FR3097896A1

FR3097896A1 - Système de commande de jeu pour un ensemble carénage de compresseur

Info

Publication number: FR3097896A1
Application number: FR2005879A
Authority: FR
Inventors: Michael Nesteroff; Mark Eric Whitlock; Nathanael Cooper
Original assignee: Rolls Royce Corp
Current assignee: Rolls Royce Corp
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-01-01
Anticipated expiration: 2040-06-04
Also published as: CA3072725A1; FR3097896B1; US20200408224A1; US10962024B2

Abstract

L’invention se rapporte à un ensemble carénage de compresseur comprenant un carénage de roue mobile dynamiquement, un carter de compresseur statique, un piston à air monté entre ledit carénage de roue et ledit carter de compresseur, et un système de commande de jeu. Le piston à air déplace axialement ledit carénage de roue en réponse à une alimentation d’air d’actionnement. Le système de commande de jeu régule la pression d’air d’actionnement dans ledit piston à air et comprend un conduit d’alimentation ayant une soupape de modulation d’alimentation et un conduit de décharge ayant une soupape de non-retour de purge. La soupape de non-retour de purge est réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée entre la pression du piston à air et la pression de l’alimentation d’air d’actionnement. Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

SYSTÈME DE COMMANDE DE JEU POUR UN ENSEMBLE CARÉNAGE DE COMPRESSEUR

ARRIÈRE-PLAN

Des compresseurs centrifuges sont utilisés dans des machines à turbine telles que des moteurs à turbine à gaz pour fournir un fluide de travail à haute pression à une chambre de combustion. Dans certaines machines à turbine, des compresseurs centrifuges sont utilisés comme état final dans un générateur à plusieurs étages de gaz à haute pression.

Un compresseur centrifuge classique comprend une roue rotative qui est au moins en partie enveloppée par un ensemble carénage. Le maintien d’un jeu ou d’un écart suffisant entre la roue et l’ensemble carénage est essentiel au bon fonctionnement du compresseur centrifuge. Le fait de ne pas parvenir à maintenir le jeu peut entraîner des dommages au compresseur centrifuge et/ou une dégradation de performance.

RÉSUMÉ

Selon certains aspects de la présente divulgation, un ensemble carénage de compresseur comprend un carénage de roue mobile dynamiquement, un carter de compresseur statique, un piston à air et un système de commande de jeu. Le carénage de roue enveloppe au moins en partie une roue rotative. Le piston à air est monté entre le carénage de roue et le carter de compresseur. Le piston à air déplace axialement le carénage de roue en réponse à de l’air d’actionnement. Le système de commande de jeu régule la pression de l’air d’actionnement dans le piston à air. Le système de commande de jeu comprend un conduit d’alimentation s’étendant d’une chambre d’alimentation en air d’actionnement au piston à air et ayant une soupape de modulation d’alimentation positionnée dans le conduit d’alimentation pour réguler l’écoulement d’air d’actionnement vers et depuis le piston à air, et un conduit de purge ayant une soupape de non-retour positionnée dans le conduit de purge. La soupape de non-retour est réglée pour permettre une décharge d’air d’actionnement du piston à air à une pression différentielle prédéterminée entre le piston à air et la chambre d’alimentation en air d’actionnement.

Dans certains modes de réalisation, la chambre d’alimentation en air d’actionnement est une chambre qui capture un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge. Dans certains modes de réalisation, le conduit de purge se décharge dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement. Dans certains modes de réalisation, le conduit de purge se décharge dans le milieu ambiant.

Dans certains modes de réalisation, l’ensemble carénage de compresseur comprend en outre un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur positionné(s) dans le conduit d’alimentation. Dans certains modes de réalisation, le piston à air comprend un élément avant, un élément arrière et un élément flexible central définissant collectivement une chambre de piston. Dans certains modes de réalisation, l’élément flexible central comprend un arceau ayant une section transversale en forme de U. Dans certains modes de réalisation, l’élément flexible central comprend un soufflet formant un arceau. Dans certains modes de réalisation, le carénage de roue est monté sur le piston à air à proximité d’une extrémité arrière du carénage de roue.

Selon d’autres aspects de la présente divulgation, l’invention se rapporte à un système de commande de jeu pour réguler une pression de fluide dans un piston à air d’un ensemble carénage de compresseur centrifuge. Le piston à air est couplé entre un carter de compresseur statique et un carénage de roue mobile dynamiquement. Le système de commande de jeu comprend un conduit d’alimentation, une soupape de modulation d’alimentation, un conduit de purge et une soupape de non-retour de purge. Le conduit d’alimentation s’étend d’une première chambre au piston à air. La soupape de modulation d’alimentation est positionnée dans le conduit d’alimentation pour réguler un écoulement de fluide vers et depuis le piston à air. Le conduit de purge s’étend depuis le piston à air. La soupape de non-retour de purge est positionnée dans le conduit de purge et est réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle de purge prédéterminée entre le piston à air et la première chambre.

Dans certains modes de réalisation, le système de commande de jeu comprend en outre une soupape de non-retour d’alimentation positionnée en communication fluidique avec le conduit d’alimentation, la soupape de non-retour d’alimentation étant réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle d’alimentation prédéterminée entre le piston à air et la première chambre, la soupape de non-retour d’alimentation se déchargeant dans l’un(e) de la première chambre et du milieu ambiant.

Dans certains modes de réalisation, la pression différentielle de purge prédéterminée est la même que la pression différentielle d’alimentation prédéterminée. Dans certains modes de réalisation, la soupape de non-retour de purge se décharge dans l’un(e) de la première chambre et du milieu ambiant. Dans certains modes de réalisation, la première chambre est une chambre d’alimentation en air d’actionnement. Dans certains modes de réalisation, la chambre d’alimentation en air d’actionnement est une chambre qui capture un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge.

Selon d’autres aspects de la présente divulgation, l’invention se rapporte à un procédé pour réguler une pression de fluide dans un piston à air actionné par pression d’un ensemble carénage de compresseur centrifuge. Le procédé comprend le fait de monter le piston à air actionné par pression sur un carter statique ; de monter un carénage sur le piston à air ; d’alimenter le piston à air en air d’actionnement à partir d’une chambre d’alimentation en air d’actionnement par l’intermédiaire d’un conduit d’alimentation en communication fluidique avec le piston à air ; et de positionner une soupape de non-retour dans un conduit de purge en communication fluidique avec le piston à air, la soupape de non-retour étant réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée entre le piston à air et la chambre d’alimentation en air d’actionnement.

Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre le fait de décharger l’air d’actionnement du conduit de purge dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre le fait de décharger l’air d’actionnement du conduit de purge dans le milieu ambiant. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre le fait de capturer un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement. Dans certains modes de réalisation, le procédé comprend en outre le fait de traiter l’air d’actionnement fourni au piston à air avec un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur positionné(s) dans le conduit d’alimentation.

Ce qui suit ressortira des éléments des figures, qui sont fournis à des fins d’illustration.

est une vue schématique et en coupe transversale d’un compresseur centrifuge.

est un schéma fonctionnel d’un système de commande de jeu conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation.

est une vue schématique et en coupe transversale combinée d’un compresseur centrifuge ayant un système de commande de jeu conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation.

est un organigramme d’un procédé conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation.

La présente demande divulgue des modes de réalisation illustratifs (c’est-à-dire exemplaires). Les inventions revendiquées ne sont pas limitées aux modes de réalisation illustratifs. Par conséquent, de nombreuses mises en œuvre des revendications seront différentes de celles des modes de réalisation illustratifs. Diverses modifications peuvent être apportées aux inventions revendiquées sans s’écarter de l’esprit et de la portée de la divulgation. Les revendications sont destinées à couvrir des mises en œuvre avec de telles modifications.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Dans le but de mieux comprendre les principes de la divulgation, une référence sera maintenant faite à un certain nombre de modes de réalisation d’illustration dans les dessins et un langage spécifique sera utilisé pour les décrire.

Afin de maintenir un jeu suffisant entre la roue rotative et l’ensemble carénage d’un compresseur centrifuge, l’ensemble carénage peut être mobile dynamiquement de sorte que le carénage puisse être positionné par rapport à la roue sur la base de divers paramètres de fonctionnement pour assurer le fonctionnement sûr et efficace du compresseur centrifuge. Un exemple d’un tel carénage mobile dynamiquement est décrit en référence à la Figure 1. Dans certains modes de réalisation, le carénage mobile dynamiquement est tel que décrit dans le Brevet Américain 10,309,409 dont l’intégralité est incorporée ici par référence.

La Figure 1 est une vue schématique et en coupe transversale d’un compresseur centrifuge 100. Le compresseur centrifuge 100 comprend une roue centrifuge rotative 102 enveloppée au moins en partie par un ensemble carénage 104.

La roue centrifuge 102 est couplée à un arbre 106 pouvant tourner autour d’un axe de rotation A. La roue centrifuge 102 comprend une pluralité d’aubes 108 s’étendant radialement et axialement vers l’extérieur depuis la roue 102 et se terminant par des pointes d’aube 110. À mesure que l’aube 108 tourne, elle reçoit un fluide de travail à une pression d’entrée et éjecte le fluide de travail à une pression de décharge qui est supérieure à la pression d’entrée. Le fluide de travail (par exemple de l’air dans un moteur à turbine à gaz) est dirigé vers la roue centrifuge 102 par un carter d’entrée 112. Le fluide de travail peut être déchargé d’un compresseur axial à plusieurs étages (non représenté) avant d’entrer dans la région autour de la roue centrifuge 102. Les flèches illustrent l’écoulement de fluide de travail le long des aubes 108.

L’ensemble carénage 104 peut comprendre un carénage de roue mobile dynamiquement 114, un piston à air 116 et une source d’air à haute pression 118. Le carénage 114 peut au moins en partie envelopper la roue centrifuge 102 et peut s’étendre d’une extrémité d’entrée 120 à une extrémité de sortie 122. Le carénage 114 comprend une surface radialement intérieure 138 qui fait face à la roue centrifuge 102.

Le piston à air 116 est adapté pour recevoir de l’air à partir d’une source d’air d’actionnement 118 et pour être actionné et/ou effectuer une translation axiale en réponse à l’alimentation et/ou la décharge d’air d’actionnement. Le piston à air peut comprendre un élément avant 124, un élément arrière 126 et un élément flexible central 128 disposé entre l’élément avant 124 et l’élément arrière 126. L’élément avant 124, l’élément arrière 126 et l’élément flexible central 128 peuvent définir collectivement une chambre de piston 130. L’élément flexible central 128 peut comprendre une bague ou un arceau ayant une section transversale en forme de U, ou peut comprendre un soufflet formant un arceau. L’élément flexible central 128 peut être adapté pour s’étendre, se contracter et/ou fléchir principalement dans une direction axiale de sorte que l’expansion et la contraction du piston à air 116 entraînent un mouvement essentiellement axial, par exemple, de l’élément arrière 126. Le piston à air 116 peut recevoir de l’air d’actionnement à partir de la source d’air d’actionnement 118 par l’intermédiaire d’un tube ou d’une chambre 132 de réception. Le piston à air 116 peut être un piston annulaire unique ou peut comprendre une pluralité de pistons discrets espacés de manière circonférentielle autour de l’axe de rotation A et/ou autour du carénage 114.

L’élément avant 124 peut être fixé à un carter statique 134 par un bras avant 136. Le carter statique 134 et le bras avant 136 peuvent retenir de manière rigide l’élément avant 124 de sorte que l’actionnement du piston à air 116 entraîne un mouvement axial de l’élément arrière 126. L’élément arrière 126 peut être fixé au carénage 114 à proximité de l’extrémité de sortie 122. Le piston à air 116 peut par conséquent être monté entre le carter statique 134 et le carénage 114.

L’espace entre les pointes d’aube 110 de la roue centrifuge 102 et la surface 138 du carénage 114 est le jeu de pointe d’aube 140. Au cours du fonctionnement du compresseur centrifuge 100, des forces thermiques, mécaniques et de pression agissent sur les divers composants du compresseur centrifuge 100 provoquant une variation du jeu de pointe d’aube 140. Un jeu de pointe d’aube suffisant 140 est nécessaire pour empêcher un frottement entre les pointes d’aube 110 et la surface 138, ce qui peut endommager ou dégrader la performance du compresseur centrifuge 100. Cependant, un jeu de pointe d’aube excessif 140 est indésirable car il entraîne des débits de fuite élevés au-delà de la roue centrifuge 102 et réduit ainsi l’efficacité du compresseur centrifuge 100. Il est par conséquent souhaitable de commander le jeu de pointe d’aube 140 sur une large gamme de conditions de fonctionnement en régime permanent et transitoire.

L’ensemble carénage 104 divulgué est généralement efficace pour commander le jeu de pointe d’aube 140. L’air d’actionnement peut être fourni pour provoquer l’expansion du piston à air 116, provoquant ainsi un mouvement arrière axial du carénage 114 pour positionner le carénage 114 plus près des pointes d’aube 110 et réduire le jeu de pointe d’aube 140. L’air d’actionnement peut également être déchargé du piston à air 116 ou s’échapper de celui-ci, provoquant ainsi un mouvement avant axial du carénage 114 pour positionner le carénage 114 plus loin des pointes d’aube 110 et augmenter le jeu de pointe d’aube 140. Le jeu de pointe d’aube 140 peut être activement surveillé (par exemple, par des capteurs), ou l’air d’actionnement peut être fourni et déchargé vers/depuis le piston à air 116 sur la base de paramètres de fonctionnement de la machine rotative et/ou d’un programme paramétrique.

Bien que l’ensemble carénage 104 puisse être généralement efficace pour commander le jeu de pointe d’aube 140, certaines conditions de fonctionnement restent problématiques et peuvent entraîner un frottement des pointes d’aube 110 contre la surface 138. Une telle condition est une condition de pompage. Au cours d’un pompage de compresseur, la région autour de la roue rotative 102 peut rapidement se dépressuriser, conduisant à un écoulement instable à travers la région et/ou à une inversion d’écoulement. La dépressurisation dans la région autour de la roue rotative 102 peut provoquer un mouvement arrière axial du carénage 114 et conduire à un frottement ou à un impact plus violent entre les pointes d’aube 110 et le carénage 114. Les systèmes existants pour surveiller le jeu de pointe d’aube 140 ne parviennent généralement pas à détecter une condition de pompage et repositionner le carénage 114 à temps pour éviter le frottement de pointe d’aube. Des améliorations sont donc souhaitées pour les systèmes de commande de jeu pour fournir une commande de carénage suffisamment réactive pour éviter le frottement de pointe d’aube au cours d’un pompage de compresseur.

La Figure 2 est un schéma fonctionnel d’un système de commande de jeu 200 conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation. Le système de commande de jeu 200 peut comprendre une chambre d’alimentation en air d’actionnement 255, une soupape de modulation 251, le piston à air 116 comme décrit ci-dessus, et une soupape de non-retour 253. Le système de commande de jeu 200 peut réguler la pression d’air d’actionnement dans le piston à air 116.

La chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 peut comprendre une source d’air d’actionnement 118. La chambre d’alimentation 255 peut stocker un volume d’air ou de fluide d’actionnement à pression relativement élevée. La chambre d’alimentation 255 peut être une chambre qui reçoit la décharge du compresseur centrifuge, ou peut recevoir l’air à pression relativement élevée à partir d’une autre source. La chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 peut être en communication fluidique avec le piston à air 116 par l’intermédiaire d’un conduit d’alimentation 257.

La soupape de modulation 251 peut être disposée dans le conduit d’alimentation 257 entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et le piston à air 116. La soupape de modulation 251 peut réguler l’écoulement d’air d’actionnement vers et depuis la chambre de piston 130 du piston à air 116. En commandant l’écoulement d’air d’actionnement dans et hors de la chambre de piston 130, la soupape de modulation 251 commande la pression de fluide dans la chambre de piston 130 et ainsi l’expansion ou la contraction relative du piston à air 116. Comme décrit en référence à la Figure 1 ci-dessus, la commande de l’expansion ou de la contraction du piston à air 116 entraîne la commande de la position axiale du carénage 114 par rapport aux pointes d’aube 110.

La soupape de modulation 251 peut être ouverte ou étranglée pour alimenter la chambre de piston 130 en air d’actionnement. La soupape de modulation peut être fermée pour arrêter l’écoulement d’air d’actionnement et maintenir une pression de fluide existante de la chambre de piston 130. La soupape de modulation peut être ouverte ou étranglée pour permettre la décharge ou le prélèvement d’air d’actionnement du piston à air 116. Par exemple, la soupape de modulation 251 peut être une soupape à trois voies qui permet à l’air d’actionnement de s’écouler dans la chambre de piston 130 à partir de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et permet à l’air d’actionnement de sortir de la chambre de piston 130 vers un trajet de prélèvement séparé 259. La soupape de modulation 251 peut également permettre un écoulement bidirectionnel entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la chambre de piston 130 entraîné par une pression différentielle.

Un conduit de purge 261 peut s’étendre depuis la chambre de piston 130 du piston à air 116. Le conduit de purge 261 peut s’étendre entre la chambre de piston 130 et une région de purge 263. La région de purge 263 peut être une chambre qui reçoit la décharge du compresseur centrifuge, la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255, l’atmosphère entourant le compresseur centrifuge (c’est-à-dire le milieu ambiant), ou une autre chambre qui peut recevoir la purge à partir de la chambre de piston 130. La purge vers le milieu ambiant peut entraîner une décharge plus rapide du conduit de purge 261 en raison de la grande pression différentielle entre le fluide dans le conduit de purge 261 et la pression ambiante. Dans certains modes de réalisation, les dimensions du conduit de purge 261 assurent que la décharge d’air d’actionnement de la chambre de piston 130 et/ou du conduit d’alimentation 257 sera supérieure à l’alimentation d’air d’actionnement de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255.

Une soupape de non-retour 253 peut être positionnée dans le conduit de purge 261. La soupape de non-retour 253 peut être dénommée soupape de non-retour de purge 253. La soupape de non-retour 253 peut réguler la purge de l’air d’actionnement à partir de la chambre de piston 130 si nécessaire. La soupape de non-retour 253 peut recevoir une première entrée 265 indiquant la pression de fluide de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255. La soupape de non-retour 253 peut recevoir une deuxième entrée 267 indiquant la pression de fluide de la chambre de piston 130 du piston à air 116. Les première et deuxième entrées 265, 267 peuvent être pneumatiques, électriques, électroniques ou un autre type d’entrée qui peut être reçue au niveau de la soupape de non-retour 253.

La soupape de non-retour 253 peut être réglée pour s’ouvrir et par conséquent pour permettre à l’air d’actionnement de se décharger rapidement (c’est-à-dire de se purger) de la chambre de piston 130 à une pression différentielle prédéterminée entre une paire de pressions de fluide. Par exemple, la soupape de non-retour 253 peut être réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la chambre de piston 130 du piston à air 116. La pression différentielle prédéterminée peut être déterminée comme une indication de pompage de compresseur, telle qu’une pression différentielle provoquée par la dépressurisation de la région entourant la roue 102. La pression différentielle prédéterminée peut exister lorsque la pression de fluide dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 est inférieure à la pression de fluide dans la chambre de piston 130. Lorsque la première entrée 265 et la deuxième entrée 267 indiquent la pression différentielle prédéterminée, la soupape de non-retour 253 s’ouvrira pour provoquer une décharge rapide dans la région de purge 263. La soupape de non-retour 253 peut être réglée pour se fermer après l’ouverture à une deuxième pression différentielle prédéterminée entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la chambre de piston 130 du piston à air 116. Ainsi, dans les modes de réalisation divulgués, la pression de fluide dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 est utilisée en tant que pression de régulation de la soupape de non-retour 253 ; cependant, dans certains modes de réalisation, d’autres pressions de fluide peuvent être utilisées en tant que pressions de régulation de la soupape de non-retour 253.

Dans certains modes de réalisation, la soupape de non-retour 253 reçoit les première et deuxième entrées 265, 267 en tant qu’entrées pneumatiques et la soupape de non-retour 253 est mécaniquement réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée entre les première et deuxième entrées 265, 267. Un tel mode de réalisation élimine avantageusement tout temps de latence d’un circuit de commande et permet à la soupape de non-retour 253 de répondre immédiatement à une pression différentielle indiquant une condition de pompage.

La décharge rapide d’air d’actionnement de la chambre de piston 130 par l’ouverture de la soupape de non-retour 253 entraîne un mouvement avant axial rapide du carénage 114 à distance des pointes d’aube 110 à mesure que la chambre de piston 130 se contracte, et une convergence rapide des pressions dans la région autour de la roue 102 et de la chambre de piston 130. La décharge rapide d’air d’actionnement de la chambre de piston 130 empêche et/ou réduit par conséquent la probabilité d’impact des pointes d’aube 110 sur le carénage 114. Dans la mesure où un impact peut se produire, la gravité de l’impact et les dommages ou la dégradation causés par l’impact seraient réduits.

La Figure 3 est un schéma fonctionnel d’un système de commande de jeu 200 conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation. Comme décrit ci-dessus en référence à la Figure 2, le système de commande de jeu 200 peut comprendre une chambre d’alimentation en air d’actionnement 255, une soupape de modulation 251, le piston à air 116 comme décrit ci-dessus, et une soupape de non-retour 253. Le système de commande de jeu 200 peut réguler la pression d’air d’actionnement dans le piston à air 116.

Dans le mode de réalisation de la Figure 3, le système de commande de jeu 200 comprend une soupape de non-retour de purge 253 et une soupape de non-retour d’alimentation 369. Comme décrit ci-dessus, la soupape de non-retour de purge 253 peut recevoir une première entrée 265 indiquant la pression de fluide de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et une deuxième entrée 267 indiquant la pression de fluide de la chambre de piston 130 du piston à air 116. La soupape de non-retour de purge 253 peut être réglée pour s’ouvrir - déchargeant ainsi l’air d’actionnement de la chambre de piston 130 et du conduit de purge 261 - à une pression différentielle prédéterminée entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la chambre de piston 130. La soupape de non-retour de purge 253 peut se décharger dans une région de purge 263 ou dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255.

La soupape de non-retour d’alimentation 369 peut être positionnée en communication fluidique avec le conduit d’alimentation 257. Comme la soupape de non-retour de purge 253, la soupape de non-retour d’alimentation 369 peut recevoir une première entrée 265 indiquant la pression de fluide de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et une deuxième entrée 267 indiquant la pression de fluide de la chambre de piston 130 du piston à air 116. La soupape de non-retour d’alimentation 369 peut être réglée pour s’ouvrir - déchargeant ainsi l’air d’actionnement de la chambre de piston 130 et du conduit d’alimentation 257 - à une pression différentielle prédéterminée entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la chambre de piston 130. Le point de consigne de pression différentielle prédéterminée de la soupape de non-retour d’alimentation 369 peut être le même que le point de consigne de pression différentielle prédéterminée de la soupape de non-retour de purge 253. La soupape de non-retour d’alimentation 369 peut donc fonctionner pour favoriser une dépressurisation et une purge rapides de la chambre de piston 130, du conduit d’alimentation 257 et de la soupape de modulation 251. La soupape de non-retour d’alimentation 369 peut se décharger dans une région de purge 263 ou dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255.

Dans le mode de réalisation de la Figure 3, le système de commande de jeu 200 peut en outre comprendre un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur 371 positionné(s) dans le conduit d’alimentation 257. Dans le mode de réalisation illustré, un échangeur de chaleur 371 est positionné entre la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et la soupape de modulation 251, et un échangeur de chaleur est positionné entre la soupape de modulation 251 et le piston à air 116. Les échangeurs de chaleur 371 peuvent traiter l’air d’actionnement fourni à la chambre de piston 130.

La Figure 4 est une vue schématique et en coupe transversale combinée d’un compresseur centrifuge 100 ayant un système de commande de jeu 200 conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation. La Figure 4 combine le compresseur centrifuge 100 divulgué de la Figure 1 avec le système de commande de jeu 200 divulgué de la Figure 2.

La Figure 5 est un organigramme d’un procédé 500 de régulation de pression de fluide dans un piston à air d’un ensemble carénage de compresseur centrifuge 104 conformément à certains modes de réalisation de la présente divulgation. Le procédé 500 commence au niveau du Bloc 501. Les étapes du procédé 500, présentées au niveau des Blocs 501 à 519, peuvent être effectuées dans l’ordre présenté dans la Figure 5 ou dans un autre ordre. Une ou plusieurs étape(s) du procédé 500 peut/peuvent ne pas être effectuée(s).

Au niveau du Bloc 503, un piston à air actionné par pression 116 peut être monté sur un carter statique 134. Le piston à air 116 peut être adapté pour recevoir de l’air à partir d’une source d’air d’actionnement 118 et pour être actionné et/ou effectuer une translation axiale en réponse à l’alimentation et/ou la décharge d’air d’actionnement. Le piston à air 116 peut définir une chambre de piston 130.

Un carénage de roue 114 peut être monté sur le piston à air 116 au niveau du Bloc 505. Le carénage de roue 114 peut être monté sur le piston à air 116 à proximité d’une extrémité arrière du carénage de roue 114. Le carénage de roue 114 peut effectuer une translation axiale avec la translation axiale du piston à air 116. La translation axiale du carénage de roue 114 peut modifier le jeu entre le carénage de roue 114 et les pointes d’aube 110 d’une roue 102 du compresseur centrifuge 100.

Au niveau du Bloc 507, une partie de l’effluent du compresseur centrifuge peut être capturée dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 pour être utilisée comme air d’actionnement.

Au niveau du Bloc 509, l’air d’actionnement peut être fourni de la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 à la chambre de piston 130 du piston à air 116. L’air d’actionnement peut être fourni par une soupape de modulation d’alimentation 251 positionnée dans un conduit d’alimentation 257 qui couple la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 à la chambre de piston 130. L’air d’actionnement peut actionner le piston à air 116 provoquant une translation axiale du piston à air 116 et du carénage 114.

L’air d’actionnement fourni à la chambre de piston 130 peut être traité par un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur 371 avant d’entrer dans la chambre de piston 130 au niveau du Bloc 511. Les échangeurs de chaleur 371 peuvent être positionnés dans le conduit d’alimentation 257.

Au niveau du Bloc 513, une soupape de non-retour 253 peut être positionnée dans un conduit de purge 261 s’étendant depuis la chambre de piston 130 du piston à air 116. La soupape de non-retour 253 peut être réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée. L’ouverture de la soupape de non-retour 253 peut entraîner une décharge d’air d’actionnement de la chambre de piston 130. La pression différentielle prédéterminée peut être déterminée en comparant la pression de fluide dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 à la pression dans la chambre de piston 130.

L’air d’actionnement déchargé de la chambre de piston 130 peut être dirigé vers la chambre d’alimentation en air d’actionnement 255 et/ou vers le milieu ambiant, comme indiqué au niveau des Blocs 515 et 517.

Le procédé 500 se termine au niveau du Bloc 519.

Les systèmes et procédés actuellement divulgués de commande de jeu de pointe d’aube ont de nombreux avantages par rapport aux systèmes et procédés antérieurs. Plus particulièrement, le système de commande de jeu de la présente divulgation peut fournir un système d’actionnement pneumatique pour une soupape de non-retour pour mener une purge de la chambre de piston. Ce système peut par conséquent éliminer le temps de latence associé à un système basé sur des capteurs et des processeurs, et permettra un temps de réponse plus rapide au cours d’une condition de pompage de compresseur. Ce temps de réponse plus rapide permet de dépressuriser la chambre de piston et un mouvement avant axial rapide du carénage à distance de la roue, réduisant ou éliminant ainsi l’impact.

Bien que des exemples soient illustrés et décrits ici, les modes de réalisation ne sont néanmoins pas limités aux détails représentés, étant donné que divers modifications et changements structurels peuvent y être apportés par l’homme du métier dans la portée et l’étendue d’équivalents des revendications.

Claims

Ensemble carénage de compresseur comprenant :
un carénage de roue mobile dynamiquement enveloppant au moins en partie une roue rotative ;
un carter de compresseur statique ;
un piston à air monté entre ledit carénage de roue et ledit carter de compresseur, ledit piston à air déplaçant axialement ledit carénage de roue en réponse à de l’air d’actionnement ; et
un système de commande de jeu régulant la pression d’air d’actionnement dans ledit piston à air, ledit système de commande de jeu comprenant :
un conduit d’alimentation s’étendant d’une chambre d’alimentation en air d’actionnement au piston à air et ayant une soupape de modulation d’alimentation positionnée dans ledit conduit d’alimentation pour réguler l’écoulement d’air d’actionnement vers et depuis ledit piston à air ; et
un conduit de purge ayant une soupape de non-retour positionnée dans ledit conduit de purge, ladite soupape de non-retour étant réglée pour permettre une décharge d’air d’actionnement du piston à air à une pression différentielle prédéterminée entre le piston à air et la chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, dans lequel ladite chambre d’alimentation en air d’actionnement est une chambre qui capture un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, dans lequel ledit conduit de purge se décharge dans ladite chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, dans lequel ledit conduit de purge se décharge dans le milieu ambiant.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, comprenant en outre un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur positionné(s) dans ledit conduit d’alimentation.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, dans lequel ledit piston à air comprend un élément avant, un élément arrière et un élément flexible central définissant collectivement une chambre de piston.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 6, dans lequel ledit élément flexible central comprend un arceau ayant une section transversale en forme de U.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 6, dans lequel ledit élément flexible central comprend un soufflet formant un arceau.
Ensemble carénage de compresseur de la revendication 1, dans lequel ledit carénage de roue est monté sur ledit piston à air à proximité d’une extrémité arrière du carénage de roue.
Système de commande de jeu pour réguler une pression de fluide dans un piston à air d’un ensemble carénage de compresseur centrifuge, ledit piston à air étant couplé entre un carter de compresseur statique et un carénage de roue mobile dynamiquement, ledit système de commande de jeu comprenant :
un conduit d’alimentation s’étendant d’une première chambre audit piston à air ;
une soupape de modulation d’alimentation positionnée dans ledit conduit d’alimentation pour réguler un écoulement de fluide vers et depuis ledit piston à air ;
un conduit de purge s’étendant depuis ledit piston à air ; et
une soupape de non-retour de purge positionnée dans ledit conduit de purge, ladite soupape de non-retour de purge étant réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle de purge prédéterminée entre le piston à air et la première chambre.
Système de commande de jeu de la revendication 10, comprenant en outre une soupape de non-retour d’alimentation positionnée en communication fluidique avec ledit conduit d’alimentation, ladite soupape de non-retour d’alimentation étant réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle d’alimentation prédéterminée entre le piston à air et la première chambre, ladite soupape de non-retour d’alimentation se déchargeant dans l’un(e) de la première chambre et du milieu ambiant.
Système de commande de jeu de la revendication 11, dans lequel ladite pression différentielle de purge prédéterminée est la même que ladite pression différentielle d’alimentation prédéterminée.
Système de commande de jeu de la revendication 10, dans lequel la soupape de non-retour de purge se décharge dans l’un(e) de la première chambre et du milieu ambiant.
Système de commande de jeu de la revendication 10, dans lequel la première chambre est une chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Système de commande de jeu de la revendication 14, dans lequel ladite chambre d’alimentation en air d’actionnement est une chambre qui capture un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge.
Procédé de régulation d’une pression de fluide dans un piston à air actionné par pression d’un ensemble carénage de compresseur centrifuge, ledit procédé comprenant le fait :
de monter le piston à air actionné par pression sur un carter statique ;
de monter un carénage sur le piston à air ;
d’alimenter le piston à air en air d’actionnement à partir d’une chambre d’alimentation en air d’actionnement par l’intermédiaire d’un conduit d’alimentation en communication fluidique avec le piston à air ; et
de positionner une soupape de non-retour dans un conduit de purge en communication fluidique avec le piston à air, ladite soupape de non-retour étant réglée pour s’ouvrir à une pression différentielle prédéterminée entre le piston à air et la chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Procédé de la revendication 16, comprenant en outre le fait :
de décharger l’air d’actionnement du conduit de purge dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Procédé de la revendication 16, comprenant en outre le fait :
de décharger l’air d’actionnement du conduit de purge dans le milieu ambiant
Procédé de la revendication 16, comprenant en outre le fait :
de capturer un effluent déchargé d’un compresseur centrifuge dans la chambre d’alimentation en air d’actionnement.
Procédé de la revendication 16, comprenant en outre le fait :
de traiter l’air d’actionnement fourni au piston à air avec un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur positionné(s) dans ledit conduit d’alimentation.