se trouvent en face des deux écartements diamétraux 28 entre les extrémités voisines des surfaces de régulation 26. The part of the lateral annular rotor side wall 6 ′, which is on the left in FIG. 1 and which forms a side wall of the channel 14, also forms a rotary distributor which is provided with the outlet orifices 19 described above and which is intended to turn in a sealed manner against two planar slide surfaces 26 in an arc of a circle, which are made up of flattened or rectified disc elements, for example of teflon, preferably supported by elastic supports 27, and which are shown in plan in FIG. 3 ′ and in end view in FIG. 1. The surfaces in an arc of a circle 26 which are separated from each other at their neighboring ends by spacings 28 (FIG. 3) serve to close the orifices outlet 19 and thereby block them against the return of gas during the compressor compression phases (see below). On the other hand, when the final pressure is obtained (maximum pressure for each compression phase), the passage will be free when the outlet orifices 19 are opposite the two diametrical spacings 28 between the neighboring ends of the regulating surfaces 26.
I1 convient de noter que la figure 1 montre en apparence les orifices rotatifs 19 et les surfaces de glissement fixes 26 à des niveaux radiaux différents, ce qui s'explique par le fait que la figure 1 est prise suivant la ligne I-I dans la figure 3. En réalité, les centres des orifices 19 sont,bien entendu, situés sur les lignes médianes des surfaces 26. It should be noted that FIG. 1 shows in appearance the rotary orifices 19 and the fixed sliding surfaces 26 at different radial levels, which is explained by the fact that FIG. 1 is taken along line II in FIG. 3 In reality, the centers of the orifices 19 are, of course, located on the center lines of the surfaces 26.
Un mélange de gaz et de liquide est introduit dans la cavité du rotor 2 par le conduit d'entrée stationnaire 12. Du gaz et du liquide comprimés sont évacués du corps de pompe 1, par exemple par une sortie inférieure 29 pour le liquide et une sortie supérieure 29' pour le gaz. A mixture of gas and liquid is introduced into the cavity of the rotor 2 through the stationary inlet duct 12. Compressed gas and liquid are evacuated from the pump body 1, for example by a lower outlet 29 for the liquid and a upper outlet 29 'for gas.
Le compresseur conforme à l'invention fonctionne de la façon suivante. The compressor according to the invention operates as follows.
Le mélange gaz-liquide est introduit par le conduit d'entrée 12 et l'ouverture d'aspiration 11 dans la cavité 10 du rotor 2 qui impartit au mélange gaz-liquide une accélération tangentielle et centrifuge dans la cavité Pour augmenter l'effet centrifuge, le rotor 2 peut éventuelle ment être muni d'ailes radiales internes 30 dans la cavité 10. Par suite de la rotation le liquide tend à se séparer du gaz et à s'accumuler à la face intérieure de la paroi circonférentielle intérieure 7 d'oit le liquide est évacué par les ouvertures Z1 de la paroi circonférentielle intérieure 7 et arrive au canal annulaire 14 en entralnant le gaz. Dans le canal 14 le liquide est complètement séparé du gaz et s'accumule, comme un anneau de liquide 15, sur la face interne de la paroi circonférentielle extérieure 8.Enfin, le liquide est éjecté par les orifices 19. En fait, il convient de noter que les orifices 19 servent de troppleins pour l'anneau de liquide 15 et sont destinés à régler le "niveau" de l'anneau 15, à savoir son épaisseur radiale. The gas-liquid mixture is introduced through the inlet duct 12 and the suction opening 11 into the cavity 10 of the rotor 2 which gives the gas-liquid mixture tangential and centrifugal acceleration in the cavity To increase the centrifugal effect , the rotor 2 may optionally be provided with internal radial wings 30 in the cavity 10. As a result of the rotation the liquid tends to separate from the gas and to accumulate on the inner face of the inner circumferential wall 7 of oit the liquid is discharged through the openings Z1 of the inner circumferential wall 7 and arrives at the annular channel 14 by entrainant gas. In the channel 14 the liquid is completely separated from the gas and accumulates, like a ring of liquid 15, on the internal face of the outer circumferential wall 8. Finally, the liquid is ejected through the orifices 19. In fact, it is advisable note that the orifices 19 serve as overflows for the liquid ring 15 and are intended to adjust the "level" of the ring 15, namely its radial thickness.
Les lames coupantes 22 qui se trouvent dans le champs de rotation de l'anneau de liquide 15 forment des socs qui déflechissent ou devient de l'anneau de. The cutting blades 22 which are in the fields of rotation of the liquid ring 15 form plowshares which deflect or become of the ring.
liquide des jets de liquide plans 31 de haute énergie dans le canal 14, les jets ou rideaux de liquide étant orientes obliquement vers l'intérieur contre la paroi intérieure 7 du canal à gaz 14. Chaque jet 31 est retourné à l'anneau de liquide 15 par suite de l'écoule- ment tangentiel et de la déflection par l'intermédiaire de la paroi circonférentielle intérieure 7. Chaque jet 31 est stationnaire par rapport au corps de pompe 1 et est sous forme d'un liquide qui s'écoule en=forme de rideau. Les rideaux stationnaires 31 et les parois transversales 18 tournant avec le rotor divisent l'espace à gaz 16 en deux chambres de compression 16a et en deux chambres d'aspiration 16b séparant les chambres de compression. Les volumes de ces chambres augmentent etdiminuent alternativement pendant la rotation du rotor.liquid from the high energy planar liquid jets 31 in the channel 14, the liquid jets or curtains being oriented obliquely inward against the inner wall 7 of the gas channel 14. Each jet 31 is returned to the liquid ring 15 as a result of the tangential flow and the deflection via the inner circumferential wall 7. Each jet 31 is stationary relative to the pump body 1 and is in the form of a liquid which flows in = curtain shape. The stationary curtains 31 and the transverse walls 18 rotating with the rotor divide the gas space 16 into two compression chambers 16a and into two suction chambers 16b separating the compression chambers. The volumes of these chambers alternately increase and decrease during the rotation of the rotor.
Les parois transversales 18 produisent un enclos de gaz entre l'anneau de liquide 15, la paroi circonférentielle extérieure 8 et le jet stationnaire respectif 31, et compriment la masse gazeuse enfermée dans les chambres de compression 16a ainsi formées, la masse gazeuse comprimée étant chassée par les orifices de sortie 19 lorsqu'ils s'ouvrent, alors que la paroi transversale respective 17 s'approche du jet. On comprend facilement que les parois transversales 18, pendant la rotation du rotor 2, passent à travers les rideaux de liquide 31.The transverse walls 18 produce a gas enclosure between the liquid ring 15, the outer circumferential wall 8 and the respective stationary jet 31, and compress the gas mass enclosed in the compression chambers 16a thus formed, the compressed gas mass being expelled through the outlet orifices 19 when they open, while the respective transverse wall 17 approaches the jet. It is easily understood that the transverse walls 18, during the rotation of the rotor 2, pass through the liquid curtains 31.
Ce qui est décisif pour les conditions de compression de gaz obtenables est le pouvoir d'étanchéification du rideau respectif 31 contre les parois du canal 14. What is decisive for the gas compression conditions obtainable is the sealing power of the respective curtain 31 against the walls of the channel 14.
Tout généralement, on peut dire que cet effet d'étanchéification augmente au fur et à mesure que l'orientation en sens transversal et l'épaisseur des jets de liquide 31 deviennent plus fortes. Le degré de déviation et l'épaisseur du rideau sont déterminés par la configuration des lames coupantes 22 et par la vitesse qui est fonction du nombre de tours et du diamètre du rotor, et également par: la distance entre l'anneau de liquide 15 et la paroi intérieure 7 du canal 14, étant donné qu'une différence de pression sur le rideau ou jet donne lieu à une accélération tangentielle déviante dans la direction de rotation. Pour utiliser efficacement un jet 31 où l'énergie cinétique du liquide est donnée, pour assurer une bonne étanchéité et une compression de gaz voulue, les deux moitiés de la paroi circonférentielle intérieure 7 entre ses orifices 21 présentent un pas croissant radial évoluant en arrière contre la direction de rotation à partir du bord arrière 21' de l'ouverture respective 21 sur une certaine distance, de telle façon que le canal gaz-liquide 14 se rétrécisse sur les distances correspondantes, par exemple sur deux tiers de la longueur de chaque demi des parois 7. Après ce rétrécissement la courbure de la paroi 7 se fait selon un rayon constant jusqu la paroi transversale respective 18.Ainsi, la propriété étanchéisante des rideaux 31 augmente avec une compression augmentée du gaz qui est enfermé dans les chambres de compression 16a, 165 entre les rideaux et les parois transversales 18.Generally speaking, it can be said that this sealing effect increases as the transverse orientation and the thickness of the liquid jets 31 become stronger. The degree of deflection and the thickness of the curtain are determined by the configuration of the cutting blades 22 and by the speed which is a function of the number of revolutions and the diameter of the rotor, and also by: the distance between the ring of liquid 15 and the inner wall 7 of the channel 14, since a pressure difference on the curtain or jet gives rise to a deviating tangential acceleration in the direction of rotation. To effectively use a jet 31 where the kinetic energy of the liquid is given, to ensure a good seal and a desired gas compression, the two halves of the inner circumferential wall 7 between its orifices 21 have an increasing radial pitch moving backwards the direction of rotation from the rear edge 21 'of the respective opening 21 over a certain distance, so that the gas-liquid channel 14 narrows over the corresponding distances, for example over two thirds of the length of each half of the walls 7. After this narrowing the curvature of the wall 7 takes place at a constant radius up to the respective transverse wall 18. Thus, the sealing property of the curtains 31 increases with increased compression of the gas which is trapped in the compression chambers 16a , 165 between the curtains and the transverse walls 18.
Les orifices de sortie 19 peuvent avantageusement être alésés obliquement dans la paroi latérale 6' du canal 14, de sorte que la pression aux appuis du gaz et du liquide qui sortent soit absorbée dans le rotor 2. The outlet orifices 19 can advantageously be bored obliquely in the side wall 6 ′ of the channel 14, so that the pressure at the supports of the gas and of the liquid which exit is absorbed in the rotor 2.
Les modifications du mode de réalisation de l'invention selon les figures 1 à 3 entrent dans le cadre de l'invention. Les surfaces de coulisse stationnaires 26, par exemple, peuvent être supportées par le disque annulaire 24 portant les lames coupantes stationnaires 22, les orifices de sortie 19 étant aménagés dans la paroi latérale 5' du canal 14, qui est à droite dans la figure 1. The modifications of the embodiment of the invention according to FIGS. 1 to 3 fall within the scope of the invention. The stationary sliding surfaces 26, for example, can be supported by the annular disc 24 carrying the stationary cutting blades 22, the outlet orifices 19 being arranged in the side wall 5 ′ of the channel 14, which is on the right in FIG. 1 .
Les lames 22, les parois transversales 18 et, en conséquence, les rideaux 31 et les chambres de compression de gaz 16a, l6b peuvent, en principe, être au nombre d'un ou bien plus nombreux. The blades 22, the transverse walls 18 and, consequently, the curtains 31 and the gas compression chambers 16a, 16b may, in principle, be one or more numerous.
L'ailette annulaire 17, au lieu d'etre solidaire du rotor 2, peut être reliée rigidement au corps de pompe 1 ou au canal d'entrée 12 connecté au corps de pompe, et peut servir de support de la ou des lames coupantes 22. Or, un tel mode de réalisation entraîne des problèmes d'étanchéité entre la cavité 10 et le canal à gaz 16 et aussi entre la paroi transversale rotative (ou parois transversales) 18 et l'ailette annulaire 17. The annular fin 17, instead of being integral with the rotor 2, can be rigidly connected to the pump body 1 or to the inlet channel 12 connected to the pump body, and can serve as a support for the cutting blade (s) 22 However, such an embodiment causes sealing problems between the cavity 10 and the gas channel 16 and also between the rotary transverse wall (or transverse walls) 18 and the annular fin 17.
Le mode de réalisation modifié des figures 4 à 6 est un mode simplifié préférentiel du compresseur conforme à l'invention. Dans les figures 4 à 6 on utilise dans la mesure du possible les mêmes chiffres de référence que dans les figures 1 à 3 pour désigner les détails iden -tiques ou équivalents. The modified embodiment of Figures 4 to 6 is a preferred simplified mode of the compressor according to the invention. In FIGS. 4 to 6, the same reference numbers are used as far as possible as in FIGS. 1 to 3 to designate the identical details or the equivalent.
Dans ce mode de réalisation, l'arbre de rotor 3 est monté à l'intérieur du corps de pompe 1 dans un palier transversal et de butée 40 et traverse la paroi droite du corps de pompe, dans laquelle llarbre-3 est monté de façon appropriée et étanchéisé par une boite de palier et presse-étoupe 4.Comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le moyeu 9 du rotor 2 est monté sur l'arbre 3, le rotor étant constitué par des parois latérales 5, 6, une paroi circonférentielle 7 et une structure extérieure 14 en forme de canal qui,Tte dans le mode de réalisation des figures l à3, consiste d'une paroi circonférentielle extérieure 8 et de parois laté- rales 5', 6' et qui autour de la paroi circonférentielle intérieure 7 définit un canal qui en fonctionnement est divisé en un canal extérieur à anneau de liquide 15 et en un canal intérieur à gaz 16, une ailette annulaire 17 solidaire du rotor traversant le canal à gaz 16 et faisant saillie dans l'anneau de liquide 15 dont le niveau est déterminé par un ou plusieurs orifices'de sortie 19 qui, dans ce cas, ne sont pas des orifices distributeurs mais servent uniquement d'orifices de trop-plein déterminant le niveau de l'anneau de liquide. In this embodiment, the rotor shaft 3 is mounted inside the pump body 1 in a transverse and thrust bearing 40 and passes through the straight wall of the pump body, in which the shaft-3 is mounted so suitable and sealed by a bearing box and cable gland 4. As in the embodiment of FIGS. 1 to 3, the hub 9 of the rotor 2 is mounted on the shaft 3, the rotor being constituted by side walls 5, 6, a circumferential wall 7 and an outer structure 14 in the form of a channel which, in the embodiment of FIGS. 1 to 3, consists of an outer circumferential wall 8 and side walls 5 ′, 6 ′ and which around of the inner circumferential wall 7 defines a channel which in operation is divided into an outer channel with liquid ring 15 and an inner gas channel 16, an annular fin 17 integral with the rotor passing through the gas channel 16 and projecting into the liquid ring 15 whose level is determined é by one or more outlet orifices 19 which, in this case, are not dispensing orifices but only serve as overflow orifices determining the level of the liquid ring.
La cavité annulaire du rotor 2 entre le moyeu 9 et l'arbre 3, d'une part, et la paroi circonférentielle intérieure 7, d'autre part, est divisée en deux chambres 10a, 10b, par une cloison centrale 41, le conduit d'entrée 12 et l'ouverture 11 pour le mélange gaz-liquide conduisant à la chambre de rotor 10a à gauche dans la figure 4. The annular cavity of the rotor 2 between the hub 9 and the shaft 3, on the one hand, and the inner circumferential wall 7, on the other hand, is divided into two chambers 10a, 10b, by a central partition 41, the conduit inlet 12 and opening 11 for the gas-liquid mixture leading to the rotor chamber 10a on the left in FIG. 4.
De même, le mode de réalisation des figures 4 à 5 présente deux lames coupantes 22 dont les tranchants 23 sont orientés contre la direction de rotation A du rotor 2. Les sens d'écoulement des rideaux de liquide 31 stationnaires par rapport au corps de pompe 1 sont indiqués dans la figure 5 par des flèches en trait plein qui indiquent également la direction d'entrée du mélange gaz-liquide par l'entrée 12 dans la chambre de rotor 10a et de celle-ci dans les chambres d'aspiration 16b.Du gaz comprimé des chambres de compression 16a, 1Gb, se trouvant entre les parois transversales 18 et les rideaux de liquide 31, n'est pas évacué ici par des orifices distributeurs comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, mais est conduit dans la chambre de rotor droite 10b par des ouvertures dans la paroi circonférentielle 7 et passe de la chambre lOb par une ouverture centrale 42 de la paroi latérale 6 du rotor dans un espace 43 entre la paroi 6 et la paroi voisine du corps de pompe, où est également conduit le liquide passant par les orifices de trop-plein 19. Le gaz et le liquide comprimés sont évacués du corps de pompe par une sortie commune 44. L'écoulemênt du gaz comprimé à partir des chambres de compression est indiqué par des flèches en traits interrompus. Similarly, the embodiment of FIGS. 4 to 5 presents two cutting blades 22 whose cutting edges 23 are oriented against the direction of rotation A of the rotor 2. The directions of flow of the curtains of liquid 31 stationary relative to the pump body 1 are indicated in FIG. 5 by arrows in solid line which also indicate the direction of entry of the gas-liquid mixture through the inlet 12 into the rotor chamber 10a and from the latter into the suction chambers 16b. Compressed gas from the compression chambers 16a, 1Gb, located between the transverse walls 18 and the liquid curtains 31, is not evacuated here by dispensing orifices as in the embodiment of Figures 1 to 3, but is conducted in the right rotor chamber 10b through openings in the circumferential wall 7 and passes from the chamber 10b through a central opening 42 of the side wall 6 of the rotor in a space 43 between the wall 6 and the wall adjacent to the pump body, where is eg The liquid passing through the overflow holes 19 is also led. The compressed gas and liquid are evacuated from the pump body by a common outlet 44. The flow of compressed gas from the compression chambers is indicated by arrows in broken lines.
Le mode-de réalisation des figures 4 à 6 travaillant sans distributeurs ou valves manque donc de surfaces de glissière 26 coopérant avec les orifices 19 qui servent seulement d'orifices de sortie du liquide à partir de l'anneau de liquide 15 et qui sont destinés à déterminer la profondeur radiale de anneau de liquide. The embodiment of FIGS. 4 to 6 working without distributors or valves therefore lacks slide surfaces 26 cooperating with the orifices 19 which serve only as liquid outlet orifices from the liquid ring 15 and which are intended determining the radial depth of the liquid ring.
La chambre de rotor 10a qui est à gauche dans la figure 4 forme une chambre à basse pression dans laquelle le mélange de gaz et de liquide venant du conduit d'entrée 12 est introduit à une pression relativement basse et en est éjecté, par exemple,par deux ouvertures de sortie 21a de la paroi circonférentielle intérieure 7, dans le canal formé par la structure 14. I1 convient de noter que chacune des deux ouvertures 21a d'évacuation du mélange gaz-liquide de la chambre gauche 10a dans le canal de la structure 14 n'est aménagée que dans la moitié de la paroi 7 qui est située en face de la chambre 10a et, vu dans la direction de rotation du rotor, derrière la paroi transversale correspondante 18, tandis qu'une sortie 21b pour gaz comprimé de la chambre de compression respective 16a est aménagée dans la moitié de la paroi 7 qui est en face de la chambre de rotor lOb en avant de la paroi transversale correspondante 18 du rotor, ce qui ressort clairement de la figure 6. Du gaz comprimé de la chambre de compression respective 16a ne peut donc retourner dans la chambre d'entrée 10a du rotor. The rotor chamber 10a which is on the left in FIG. 4 forms a low pressure chamber in which the mixture of gas and liquid coming from the inlet duct 12 is introduced at a relatively low pressure and is ejected therefrom, for example, by two outlet openings 21a from the inner circumferential wall 7, in the channel formed by the structure 14. It should be noted that each of the two openings 21a for discharging the gas-liquid mixture from the left chamber 10a in the channel of the structure 14 is only fitted in the half of the wall 7 which is located opposite the chamber 10a and, seen in the direction of rotation of the rotor, behind the corresponding transverse wall 18, while an outlet 21b for compressed gas of the respective compression chamber 16a is arranged in the half of the wall 7 which is opposite the rotor chamber 10b in front of the corresponding transverse wall 18 of the rotor, which is clearly shown in Figure 6. Compressed gas fromthe respective compression chamber 16a cannot therefore return to the inlet chamber 10a of the rotor.
I1 n'est pas besoin de distributeurs ou valves, mais,
Si désiré, les ouvertures 21b peuvent être munies de clapets non-retour à rappel élastique qui s'ouvrent à une certaine pression pour permettre l'écoulement du gaz des chambres de compression 16a à la chambre de rotor 10b.There is no need for distributors or valves, but,
If desired, the openings 21b can be fitted with elastic return non-return valves which open at a certain pressure to allow the flow of gas from the compression chambers 16a to the rotor chamber 10b.
Du fait qu'une pression relativement basse, à savoir la pression d'entrée du mélange gaz-liquide, règne dans l'espace 45 entre la paroi de rotor 5 et la paroi 24 solidaire du corps de pompe 1, paroi24 qui sert de support des lames 22 et qui est reliée de façon étanche à la face interne du corps de pompe en 46, le niveau du liquide de l'anneau 15 dans l'espace 45 monte à un niveau plus élevé, à savoir à un rayon inférieur rx, que le niveau ry auquel monte le liquide dans l'espace 46 entre la paroi fixe 24 et la paroi annulaire 5' formant une paroi latérale de la structure formant canal 14 du rotor. Dans l'espace 46 la pression est égale à celle du gaz comprimé dans le corps de pompe 1 entre le rotor 2 et la face interne du corps de pompe.Le niveau de liquide ry est inférieur au niveau rx et la différence entre ces niveaux de liquide est égale à la différence de pression entre la basse pression (la pression d'entrée du mélange gaz-liquide) et la pression de compression du gaz. Because a relatively low pressure, namely the inlet pressure of the gas-liquid mixture, prevails in the space 45 between the rotor wall 5 and the wall 24 secured to the pump body 1, wall 24 which serves as a support blades 22 and which is tightly connected to the internal face of the pump body at 46, the level of the liquid in the ring 15 in the space 45 rises to a higher level, namely to a smaller radius rx, that the level ry to which the liquid rises in the space 46 between the fixed wall 24 and the annular wall 5 'forming a side wall of the structure forming channel 14 of the rotor. In space 46, the pressure is equal to that of the compressed gas in the pump body 1 between the rotor 2 and the internal face of the pump body. The level of liquid ry is lower than the level rx and the difference between these levels of liquid is equal to the pressure difference between the low pressure (the inlet pressure of the gas-liquid mixture) and the compression pressure of the gas.
Tel qu'il est montré dans la figure 5, la paroi circonférentielle intérieure 7, comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, a deux parois transversales 18 et deux lames coupantes 22 et donc deux jets de liquide 31 et deux chambres de compression 16a, 16b. As shown in Figure 5, the inner circumferential wall 7, as in the embodiment of Figures 1 to 3, has two transverse walls 18 and two cutting blades 22 and therefore two jets of liquid 31 and two chambers of compression 16a, 16b.
Les orifices 19 ne faisant office que de trop-pleins dans ce mode de réalisation sont dimensionnés seulement pour laisser échapper l'excès du liquide de l'anneau 15.The orifices 19 acting only as overflows in this embodiment are dimensioned only to allow excess liquid from the ring 15 to escape.
En fonctionnement, les orifices 19 sont en principe maintenus remplis de liquid sortant de l'anneau de liquide 15. A partir du mélange gaz-liquide qui est accumulé à la face interne de la paroi 7 et s'écoule de la chambre à basse pression 10a par les ouvertures radiales 21a dans le canal 14, le liquide est séparé du gaz par suite de la rotation et vient se placer dans l'anneau de liquide 15, tandis que le gaz remplit l'espace entre l'anneau de liquide et la paroi circonférentielle 7.In operation, the orifices 19 are in principle kept filled with liquid leaving the liquid ring 15. From the gas-liquid mixture which is accumulated on the internal face of the wall 7 and flows from the low pressure chamber 10a through the radial openings 21a in the channel 14, the liquid is separated from the gas as a result of the rotation and is placed in the liquid ring 15, while the gas fills the space between the liquid ring and the circumferential wall 7.
Le gaz comprimé est exprimé par les ouvertures d'entrée 21b de la paroi circonférentielle 7 du rotor en face de la chambre à haute pression 10b et entre dans celle-ci.The compressed gas is expressed by the inlet openings 21b of the circumferential wall 7 of the rotor opposite the high pressure chamber 10b and enters it.
Dans ce mode de réalisation, les ouvertures 21a et 21b sont séparées l'une de l'autre par les parois transversales 18 et la paroi de rotor 41 et, comme montré dans la figure 5, il est prévu, de préférence en face des ouvertures 21a et 21b, des paires de pattes 7c, 7d courbées obliquement vers l'intérieur en sens opposés, de telle façon que les pattes 7c soient orientées en avant obliquement vers l'intérieur contre la direction de rotation du rotor pour pousser, à l'instar de palettes, le mélange gaz-liquide de la chambre à basse pression 10a à la structure de canal 14, tandis que les pattes 7d sont orientées obliquement vers l'intérieur en arrière selon la direction de rotation pour conduire le gaz des chambres de compression 16a à la chambre à haute pression 10b dans le rotor 2.In this embodiment, the openings 21a and 21b are separated from each other by the transverse walls 18 and the rotor wall 41 and, as shown in FIG. 5, it is provided, preferably opposite the openings 21a and 21b, pairs of legs 7c, 7d curved obliquely inward in opposite directions, so that the legs 7c are oriented forward obliquely inward against the direction of rotation of the rotor to push, Like pallets, the gas-liquid mixture from the low-pressure chamber 10a to the channel structure 14, while the tabs 7d are oriented obliquely inwards backwards in the direction of rotation to conduct the gas from the compression chambers 16a to the high pressure chamber 10b in the rotor 2.
Dans le mode de réalisation des figures 4 à 6, le rotor manque des ailes 30 utilisées dans le mode de réalisation des figures 1 à 3 comme moyens d'augmentation de la force centrifuge. Par contre1 le corps-de pompe 1 est muni d'écrans fixes 47 à l'intérieur de l'ouverture d'entrée 11 pour restreindre la rotation du mélange gazeux dans la chambre à basse pression 10. Les écrans ou ailes 47 sont solidaires de façon convenables de la face interne du corps de pompe mais, si voulu, on pourrait supprimer ces moyens. In the embodiment of Figures 4 to 6, the rotor lacks the wings 30 used in the embodiment of Figures 1 to 3 as means for increasing the centrifugal force. On the other hand, the pump body 1 is provided with fixed screens 47 inside the inlet opening 11 to restrict the rotation of the gas mixture in the low pressure chamber 10. The screens or wings 47 are integral with suitable way of the internal face of the pump body but, if desired, these means could be omitted.
Le mode de réalisation des figures 4 a 6 peut également être modifié de diverses façons dans le cadre de la présente invention. The embodiment of FIGS. 4 to 6 can also be modified in various ways within the scope of the present invention.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8011265A FR2483019A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Compressor to separate gas and liquid - has plates projecting into rotor annulus to separate gas ring into variable volume zones |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8011265A FR2483019A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Compressor to separate gas and liquid - has plates projecting into rotor annulus to separate gas ring into variable volume zones |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2483019A1 true FR2483019A1 (en) | 1981-11-27 |
FR2483019B3 FR2483019B3 (en) | 1983-03-18 |
Family
ID=9242173
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8011265A Granted FR2483019A1 (en) | 1980-05-20 | 1980-05-20 | Compressor to separate gas and liquid - has plates projecting into rotor annulus to separate gas ring into variable volume zones |
Country Status (1)
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FR (1) | FR2483019A1 (en) |
-
1980
- 1980-05-20 FR FR8011265A patent/FR2483019A1/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2483019B3 (en) | 1983-03-18 |
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