FR2845137A1

FR2845137A1 - Refroidissement intermediaire a flux radial monte interieurement pour compresseur rotatif

Info

Publication number: FR2845137A1
Application number: FR0311132A
Authority: FR
Inventors: Steven P Meshenky
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2023-09-23
Also published as: US20040062644A1; US6764279B2; CN1493790A; CA2442824A1; MXPA03007682A; FR2845137B1; DE10344139A1

Abstract

Un rendement amélioré est obtenu dans une machine rotative comportant un arbre tournant (18) équipé d'une roue (20) de compresseur qui assure une décharge dans un échangeur thermique (36) comportant une partie centrale pourvue d'une ouverture centrale dans une disposition d'entourage par rapport à l'arbre. L'échangeur thermique inclut un réservoir d'agent de refroidissement situé d'un côté de la partie centrale et en communication fluidique avec celle-ci qui sert de délimitation d'un espace s'étendant radialement (68) à travers lequel un gaz est déchargé par la roue de compresseur. Une structure de vannes d'élimination de tourbillonnement amène un gaz déchargé par la roue (22) de compresseur à se déplacer radialement vers l'extérieur au sein de l'espace (68) et est formée d'un matériau présentant une bonne conductivité thermique et pontée thermiquement avec le réservoir pour y amener de la chaleur à rejeter vers l'agent de refroidissement qui se trouve dans le réservoir.

Description

La présente invention se rapporte à un échangeur thermique utilisé en tant

que refroidisseur intermédiaire dans un compresseur rotatif, comme un turbocompresseur de suralimentation ou un compresseur d'alimentation destiné à des moteurs. Des chargeurs d'air de combustion, comme des turbocompresseurs à suralimentation ou des compresseurs d'alimentation, ont été employés pendant de nombreuses années dans des moteurs, particulièrement les moteurs à 10 combustion interne. Dans un turbocompresseur de suralimentation, au moins une roue de compresseur rotatif est entraînée par l'échappement du moteur. Dans le cas d'un compresseur d'alimentation, au moins une roue de compresseur rotatif est entraînée mécaniquement, 15 habituellement par la sortie rotative du moteur. Dans un cas comme dans l'autre, une roue de compresseur est employée pour comprimer l'air ambiant avant son admission dans le moteur pour y supporter une combustion. Du fait que l'air est comprimé, un volume donné de celui-ci 20 présente un contenu en oxygène, en moles, plus important qu'un volume autrement égal d'air à pression ambiante. Par conséquent, l'oxygène supplémentaire permet la combustion d'une quantité plus importante de carburant, de sorte que, pour une partie moteur de taille donnée, on peut obtenir 25 une puissance de sortie supérieure comme résultat de la

charge de l'air de combustion.

Avec les années, on a déterminé que l'on pouvait améliorer le rendement de ces dispositifs de charge d'air de combustion par l'utilisation d'un système que l'on 30 appelle refroidisseur intermédiaire. Du fait que l'air s'échauffe lorsqu'il est comprimé, une partie du rendement obtenu en premier lieu par l'emploi du dispositif de charge d'air de combustion, c'est-à-dire la densification de l'air de combustion chargé dans le moteur, est perdue 35 du fait que, à pression égale, un volume d'air comprimé chaud contient moins d'oxygène qu'un volume égal d'air comprimé plus froid. Ainsi, pour une pression donnée, lors de l'admission dans un moteur, à des fins de combustion, une charge d'air de combustion plus froid permet, à pression égale, de développer plus de puissance a 5 l'intérieur du moteur que la même charge si elle est à une

température plus élevée.

Par conséquent, les refroidisseurs intermédiaires mentionnés précédemment sont employés pour refroidir l'air après sa sortie du chargeur d'air de combustion (ou d'un 10 étage de celui-ci), et avant son admission dans le moteur de façon à obtenir, pour un pression quelconque donnée, un

contenu en oxygène, en moles, maximal.

Dans de nombreux cas, le refroidisseur intermédiaire est employé en tant qu'échangeur thermique classique de 15 forme rectangulaire, et est monté à côté, ou à l'avant, ou à l'arrière de l'échangeur thermique habituel employé pour refroidir un agent de refroidissement de moteur. Bien que ce type d'agencement fournisse de manière adéquate le refroidissement de l'air de combustion sous pression, il 20 peut présenter certaines contraintes en termes de taille

et de volume disponible dans un compartiment moteur, par exemple, dans un véhicule, qui loge à la fois le moteur et les divers échangeurs thermiques employés à des fins de refroidissement. Il peut également falloir dès raccorde25 ments pour tuyaux flexibles extensifs entre le turbocompresseur de suralimentation, le refroidisseur intermédiaire et l'admission d'air de combustion de moteur, qui demandent nécessairement des tuyaux flexibles de diamètres relativement grands du fait de la faible densité de l'air 30 de combustion et de son grand volume conséquent.

Par conséquent, il a été proposé d'incorporer le refroidisseur intermédiaire à l'intérieur du chargeur d'air de combustion lui-même pour obtenir, dans la mesure du possible, un système de charge d'air de combustion et 35 de refroidissement intermédiaire plus compact, de même que pour éviter de grands raccords pour tuyaux flexibles encombrants. L'objectif est ici d'incorporer l'échangeur thermique de refroidissement intermédiaire à l'intérieur du chargeur d'air de combustion, de façon à pouvoir l'entretenir facilement, qu'il nécessite un minimum de 5 raccords de tuyauterie et qu'il n'augmente pas outre mesure l'encombrement du chargeur d'air de combustion, tout en maximisant, dans le même temps, le refroidissement

de l'air de combustion après sa compression.

La présente invention concerne l'apport de solutions 10 avantageuses à ces problèmes pour un échangeur thermique

de refroidissement intermédiaire qui est conçu pour être situé intérieurement à une machine de compresseur rotatif.

C'est l'objectif principal de l'invention que de proposer une machine de compresseur rotatif nouvelle et 15 améliorée à refroidissement intermédiaire pour utilisation avec de l'air comprimé refroidi. De façon plus précise, c'est l'objectif de l'invention que de proposer un compresseur rotatif amélioré équipé d'un refroidisseur intermédiaire interne qui soit plus compact que les 20 systèmes de ce type connus, que l'on puisse entretenir facilement et/ou qui nécessite un minimum de raccords de tuyauterie et qui maximise le rendement du traitement de

refroidissement d'air.

Selon un aspect de l'invention, son mode de 25 réalisation pris comme exemple atteint un ou plusieurs des objectifs ci-dessus en ce qui concerne une machine rotative qui inclut un arbre mobile en rotation portant au moins une roue de compresseur, et un boîtier contenant la roue de compresseur et comportant une entrée destinée à la 30 roue de compresseur et une sortie. Un échangeur thermique est disposé dans le boîtier et est situé entre la roue de compresseur et la sortie. L'échangeur thermique comprend une partie centrale comportant un trajet de flux de gaz d'étendue sensiblement radiale et une admission de gaz en 35 communication f luidique avec la roue de compresseur, et un échappement de gaz en communication f luidique avec la sortie de boîtier. Un trajet d'écoulement d'agent de refroidissement est prévu dans l'échangeur thermique, dans une relation d'échange thermique avec le trajet de flux de gaz et a une étendue sensiblement axiale. L'échangeur 5 thermique comporte une partie centrale en forme de chambre torique contenant les trajets d'écoulement, la partie centrale étant sensiblement concentrique à l'arbre. La partie centrale est encadrée de réservoirs en forme de chambre torique, espacés axialement, un de ces réservoirs 10 servant de frontière à l'air comprimé qui est déchargé par la roue de compresseur, lorsqu'il se déplace dans une direction radialement vers l'extérieur. L'invention prévoit que le réservoir soit thermiquement conducteur et que les vannes d'élimination de tourbillonnement habituel 15 montées dans la zone qui se trouve à proximité de la sortie de la roue de compresseur soient pontées thermiquement avec ce réservoir, de sorte que, en plus d'assurer la fonction d'élimination de tourbillonnement habituel, les vannes agissent en outre comme des ailettes 20 vers lesquelles peut être rejetée la chaleur de l'air comprimé pour être finalement conduite, par l'intermédiaire du réservoir, vers l'agent de refroidissement qui s'y trouve, pour ainsi augmenter le transfert thermique du

gaz comprimé vers l'agent de refroidissement.

Dans un mode de réalisation préféré, les vannes sont une partie d'une structure de vannes métallique qui est

liée au réservoir par traitement métallurgique.

Dans un mode de réalisation que l'on préfère davantage, la machine rotative est un turbocompresseur de 30 suralimentation ou un compresseur d'alimentation, et l'échangeur thermique sert de refroidisseur intermédiaire

de l'air de combustion.

Dans un mode de réalisation de l'invention, la

structure de vannes comprend plusieurs vannes espacées 35 circonférentiellement liées au réservoir.

L'invention prévoit que l'échangeur thermique ait une

périphérie radialement extérieure espacée vers l'intérieur du boîtier et que la partie centrale comporte une admission de gaz au niveau de la périphérie radialement 5 extérieure, pour recevoir le gaz déchargé après que celuici est passé par la structure de vannes.

D'autres objectifs et avantages de l'invention

apparaîtront à partir de la description suivante prise en

liaison avec les dessins annexés, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en coupe, quelque peu schématique, d'une machine rotative, de façon plus précise, d'un compresseur de suralimentation, réalisée selon l'invention; la figure 2 est une vue éclatée d'un segment de 15 l'échangeur thermique, réalisé selon l'invention; la figure 3 est une vue éclatée, similaire à celle de la figure 2, montrant un mode de réalisation supplémentaire de l'invention; et la figure 4 est une vue éclatée, similaire à celles 20 des figures 2 et 3, représentant encore un mode de

réalisation supplémentaire de l'invention.

Les modes de réalisation pris comme exemple de l'invention décrite ici sont spécifiquement décrits en ce qui concerne des chargeurs d'air de combustion, comme un 25 turbocompresseur de suralimentation sous la forme d'un

turbocompresseur de suralimentation à deux étages.

Cependant, comme on s'y attend, on doit comprendre que la présente description n'est donnée qu'à titre explicatif et non restrictif de chargeurs d'air de combustion, ou de 30 turbocompresseurs de suralimentation, ou d'un nombre

d'étages. Par exemple, on peut employer efficacement l'invention dans n'importe quel type de machine rotative comportant une roue de compresseur rotatif dans laquelle on souhaite refroidir l'air comprimé déchargé par la roue 35 de compresseur avant de l'employer à des fins autres. On peut employer efficacement l'invention avec des turbocompresseurs de suralimentation à un seul étage de même qu'avec des turbocompresseurs de suralimentation à plusieurs étages, et l'on peut également l'employer avec des compresseurs d'alimentation à un seul étage ou à plusieurs étages. A l'exception de l'utilisation de vannes

d'élimination de tourbillonnement en communication avec une roue de compresseur qui sont pontées thermiquement avec un réservoir d'un échangeur thermique, il n'y a pas 10 de limite à un type particulier d'échangeur thermique.

Cependant, pour trouver des détails d'une structure d'échangeur thermique prévue pour utilisation dans une machine rotative employée en tant que turbocompresseur à suralimentation ou compresseur d'alimentation, on devra se 15 référer à la demande conjointe en attente cédée en commun

de Meshenky et al., intitulée " Internally Mounted Radial Flow Intercooler for a Combustion Air Charger ", du 20 septembre 2002, numéro de série 10/251 537 (numéro du mandataire 655.01037), dont la description est incorporée 20 en totalité ici à titre de référence. En gardant ce que

l'on vient de mentionner à l'esprit, on se reporte à la figure 1 dans laquelle la machine rotative de l'invention est représentée en tant que turbocompresseur de suralimentation à deux étages à titre représentatif d'un mode de 25 réalisation pris comme exemple de l'invention.

Le mode de réalisation représenté de l'invention comprend un boîtier, globalement désigné par 10, formé d'au moins deux sections pouvant être séparées, respectivement, 12 et 14. Un arbre tournant 18 est monté 30 mobile en rotation à l'intérieur du boîtier 10 à l'aide de paliers appropriés (non représentés). Dans le mode de réalisation représenté, l'arbre tournant porte une première roue 20 de compresseur, une seconde roue 22 de compresseur et une roue 24 de turbine qui, à son tour, est 35 située à l'intérieur d'un boîtier (non représenté). Comme l'indique une flèche 26, la roue 24 de turbine est entraînée par l'échappement d'un moteur à combustion interne pour entraîner l'arbre 18. L'échappement exploité sort de la roue 24 de turbine, comme l'indique une flèche 28. Le boîtier 12 inclut une entrée 30 d'air ambiant tandis que le boîtier 14 inclut une sortie d'air comprimé désignée schématiquement par une flèche 32. L'entrée 30 se trouve du côté entrée de la roue 20 de compresseur tandis que la sortie 32 se fait à partir d'une volute, 10 représentée schématiquement en 34, du côté sortie de la

roue 22 de compresseur.

Un échangeur thermique réalisé selon l'invention, globalement désigné par 36, est contenu à l'intérieur des boîtiers 12, 14, à l'endroit o ces deux éléments sont 15 reliés l'un à l'autre, comme représenté schématiquement, par des dispositifs de fixation amovibles 38. L'échangeur thermique 36 a une forme de chambre torique, ou d'anneau, et inclut une surface cylindrique radialement extérieure 40 qui définit une entrée d'air destinée au passage d'air 20 à travers l'échangeur thermique 36. Une surface cylindrique radialement intérieure 42 forme une sortie

d'air de l'échangeur thermique 36.

Les côtés de l'échangeur thermique sont équipés d'un premier collecteur et réservoir d'entrée / sortie, globa25 lement désigné par 44, situé du côté de l'échangeur thermique 36 qui se trouve à l'intérieur du boîtier 14, et d'un collecteur et réservoir de réorientation, globalement désigné par 46, situé du côté de l'échangeur thermique 36 qui se trouve à l'intérieur du boîtier 12. Un collecteur 30 48 d'agent de refroidissement est situé à l'intérieur du boîtier 14 sur un côté de la volute 34 et radialement vers l'intérieur de la partie radialement extérieure de la volute 34. Le collecteur 48 est divisé par une bande, ou tôle de séparation, intérieure 50 en une section 52 de 35 collecteur radialement intérieure et en une section 54 de collecteur radialement extérieure. Le système est pourvu d'une entrée d'agent de refroidissement, désignée schématiquement par une flèche 56, qui s'étend vers la section 52 de collecteur radialement intérieure, et d'une sortie d'agent de refroidissement, désignée schémati5 quement par une flèche 58, qui s'étend vers la section 54 de collecteur radialement extérieure. Par une structure que l'on va décrire plus en détail ci-après, un agent de refroidissement, comme un agent de refroidissement destiné au moteur à combustion interne, pénètre dans le turbo10 compresseur de suralimentation par l'entrée 56 et est amené vers la section de collecteur radialement intérieure à partir de laquelle il s'écoule dans le collecteur et réservoir d'entrée / sortie 44, au niveau de sa partie radialement intérieure, pour s'écouler axialement à 15 travers l'échangeur thermique 56 vers le collecteur et réservoir rentrant 46 o sa direction est inversée pour écoulement à travers la partie radialement extérieure de l'échangeur thermique 36, en retour vers le collecteur et réservoir d'entrée / sortie 44. A partir du collecteur et 20 réservoir 44, l'agent de refroidissement est déchargé dans la section 54 de collecteur radialement extérieure vers la sortie 58 d'agent de refroidissement. Cet écoulement d'agent de refroidissement est représenté par une série de flèches 60, 62, 64. Une tôle de séparation 65 réalisée 25 dans le collecteur et réservoir d'entrée / sortie 44 établit une séparation des flux d'agent de refroidissement

entrant et sortant.

La circulation d'air dans le turbocompresseur de suralimentation se fait de la manière suivante. L'air 30 ambiant pénètre dans l'entrée 30 et est amené du côté entrée de la roue 20 de compresseur. Lorsque la roue 20 de compresseur est entraînée par la roue 24 de turbine, l'air est comprimé et déchargé, à une pression élevée, sur la périphérie radialement extérieure de la roue 20 de 35 compresseur, comme le représentent des flèches 66. L'air comprimé continue à circuler radialement vers l'extérieur à travers un espace annulaire 68 réalisé entre le boîtier 12 et l'échangeur thermique 36, lequel est en partie défini par le collecteur et réservoir rentrant 46, une tôle de séparation radiale 70 s'étendant radialement vers 5 l'intérieur du collecteur et réservoir rentrant 46 et une tôle de séparation axiale 72 qui s'étend de la tôle de séparation 70, au niveau de sa partie radialement la plus intérieure, pour montage sur une partie du boîtier 12 (non

représentée) au voisinage de la roue 24 de turbine.

Le côté, ou périphérie, radialement extérieur 40 de l'échangeur thermique 36 est espacé radialement vers l'intérieur des boîtiers 12 et 14, ce qui permet à l'air comprimé par la roue 20 de compresseur d'être réorienté, comme l'indiquent des flèches 74, pour pénétrer 15 l'échangeur thermique 36 au niveau de sa périphérie radialement extérieure 40. L'air passe ensuite à travers l'échangeur thermique 36, dans une direction radialement vers l'intérieur, et est refroidi par l'agent de refroidissement qui s'écoule axialement dans l'échangeur 20 thermique 36, comme on l'a mentionné au préalable. L'air comprimé, refroidi, est ensuite déchargé de l'échangeur thermique 36, comme l'indiquent les flèches 76, du côté entrée de la roue 22 de compresseur o il est davantage comprimé et est ensuite déchargé dans la volute 34, comme 25 l'indiquent des flèches 78. Cet air comprimé est ensuite

déchargé, en tant qu'air de combustion comprimé, dans le moteur à combustion interne pour y supporter une combustion. Si on le souhaite, on peut inclure des étages de refroidissement supplémentaires entre la roue 22 de 30 compresseur et le moteur.

En variante, comme on l'a mentionné au préalable, dans un turbocompresseur à suralimentation à un seul étage, on peut omettre la roue 22 de compresseur, auquel cas l'air déchargé du côté radialement intérieur de la 35 périphérie 42 de l'échangeur thermique 36 peut être

déchargé directement dans la volute 34.

On appréciera que la majeure partie de la tuyauterie à la fois d'air et d'agent de refroidissement soit contenue à l'intérieur du turbocompresseur à suralimentation lui-même, en fournissant un ensemble compact et en 5 minimisant des pertes liées à la tuyauterie. Par exemple, on évite complètement des tuyaux flexibles extérieurs de grand diamètre établissant une communication entre le

compresseur et un échangeur thermique extérieur.

Comme on le sait bien, des vannes d'élimination de 10 tourbillonnement sont situées fréquemment suivant un groupement annulaire à l'intérieur de l'espace 68 o le gaz déchargé par la roue 20 de compresseur se déplace globalement radialement vers l'extérieur. Du fait du mouvement de rotation de la roue 20 de compression, un 15 mouvement de tourbillonnement est également communiqué au gaz comprimé et, dans de nombreuses applications, il est souhaitable de minimiser, voire d'éliminer, le mouvement de tourbillonnement et des vannes 80 d'élimination de tourbillonnement sont prévues dans ce but. En se référant 20 maintenant aux figures 2 et 3, et particulièrement à la figure 2, on voit que l'échangeur thermique 36 inclut une partie centrale 82 constituée de plusieurs ailettes 84 à travers lesquelles s'étendent plusieurs tubes 86 pour réception dans des fentes tubulaires (non représentées) 25 réalisées dans des plaques espacées 88 de collecteur dont

une seule est représentée.

Une plaque 88 de collecteur fait partie de l'ensemble de collecteur et réservoir rentrant 46, et comporte un réservoir métallique 90 scellé hermétiquement à celui-ci, 30 autour de la périphérie de la plaque 88 de collecteur pour fournir un compartiment de réception d'agent de refroidissement. Un réservoir 92, faisant partie du collecteur et réservoir d'entrée / sortie 44, est en butée contre et est scellé hermétiquement à l'autre plaque 88 de 35 collecteur, du côté de la partie centrale 82 opposé à celui que l'on voit. La tôle de séparation 65 est située 1l sur la plaque 88 de collecteur associée au collecteur de réservoir d'entrée / sortie 44 et est conçue pour buter contre cette dernière pour séparer deux orifices 96 et 98

situés des côtés opposés du collecteur 48.

La structure 80 de vannes d'élimination de tourbillonnement inclut plusieurs vannes s'étendant globalement radialement 102 dans une disposition étroitement serrée et est pontée thermiquement avec le réservoir 90, typiquement par brasage de l'ensemble 80 de 10 vannes sur celui-ci. La configuration des vannes 102 peut avoir une quelconque forme souhaitée, de façon à fournir les caractéristiques d'écoulement et le trajet d'écoulement souhaités au niveau de l'extrémité

radialement extérieure 104 des vannes 102.

A la figure 2, l'échangeur thermique 36 n'est représenté que comme segment unique, deux segments supplémentaires comme celui-ci étant nécessaires pour former l'échangeur thermique cylindrique. Cependant, si on le souhaite, ce dernier peut être réalisé, par exemple, 20 d'une seule pièce, comme le montre la demande mentionnée au préalable de Meshenky et al. La figure 3 est une vue similaire à celle de la

figure 2, et l'on ne décrira pas de nouveau les composants communs, les tubes n'étant pas représentés pour la 25 simplicité.

La figure 3 représente une autre structure de l'ensemble 80 de vannes. L'ensemble 80 de vannes peut avoir la forme d'un éventail à convolution 112, formé par formage à la presse, ou analogue, et être, de la même 30 manière, ponté thermiquement avec le réservoir 90 par

brasage, ou analogue.

L'éventail 112 définit donc plusieurs vannes reliées

mutuellement 113.

Dans certains cas, la structure 80 de vannes est 35 constituée de vannes distinctes 116 ayant des formes aérodynamiques souhaitées pour obtenir le motif d'écoulement souhaité. La partie inférieure de la figure 4 les représente, et les vannes individuelles 116 sont dans une disposition espacée et, là encore, pontées

thermiquement avec le réservoir 90.

De façon plus précise, comme on le voit à la figure 4, les vannes 116 sont montées sur, ou d'un seul tenant avec, une plaque 118 qui, à son tour, est pontée thermiquement par brasage avec le réservoir. Cependant, il serait également possible de braser directement les vannes 10 116 sur le réservoir 90 ou même d'usiner les vannes hors de la paroi 120 du réservoir 90 opposée à la plaque 88 de

collecteur (non représentée à la figure 4).

Dans tous les cas, de préférence, l'ensemble 80 de vannes est formé de métal pour obtenir une bonne 15 conductivité thermique et pour garantir le fait que celles-ci peuvent être liées au réservoir 90, de sorte que, lorsque l'on installe l'échangeur thermique dans une machine rotative, les vannes occupent l'espace 68 pour fournir l'action souhaitée d'élimination de

tourbillonnement.

Enfin, dans des machines à plusieurs étages, si on le

souhaite, les vannes de compresseur d'un étage suivant le premier étage peuvent être le cas échéant montées sur le collecteur et réservoir d'entrée / sortie 44 simplement en 25 reconfigurant le collecteur 48.

Les hommes de l'art apprécieront, à partir de la

description qui précède, que l'échange thermique est amélioré selon l'invention en ce que l'agent de refroidissement est présent à l'intérieur du réservoir 90 30 pendant le fonctionnement de la machine, tandis que

l'ensemble 80 de vannes est situé à l'intérieur de l'espace 68 (figure 1) pour que le flux de gaz le traverse radialement vers l'extérieur et fasse ainsi l'objet d'une élimination de tourbillonnement. De plus, du fait de la 35 bonne conductivité thermique du réservoir métallique 90, de même que de la conductivité thermique de l'ensemble 80 de vannes, la chaleur du gaz comprimé qui est déchargé de la roue 20 de compresseur (figure 1) est rejetée vers l'ensemble 80 de vannes pour être conduite vers le réservoir 90 et donc vers l'agent de refroidissement qui y 5 est contenu. Ainsi, l'ensemble de vannes agit comme des ailettes pour augmenter l'aire de la surface du côté gaz de l'échangeur thermique 36 pour supplémenter le refroidissement qui se fait à l'intérieur de la partie centrale 82. Comme résultat, le gaz comprimé est refroidi 10 à une température plus basse qu'il ne le serait autrement

et est plus dense lorsqu'il sort de l'échangeur thermique 36 au niveau de sa périphérie radialement intérieure 42.

Dans le cas d'un chargeur d'air de combustion, ceci signifie qu'un volume donné d'air de combustion contient 15 plus d'oxygène et, ainsi, fournit plus d'oxygène pour supporter une combustion à l'intérieur d'un moteur auquel la machine est associée. Ceci fournit une sortie de puissance améliorée de ce genre de moteur. Dans d'autres machines rotatives, la densification accrue du gaz peut 20 réduire des pertes de pression à l'intérieur de l'échangeur thermique 36 pour améliorer le rendement de

tout le cycle.

Ainsi, bien que l'objectif simple d'employer l'ensemble 80 de vannes soit d'assurer à la fois une 25 élimination de tourbillonnement et un refroidissement

thermique, on obtient un rendement amélioré.

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine rotative comportant un arbre tournant (18) équipé d'une roue (20) de compresseur, un boîtier (10) contenant la roue (20) de compresseur, une entrée de 5 gaz réalisée dans ledit boîtier (10), en communication avec une extrémité de la roue (20) de compresseur, un espace annulaire s'étendant radialement (68), situé à l'intérieur dudit boîtier (10), à une extrémité opposée de ladite roue (20) de compresseur; un échangeur thermique 10 en forme de chambre torique (36) situé à l'intérieur dudit boîtier (10) comportant une partie centrale (82) pourvue d'une ouverture centrale (42) dans une disposition d'entourage par rapport audit arbre (18) et un réservoir (90) d'agent de refroidissement situé d'un côté de la 15 partie centrale (82) et en communication fluidique avec celle-ci, ledit réservoir (90) d'agent de refroidissement étant caractérisé en ce qu'il sert de délimitation dudit espace s'étendant radialement (68); et une structure (80) de vannes d'élimination de tourbillonnement située à 20 l'intérieur dudit espace s'étendant radialement (68) servant à amener le gaz déchargé par ladite roue (22) de compresseur à se déplacer radialement vers l'extérieur à l'intérieur dudit espace (68), ladite structure (80) de vannes étant formée d'un matériau présentant une bonne 25 conductivité thermique et étant pontée thermiquement avec ledit réservoir pour y conduire la chaleur devant être rejetée vers un agent de refroidissement qui se trouve dans ledit réservoir (90), ce par quoi ladite structure (80) de vannes sert (a) à assurer une fonction 30 d'élimination de tourbillonnement dudit gaz déchargé et b) à établir un trajet thermiquement conducteur de rejet de chaleur dudit gaz déchargé vers l'agent de refroidissement

qui se trouve à l'intérieur dudit réservoir (90).

2. Machine rotative selon la revendication 1, 35 caractérisée en ce que ledit réservoir (90) et ladite structure (80) de vannes sont métalliques et sont liés

l'un à l'autre par traitement métallurgique.

3. Machine rotative selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite machine rotative est un 5 turbocompresseur à suralimentation ou un compresseur d'alimentation, et en ce que ledit échangeur thermique

sert de refroidisseur intermédiaire d'air de combustion.

4. Machine rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite structure (80) de vannes 10 comprend plusieurs vannes (102; 116) espacées

circonférentiellement raccordées audit réservoir.

5. Machine rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur thermique (36) possède une périphérie radialement extérieure espacée vers 15 l'intérieur dudit boîtier (10), et en ce que ladite partie centrale (82) comporte une entrée de gaz au niveau de ladite périphérie radialement extérieure servant à recevoir ledit gaz déchargé après que celui-ci est passé

par ladite structure (80) de vannes.

6. Machine rotative comportant un arbre tournant (18) équipé d'une roue (20) de compresseur, un boîtier (10) contenant la roue (20) de compresseur, une entrée de gaz réalisée dans ledit boîtier (10), en communication avec une extrémité de ladite roue (20) de compresseur, un 25 espace annulaire s'étendant radialement (68), situé à l'intérieur dudit boîtier (10), à une extrémité opposée de ladite roue (20) de compresseur; un échangeur thermique en forme de chambre torique (36) situé à l'intérieur dudit boîtier (10) comportant une partie centrale (82) pourvue 30 d'une ouverture centrale (42) dans une disposition d'entourage par rapport audit arbre et un réservoir (90) d'agent de refroidissement situé d'un côté de la partie centrale (82) et en communication fluidique avec celle-ci, ladite partie centrale (82) comportant une entrée 35 périphérique radialement extérieure espacée vers l'intérieur dudit boîtier (10); et plusieurs vannes métalliques (102; 116) situées à l'intérieur dudit espace s'étendant radialement (68) servant à amener un gaz déchargé par ladite roue (22) de compresseur à se déplacer radialement vers l'extérieur, suivant un motif 5 d'écoulement prédéterminé par rapport à ladite entrée périphérique, et caractérisée en ce que ledit réservoir (90) d'agent de refroidissement sert de délimitation dudit espace s'étendant radialement (68), et lesdites vannes étant liées par traitement métallurgique audit réservoir 10 pour former un trajet thermiquement conducteur de chaleur rejetée par ledit gaz déchargé vers l'agent de refroidissement qui se trouve à l'intérieur dudit réservoir.

7. Machine rotative selon la revendication 6, 15 caractérisée en ce que lesdites plusieurs vannes (102; 116) forment une partie d'un ensemble (80) de vannes liées

audit réservoir (90) par traitement métallurgique.

8. Machine rotative selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdites plusieurs vannes (102; 20 116) sont des vannes individuelles, chacune étant liée

audit réservoir par traitement métallurgique.