WO2008099119A1 - Appareil de conditionnement d'air muni d'un compresseur et d'un vortex - Google Patents

Appareil de conditionnement d'air muni d'un compresseur et d'un vortex Download PDF

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WO2008099119A1
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/02—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal
    • F04D17/025—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps having non-centrifugal stages, e.g. centripetal comprising axial flow and radial flow stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air

Definitions

  • the invention relates to the technical sector of air conditioning units with reversible production of hot air distribution or cold air.
  • the first object of the invention was to eliminate the effect of condensation by no longer using components of the air conditioner generating them, and therefore without the use of refrigerant fluids.
  • a second aim of the invention was to design a new air conditioner to avoid any risk of pollution of the environment.
  • a third goal sought was to design an air conditioner in economically competitive manufacturing conditions compared to current air conditioners and can find a wide variety of applications.
  • the concept used by the air conditioner refers to the use of fluid mechanics without the addition of gas to perform the desired functions.
  • the air conditioner is remarkable in that it comprises, arranged and arranged in a reception chamber and successively, a first means in the form of an axial compressor provided with blades on its periphery and powered by an integrated motor unit driving the circulation of air at a given speed, a second means in the form of an axial stator stator whose function is to create a static pressure greater than the atmospheric pressure by transferring the air stream obtained in a third means in the form of a static centrifugal compressor whose function is to create a rotational flow with a static pressure fluctuating as a function of the temperature rise throughout the flow, the air stream being conveyed in a fourth means constituted by an axial diffuser rectifier, said rectifier being hollow internally for the circulation of ambient air and having externally for the purpose of straightening the vortex flow in axial flow and to relax the pressure, and in that a fifth means constituted by a transfer valve fits around the fourth means for regulating or not the passage of hot air, with adding ambient air, and in
  • FIG. 1 is a perspective view of an air conditioner installation according to the invention.
  • FIG. 2 is a view of all the components of the air conditioner in mounting situation, the protective enclosure incorporating them not being shown.
  • FIG. 3 is a view substantially similar to Figure 2, but with the partly exploded representation of the integrated motor for the operation of the axial compressor.
  • - Figure 4 is a view of the first means constituted by the axial compressor in a front view.
  • FIG. 5 is a top view of the axial compressor according to Figure 4.
  • - Figure 6 is a top view of the second means constituted by the axial stator stator.
  • FIG. 7 is an axonometric view of the third means constituted by the static centrifugal compressor.
  • FIG. 8 is an isometric view of the third means according to FIG. 7.
  • FIG. 9 is a partial view of the corridor defined by the successive blades along a stream of air from the static centrifugal compressor.
  • FIG. 10 is an axonometric view of the fourth means constituted by the axial diffuser rectifier.
  • Figure 11 is a perspective view of the fifth means constituted by the transfer valve.
  • FIG. 12 is a perspective view showing the assembly of the axial diffuser rectifier on the transfer valve.
  • FIG. 13 is a view of the sixth means constituted by the vortex.
  • - Figure 14 is a view showing the assembly of the axial compressor assembly stator axial rectifier and motor.
  • FIG. 16 is a perspective view according to FIG. 13 illustrating the design of the drive motor unit of the axial compressor.
  • FIG. 17 is a view according to Figure 16 of the motor group in perspective with the mounting of the axial stator stator.
  • the air conditioner apparatus is represented as a whole by (A), and integrates into an installation (I) shown in FIG. 1.
  • the air-conditioning unit is integrated in an external protective casing (1) arranged with fixing brackets (la) or any other means of fixing brackets.
  • This casing has a parallelepipedal shape for example, and comprises side end flanges (Ib) (Ic) from which are disposed means known per se, namely from the flange (Ib) a duct (2) projecting into a double-flow air distributor (3), an air distribution valve (4) projecting into a duct (5) associated with an inlet duct (6) fixed on a suitable support plane (P), wall or other.
  • This air distributor duct also receives a carbon filtration device (7) purification for the air inlet.
  • a carbon filtration device (7) purification for the air inlet.
  • At the outlet of the air conditioner is located from the flange (Ic) a duct (8) of hot or cold air outlet overflowing on a pipe (9) outlet and discharge also fixed on the support plane (P) appropriate .
  • This air conditioner comprises a plurality of means arranged and successively arranged in alignment in a receiving chamber (10), itself integrated and protected by the housing (1) above.
  • This enclosure (2) is of cylindrical configuration for example by being made in two cylindrical half-portions (10a-10b) which have along their outer longitudinal edge strips (10c) allowing their connection and fixing by means type bolting or others. The different components of the air conditioner are thus positioned and fixed to each other and also relative to said enclosure.
  • the air conditioner thus comprises: - a first means (11) in the form of an axial compressor provided with blades (11a) on its periphery and powered by an integrated motor unit (12) causing the circulation of air at a speed given;
  • a second means (13) in the form of an axial stator stator whose function is to create a static pressure greater than the atmospheric pressure by transferring the air stream obtained;
  • a third means (14) in the form of a static centrifugal compressor whose function is to create a rotational flow with a static pressure fluctuating as a function of the rise in temperature throughout the flow;
  • fourth means (15) in the form of an internally hollow axial diffuser rectifier for the circulation of ambient air and having the function externally of straightening the vortex flow in axial flow and of relieving the pressure;
  • a fifth means (16) constituted by a transfer valve fitting on the air diffuser rectifier to regulate or not the passage of hot air with the addition of ambient air;
  • a sixth means (17) constituted by a vortex allowing the acceleration of the air stream in a vortex effect
  • FIGS. 2 and 3 illustrating the integrated motor group and associated with the axial compressor.
  • the first means (11) is thus the axial compressor shown in FIGS. 4 and 5. It comprises a cylindrical body (Hb) receiving on its periphery a plurality of blades (11a), made for example of aluminum, and at the front ( Ie) in the form of an ogive. Said blades are treated on the surface of their underside by glass-ball blasting, this treatment having the function of hardening the corresponding surface to restore a creep created by the rotation of the rotor compressor and avoiding the deformation of the speed triangles on the blades.
  • the axial compressor is thus mounted on a conical axis (12a) to the power unit illustrated in FIG. 16.
  • Said blades (Ha) have a helical configuration with opposite base profiles (1 Ia) of two diverging adjacent blades to improve the flow of air speed.
  • the calculation of the speed triangles of the blades is designed in such a way that it produces a high speed axial cylindrical air flow.
  • the distribution of the air veins along the blade remains constant, on the same axis, so as not to disturb the air mass in general.
  • the motor unit (12) illustrated in FIG. 16 thus comprises a shaft (12b) associated with the motor (12c) and protective casing (12d), a fixing flange (12e) for the motor.
  • the shaft (12b) has a conical head (12a) for receiving support of the axial compressor (11).
  • the connection of the axial compressor (11) to said conical portion is established in any suitable manner, the axial compressor being arranged complementary to fit.
  • the second means (13) is the axial diffuser stator which is fixed and secured to the casing (10) by any appropriate connecting means. This second means (13) is located on the shaft portion (12c) between the attachment flange (12e) and the conical portion (12a).
  • the diffuser stator comprises 10 blades (13a) for example of aluminum.
  • the connection with the envelope (11) is effected by the end of the blades (13a).
  • These blades (13a) are arranged in the extension of the blades (l ia) formed on the compressor, but unlike these which have a helical configuration, the blades (13a) are arranged in the longitudinal axial direction of the axial stator stator . They have a symmetrical configuration with a progressive entry (13al), and a second part (13a2) degressive, so as to form a teardrop profile. As it appears in FIG.
  • the examination of the two successive blades shows an entry of convergent profiles, then of divergent profiles with an intermediate zone of narrowing with a neck (13a3).
  • the front configuration in the first section of the blades allows an acceleration of the air flow and its speed, while the second part causes a significant drop in speed and contributes to the elevation of the pressure gradient.
  • the folded geometrical shape of the blades (13a) gives a suitable orientation to the flow of air before admission to the following means, namely the static centrifugal compressor.
  • This axial stator stator comprises plenums located upstream and downstream of itself, these means not being represented. The purpose of these chambers is to create a static pressure higher than the atmospheric pressure.
  • This compressor (14) comprises a tubular body (14a) fitting around the engine block (12) and receiving according to a particular characteristic two sets of primary (14b) and secondary (14c) blades of different characteristics.
  • the first series of blades (14b) comprises five blades arranged helically with geometry and variable pitch.
  • These primary blades (14b) are developed so as to make a complete revolution around the receiving body (14a) in the configuration shown in FIG. 9. Said blades are initially parallel to each other according to a pre-established space to allow the positioning of the other series of secondary blades (14c) established at a much lower amplitude.
  • Said secondary blades have a twisted configuration corresponding to the starting profile of the primary blades (14b), said blades (14c) being of less length in a ratio of 1 to 2 or 1 to 3.
  • the centrifugal compressor statically, one distinguishes the positioning of the set of blades (14b-14c) arranged alternately with an identical spacing.
  • the other end of the static centrifugal compressor only shows the ends of the primary blades. There is therefore a tightening of the space established between the successive blades (14b) creating the swirling flow.
  • the inlet portions of the blades (14b-14c) are all in the longitudinal axial direction of the body, while the rear outlet ends of the primary blades are in a radial plane. It should also be noted that, to facilitate the circulation of the air fluid, the front and rear ends of all types of blades are tapered.
  • each side of the blade is concave without special surface treatment.
  • the static centrifugal compressor (14) makes it possible to transform the axial air flow coming from the means (13) into a rotational flow in order to accelerate it, while maintaining the static pressure established at the outlet of the diffuser stator.
  • the blades are constructed by projecting several unregulated surfaces according to the development of velocity triangles on the generatrix of the center of mass and the inertial center of each surface. These surfaces are then projected by winding on the final surface of each blade, to give a gyratory effect to the flow of air.
  • the rotational flow is created, there is an increase in pressure on the surfaces, due to the centrifugal force created by the winding of the flow and the restreatment of the convergent duct between the bearing surfaces.
  • the static pressure fluctuates as a function of the temperature rise throughout the journey.
  • the fourth means (15) constituted by the axial diffuser rectifier shown in FIG. 10 should be explained.
  • the latter is located in axial extension of the means (14). It is constituted by a hollow cylindrical body (15a) capable of surrounding the motor unit (12c), by circulating ambient air.
  • the axial diffuser rectifier On its periphery, the axial diffuser rectifier has a plurality of blades (15b) for example of aluminum 14 in number, arranged in a curvilinear configuration.
  • the blades in the entrance zone have a range separation distance smaller than that existing at the rear end of said blades, creating a divergent effect, and the orientation of the blades at the rear end is in the longitudinal axis of the rectifier.
  • the air inlet area from the means (14) is set to be an extension of the air outlet from the means (14).
  • This means (15) is intended to straighten the vortex flow in axial flow and to slightly relax the pressure, in order to lower the temperature of the circulating air before admission into the sixth means (17) constituted by a vortex.
  • the rectifier (15) is fixed in the envelope (10) by being fixed in any suitable manner.
  • This axial diffuser rectifier is capable of cooperating and allowing the positioning and fitting of a fifth means (16) constituted by a transfer valve. It has a cylindrical body (16a) coming into the body (15a) of the rectifier (15), and it has a flange (16b) projecting cylindrical configuration.
  • This ring-shaped collar is arranged with a plurality of lights (16c) allowing a passage and an air flow in the body (16a).
  • On the ring (16b) is reported and positioned a ring (20) of complementary shape may be rotated angularly relative to said ring (16b).
  • the ring itself has solid parts (20a) in the form of a cover which have shapes and dimensions complementary to the slots (16c) for closing them in whole or in part according to the position of the ring on the ring (16b). ).
  • Adjusting means (21) and driving the ring on the ring gear is thus disposed on the body of the rectifier (15) to allow the appropriate angular orientation of the transfer valve.
  • the sixth means (17) constituted by a vortex.
  • This corresponds to the cylindrical disc (17a) hollow in its central part and receiving a plurality of blades (17b) for example of aluminum, 10 in number for example. These blades are arranged in a star configuration with a truncated cone.
  • This vortex has the function of giving a stable and constant speed to the flow of air by a rotational movement between the blades, and it prepares the transfer of air flow produced in the expansion chamber (18) producing the cold disposed downstream. It has a cylindrical configuration with a nose (18a) ogive.
  • the air conditioning thus constituted by all these means allows the production of hot or cold air according to temperature ranges adapted according to the applications of the invention, and this, thanks to the combination of the circulatory effects of air given by the various means described.
  • the power unit and the transfer valve and their controls are connected to a computer-controlled digital card via an RS232 or other socket.
  • the air conditioning according to the invention responds to the various problems posed.
  • the configuration (11) of these various components and means and the number of blades is given as an example in the context of an optimization of operation of the air conditioner.

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Abstract

Le climatiseur comprend, dans une enceinte (10) de réception: -un premier moyen (11) sous forme d un compresseur axial alimenté par un groupe moteur (12) intégré entraînant la mise en circulation d air, -un second moyen (13) sous forme d un stator redresseur axial ayant pour fonction de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique en transférant la veine d air obtenue dans un troisième moyen (14) sous forme d un compresseur centrifuge statique ayant pour fonction la création d'un flux rotationnel, la veine d air étant acheminée dans un quatrième moyen (15) constitué par un redresseur diffuseur axial, ledit redresseur étant creux intérieurement pour la circulation d air ambiant et ayant extérieurement pour fonction de redresser le flux tourbillonnaire en flux axial et de détendre la pression. -un cinquième moyen (16) constitué par une vanne de transfert s adapte autour du quatrième moyen pour réguler ou non le passage d air chaud, avec adjonction d air ambiant. -un sixième moyen (17) constitué par un vortex permet l accélération de la veine d air dans un effet tourbillonnaire avant de pénétrer dans un septième moyen (18) constitué par une chambre de détente produisant le froid, et diriger la veine d air dans le distributeur d air final aux conditions de températures choisies.

Description

APPAREIL DE CONDITIONNEMENT D'AIR MUNI D'UN COMPRESSEUR ET D'UN VORTEX
L'invention se rattache au secteur technique des appareils climatiseurs à production réversible de distribution d'air chaud ou d'air froid.
La technologie actuelle des climatiseurs et de leurs composants présente plusieurs inconvénients majeurs. Un premier est de générer en effet de condensation dû aux échanges thermiques inhérents à la compression de certains gaz. Un second inconvénient réside dans le fait que les climatiseurs actuels sont souvent associés à des fluides réfrigérant avec la production de gaz nocifs à l'environnement présentant un pouvoir de réchauffement beaucoup plus élevé que celui du CO2 (jusqu'à 2.000 fois plus), dont les fuites sont fréquentes et dont le recyclage en fin de vie est contenu. Bien qu'il y ait une utilisation de dispositif de filtration, il apparaît aussi que les systèmes actuels de climatisation sont parfois la source de développement et de la propagation de certaines bactéries qui provoquent des légionelloses. D'importantes recherches ont été menées par de très nombreux fabricants de climatiseurs, mais on constate en pratique que tout ou partie des inconvénients précités demeurent.
La démarche du demandeur a donc été de s'orienter sur une conception radicalement différente de celles des climatiseurs actuels pour s'affranchir notamment des problèmes de condensation et d'évacuation des condensats.
Aussi, le premier but recherché selon l'invention était de supprimer l'effet de condensation en ne faisant plus appel à des composants du climatiseur les générant, et donc sans utilisation de fluides réfrigérant. Un deuxième but recherché selon l'invention était de concevoir un nouveau climatiseur permettant d'éviter tout phénomène de risque de pollution de l'environnement.
Un troisième but recherché était de concevoir un climatiseur dans des conditions économiques de fabrication très concurrentielles par rapport aux climatiseurs actuels et pouvant trouver des applications très variées.
Un autre but recherché était de concevoir un climatiseur présentant dans son agencement nouveau une très facile adaptation de l'effet produit de chauffage et de refroidissement pouvant être commandés par pilotage informatique.
Ces buts et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description.
Le concept utilisé par le climatiseur fait référence à l'utilisation de la mécanique des fluides sans adjonction de gaz pour assurer les fonctions recherchées.
Selon une première caractéristique de l'invention, le climatiseur est remarquable en ce qu'il comprend, disposés et agencés dans une enceinte de réception et successivement, un premier moyen sous forme d'un compresseur axial muni de pales sur sa périphérie et alimenté par un groupe moteur intégré entraînant la mise en circulation d'air à une vitesse donnée, un second moyen sous forme d'un stator redresseur axial ayant pour fonction de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique en transférant la veine d'air obtenue dans un troisième moyen sous forme d'un compresseur centrifuge statique ayant pour fonction la création d'un flux rotationnel avec une pression statique fluctuant en fonction de l'élévation de température tout au long du flux, la veine d'air étant acheminée dans un quatrième moyen constitué par un redresseur diffuseur axial, ledit redresseur étant creux intérieurement pour la circulation d'air ambiant et ayant extérieurement pour fonction de redresser le flux tourbillonnaire en flux axial et de détendre la pression, et en ce qu'un cinquième moyen constitué par une vanne de transfert s'adapte autour du quatrième moyen pour réguler ou non le passage d'air chaud, avec adjonction d'air ambiant, et en ce qu'un sixième moyen constitué par un vortex permet l'accélération de la veine d'air dans un effet tourbillonnaire avant de pénétrer dans un septième moyen constitué par une chambre de détente produisant le froid, et diriger la veine d'air dans le distributeur d'air final aux conditions de températures choisies, et en ce que l'ensemble desdits moyens sont disposés dans une enveloppe de protection et de liaison.
Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description.
Pour fixer l'objet de l'invention illustrée d'une manière non limitative aux figures des dessins où :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une installation de climatiseur selon l'invention.
- la figure 2 est une vue de l'ensemble des composants du climatiseur en situation de montage, l'enceinte de protection les intégrant n'étant pas représentée.
- la figure 3 est une vue sensiblement similaire à la figure 2, mais avec la représentation en partie éclatée de la motorisation intégrée pour le fonctionnement du compresseur axial. - la figure 4 est une vue du premier moyen constitué par la compresseur axial selon une vue de face.
- la figure 5 est une vue de dessus du compresseur axial selon la figure 4. - la figure 6 est une vue de dessus du second moyen constitué par le stator redresseur axial.
- la figure 7 est une vue axonométrique du troisième moyen constitué par le compresseur centrifuge statique.
- la figure 8 est une vue isométrique du troisième moyen selon la figure 7.
- la figure 9 est une vue partielle du couloir défini par les pales successives selon une veine d'air à partir du compresseur centrifuge statique.
- la figure 10 est une vue axonométrique du quatrième moyen constitué par le redresseur diffuseur axial. - la figure 11 est une vue en perspective du cinquième moyen constitué par la vanne transfert.
- la figure 12 est une vue en perspective montrant l'assemblage du redresseur diffuseur axial sur la vanne transfert.
- la figure 13 est une vue du sixième moyen constitué par le vortex. - la figure 14 est une vue montrant l'assemblage de l'ensemble compresseur axial stator redresseur axial et moteur.
- la figure 15 est une vue montrant l'assemblage des composants dans l'enceinte de protection de la fixation, avant assemblage des deux demi- parties de ladite enceinte. - la figure 16 est une vue en perspective selon la figure 13 illustrant la conception du groupe moteur d'entraînement du compresseur axial.
- la figure 17 est une vue selon la figure 16 du groupe moteur en perspective avec le montage du stator redresseur axial. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant d'une manière non limitative illustrée aux figures des dessins.
L'appareil climatiseur selon l'invention est représenté dans son ensemble par (A), et s'intègre dans une installation (I) représentée figure 1. L'appareil climatiseur est intégré dans un carter de protection extérieur (1) agencé avec des étriers de fixation (la) ou tous autres moyens supports de fixation. Ce carter a une forme parallélépipédique par exemple, et comprend des flasques latéraux d'extrémité (Ib) (Ic) à partir desquels sont disposés des moyens connus en soi, à savoir à partir du flasque (Ib) un conduit (2) débordant dans un distributeur d'air (3) double flux, une vanne de distribution d'air (4) débordant dans un conduit (5) associé à une canalisation d'entrée (6) fixée sur un plan support (P) approprié, mur ou autre. Ce conduit distributeur d'air reçoit aussi un dispositif de filtration carbone (7) de purification pour l'entrée d'air. En sortie du climatiseur, se trouve à partir du flasque (Ic) un conduit (8) de sortie d'air chaud ou froid débordant sur une canalisation (9) de sortie et d'évacuation fixée aussi sur le plan support (P) approprié.
II convient dès lors d'exposer les caractéristiques du climatiseur et de ses différents éléments constitutifs.
Ce climatiseur comprend une pluralité de moyens disposés et agencés successivement en alignement dans une enceinte de réception (10), elle- même intégrée et protégée par le carter (1) précité. Cette enceinte (2) est de configuration cylindrique par exemple en étant réalisée en deux demi-parties cylindriques (10a- 10b) qui présentent le long de leur bordure longitudinale extérieure des bandes (10c) permettant par rapprochement leur liaison et fixation par des moyens du type boulonnage ou autres. Les différents composants du climatiseur sont ainsi positionnés et fixés les uns aux autres et aussi par rapport à ladite enceinte.
Le climatiseur comprend ainsi : - un premier moyen (11) sous forme d'un compresseur axial muni de pales (l ia) sur sa périphérie et alimenté par un groupe moteur (12) intégré entraînant la mise en circulation d'air à une vitesse donnée ;
- un second moyen (13) sous forme d'un stator redresseur axial ayant pour fonction de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique en transférant la veine d'air obtenue ;
- dans un troisième moyen (14) sous forme d'un compresseur centrifuge statique ayant pour fonction la création d'un flux rotationnel avec une pression statique fluctuant en fonction de l'élévation de température tout au long du flux ; - un quatrième moyen (15) sous forme d'un redresseur diffuseur axial creux intérieurement pour la circulation d'air ambiant et ayant extérieurement pour fonction de redresser le flux tourbillonnaire en flux axial et de détendre la pression ;
- un cinquième moyen (16) constitué par une vanne transfert s 'adaptant sur le redresseur diffuseur d'air pour réguler ou non le passage d'air chaud avec adjonction d'air ambiant ;
- un sixième moyen (17) constitué par un vortex permettant l'accélération de la veine d'air dans un effet tourbillonnaire ;
- un septième moyen (18) disposé en bout du vortex et constituant une chambre de détente produisant le froid pour diriger la veine d'air dans le distributeur final d'air aux conditions de température choisie.
Il convient dès lors de décrire chacun desdits moyens (11 à 18) de manière plus spécifique en se référant aux figures des dessins. Les différents moyens (11 à 18) sont ainsi représentés en ordre de montage aux figures 2 et 3, la figure 3 illustrant le groupe moteur intégré et associé au compresseur axial.
Le premier moyen (11) est ainsi le compresseur axial représenté aux figures 4 et 5. Il comprend un corps cylindrique (Hb) recevant sur sa périphérie une pluralité de pales (l ia), réalisées par exemple en aluminium, et en partie avant (I le) en forme d'ogive. Lesdites pales sont traitées sur la surface de leur intrados par grenaillage à la bille de verre, ce traitement ayant pour fonction de durcir la surface correspondante pour restituer un fluage créé par la rotation du compresseur formant rotor et évitant la déformation des triangles de vitesse sur les pales. Le compresseur axial est ainsi monté sur un axe conique (12a) au groupe moteur illustré figure 16. Lesdites pales (Ha) ont une configuration en hélice avec des profils de base en regard (1 IaI) de deux pales adjacentes divergentes pour améliorer le flux de vitesse de l'air. Le calcul des triangles de vitesse des pales est conçu de telle façon qu'il produit un flux d'air cylindrique axial de vitesse élevée. La répartition des veines d'air tout au long de la pale reste constante, sur un même axe, de façon à ne pas perturber la masse d'air en général. Le groupe moteur (12) illustré figure 16 comprend ainsi un arbre (12b) associé au moteur (12c) et carter de protection (12d), une bride de fixation (12e) du moteur. En extrémité, l'arbre (12b) présente une tête conique (12a) pour la réception support du compresseur axial (11). La liaison du compresseur axial (11) sur ladite partie conique est établie de toute manière appropriée, le compresseur axial étant agencé de manière complémentaire pour s'adapter.
Le second moyen (13) est le stator diffuseur axial qui est fixé et solidarisé à l'enveloppe (10) par tous moyens de liaison appropriés. Ce second moyen (13) est situé sur la partie d'arbre (12c) entre la bride de fixation (12e) et la partie conique (12a).
Le stator diffuseur comprend 10 pales (13a) par exemple en aluminium. De préférence, la liaison avec l'enveloppe (11) s'effectue par l'extrémité des pales (13a). Ces pales (13a) sont disposées dans le prolongement des pales (l ia) formées sur le compresseur, mais contrairement à celles-ci qui ont une configuration en hélice, les pales (13a) sont disposées dans le sens axial longitudinal du stator redresseur axial. Elles ont une configuration symétrique avec une entrée (13al) progressive, et une seconde partie (13a2) dégressive, de sorte à former un profil en goutte d'eau. Ainsi qu'il apparaît figure 6, l'examen des deux pales successives montre une entrée de profils convergents, puis en sortie en profils divergents avec une zone intermédiaire de rétrécissement avec un col (13a3). La configuration avant dans la première section des pales permet une accélération du flux d'air et de sa vitesse, tandis que la seconde partie provoque une chute importante de la vitesse et contribue à l'élévation du gradient de pression. La forme géométrique repliée des pales (13a) donne une orientation convenable au flux d'air avant l'admission au moyen suivant, à savoir le compresseur centrifuge statique. Ce stator redresseur axial comporte des chambres de tranquillisation se situant en amont et en aval de lui-même, ces moyens n'étant pas représentés. Le but de ces chambres est de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique.
II convient dès lors d'exposer le troisième moyen (14) constitué par un compresseur centrifuge statique représenté aux figures 7, 8 et 9.
Ce compresseur (14) comprend un corps tubulaire (14a) s'ajustant autour du bloc moteur (12) et recevant selon une caractéristique particulière deux séries de pales primaires (14b) et secondaires (14c) de caractéristiques différentes. La première série de pales (14b) comprend cinq pales disposées en hélice à géométrie et à pas variable. Ces pales primaires (14b) sont développées de manière à faire un tour complet autour du corps (14a) récepteur dans la configuration représentée figure 9. Lesdites pales sont initialement parallèles entre elles selon un espace préétabli pour permettre le positionnement de l'autre série de pales secondaires (14c) établies selon une amplitude bien moindre. Lesdites pales secondaires ont une configuration vrillée correspondant au profil de démarrage des pales primaires (14b), lesdites pales (14c) étant de longueur moindre dans un rapport du 1 à 2 ou de 1 à 3. Ainsi, dans la partie avant du compresseur centrifuge statique, on distingue le positionnement de l'ensemble des pales (14b- 14c) disposées en alternance avec un écartement identique. Compte tenu de la longueur beaucoup plus réduite des pales secondaires, l'autre extrémité du compresseur centrifuge statique ne fait apparaître que les extrémités des pales primaires. Il y a donc un resserrement de l'espace établi entre les pales successives (14b) créant le flux tourbillonnaire. Les parties d'entrée des pales (14b- 14c) sont toutes dans le sens axial longitudinal du corps, tandis que les extrémités de sortie arrière des pales primaires se trouvent être dans un plan radial. Il y a lieu d'observer aussi que, pour faciliter la circulation du fluide d'air, les extrémités avant et arrière de tous types de pales sont effilées.
La surface de chaque côté de la pale est concave sans traitement de surface particulier. Ainsi, le compresseur centrifuge statique (14) permet de transformer le flux d'air axial en provenance du moyen (13) en un flux rotationnel afin d'accélérer celui-ci, tout en conservant la pression statique établie à la sortie du stator diffuseur axial (13). La centrifugation est obtenue par le renversement du flux d'air axial le long des pales et la combinaison des effets tourbillonnaires donnés par les différents types de pales.
Les pales sont construites par projection de plusieurs surfaces non réglées d'après l'élaboration des triangles de vitesse sur la génératrice du centre de masse et du centre inertiel de chaque surface. Ces surfaces sont ensuite projetées par enroulement sur la surface définitive de chaque pale, afin de donner un effet giratoire au flux d'air. Dès que le flux rotationnel est créé, il s'ensuit une augmentation de pression sur les surfaces, due à la force de centrifugation créée par l'enroulement du flux et par la retrainte du conduit convergent entre les surfaces d'appui. Dans cette phase, la pression statique fluctue en fonction de l'élévation de température tout au long du trajet.
II convient d'exposer les caractéristiques du quatrième moyen (15) constitué par le redresseur diffuseur axial représenté figure 10. Ce dernier est situé en prolongement axial du moyen (14). Il est constitué par un corps cylindrique creux (15a) susceptible d'entourer le bloc moteur (12c), en laissant circuler de l'air ambiant. Sur sa périphérie, le redresseur diffuseur axial présente une pluralité de pales (15b) par exemple en aluminium au nombre de 14, disposées dans une configuration curviligne. Les pales en zone d'entrée ont un intervalle de séparation de distance inférieure à celle existante en extrémité arrière desdites pales, créant un effet divergent, et l'orientation des pales en extrémité arrière se situe dans l'axe longitudinal du redresseur. La zone d'entrée de l'air en provenance du moyen (14) est établie pour être dans le prolongement de la sortie d'air en provenance du moyen (14). Ce moyen (15) a pour but de redresser le flux d'air tourbillonnaire en flux axial et de détendre légèrement la pression, afin d'abaisser la température de l'air circulant avant admission dans le sixième moyen (17) constitué par un vortex. Le redresseur (15) est à position fixe dans l'enveloppe (10) en étant fixé de toute manière appropriée.
Ce redresseur diffuseur axial est susceptible de coopérer et de permettre le positionnement et l'emmanchement d'un cinquième moyen (16) constitué par une vanne transfert. Celle-ci présente un corps cylindrique (16a) venant s'emmancher dans le corps (15a) du redresseur (15), et elle présente une collerette (16b) débordante de configuration cylindrique. Cette collerette en forme de couronne est aménagée avec une pluralité de lumières (16c) autorisant un passage et une circulation d'air dans le corps (16a). Sur la couronne (16b) est rapportée et positionnée une bague (20) de forme complémentaire susceptible d'être pivotée angulairement par rapport à ladite couronne (16b). A cet effet, la bague présente elle-même des parties pleines (20a) en forme de cache qui ont des formes et dimensions complémentaires aux lumières (16c) pour les obturer en tout ou partie selon la position de la bague sur la couronne (16b). Un moyen de réglage (21) et d'entraînement de la bague sur la couronne est ainsi disposé sur le corps du redresseur (15) pour permettre l'orientation angulaire appropriée de la vanne transfert. Selon le degré d'ouverture et de fermeture de la vanne transfert, on permet l'introduction et le mélange d'air ambiant avec l'air produit et chauffé par les différents moyens décrits précédemment.
Il convient dès lors d'exposer le sixième moyen (17) constitué par un vortex. Celui-ci correspond au disque cylindrique (17a) creux dans sa partie centrale et recevant une pluralité de pales (17b) par exemple en aluminium, au nombre de 10 par exemple. Ces pales sont disposées en étoile avec une configuration en tronc de cône. Ce vortex a pour fonction de donner une vitesse stable et constante au flux d'air par un mouvement de rotation entre les pales, et il prépare le transfert de flux d'air produit dans la chambre de détente (18) produisant le froid disposée en aval. Celle-ci présente une configuration cylindrique avec un nez (18a) en ogive.
La climatisation ainsi constituée par l'ensemble de ces moyens permet la production d'air chaud ou froid selon des plages de températures adaptées en fonction des applications de l'invention, et ce, grâce à la combinaison des effets circulatoires d'air donnés par les différents moyens décrits.
Le groupe moteur et la vanne transfert, ainsi que leurs commandes, sont raccordés à une carte numérique pouvant être pilotée par ordinateur via une prise RS232 ou autre.
La climatisation selon l'invention répond aux différents problèmes posés. La configuration (11) de ces différents composants et moyens et le nombre de pales est donnée à titre d'exemple dans le cadre d'une optimisation de fonctionnement du climatiseur.
Ces moyens peuvent être fabriqués en matériau aluminium, mais aussi selon les applications des climatiseurs, ils peuvent être réalisés par moulage en matériau plastique et composite ou autre, tenant compte des contraintes de fonctionnement.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
-1- Climatiseur caractérisé en ce qu'il comprend, disposés et agencés dans une enceinte (10) de réception et successivement, un premier moyen (11) sous forme d'un compresseur axial muni de pales (l ia) sur sa périphérie et alimenté par un groupe moteur (12) intégré entraînant la mise en circulation d'air à une vitesse donnée, un second moyen (13) sous forme d'un stator redresseur axial ayant pour fonction de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique en transférant la veine d'air obtenue dans un troisième moyen (14) sous forme d'un compresseur centrifuge statique ayant pour fonction la création d'un flux rotationnel avec une pression statique fluctuant en fonction de l'élévation de température tout au long du flux, la veine d'air étant acheminée dans un quatrième moyen (15) constitué par un redresseur diffuseur axial, ledit redresseur étant creux intérieurement pour la circulation d'air ambiant et ayant extérieurement pour fonction de redresser le flux tourbillonnaire en flux axial et de détendre la pression, et en ce qu'un cinquième moyen (16) constitué par une vanne de transfert s'adapte autour du quatrième moyen pour réguler ou non le passage d'air chaud, avec adjonction d'air ambiant, et en ce qu'un sixième moyen (17) constitué par un vortex permet l'accélération de la veine d'air dans un effet tourbillonnaire avant de pénétrer dans un septième moyen (18) constitué par une chambre de détente produisant le froid, et diriger la veine d'air dans le distributeur d'air final aux conditions de températures choisies, et en ce que l'ensemble des moyens (11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18) sont disposés dans une enveloppe (10) de protection et de liaison.
-2- Climatiseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen (11) est un compresseur axial comprenant un corps cylindrique (1 Ib) recevant sur sa périphérie une pluralité de pales (l ia), et en partie avant (1 Ic) en forme d'ogive, en ce que le compresseur axial est monté sur un axe conique (12a) du groupe moteur (12), et en ce que lesdites pales (l ia) ont une configuration en hélice avec des profils de base en regard (1 IaI) de deux pales adjacentes divergentes.
-3- Climatiseur selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le groupe moteur (12) comprend un arbre (12b) associé au moteur (12c) et carter de protection (12d), une bride de fixation (12e) du moteur, et en ce que en extrémité, l'arbre (12b) présente une tête conique (12a) pour la réception support du compresseur axial (11), en ce que la liaison du compresseur axial (11) sur ladite partie conique est établie de toute manière appropriée.
-4- Climatiseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second moyen (13) est un stator diffuseur axial fixé et solidarisé à l'enveloppe (10), en ce que le second moyen (13) est situé sur la partie d'arbre (12c) entre la bride de fixation (12e) et la partie conique (12a), et en ce qu'il comprend des pales (13a) disposées dans le prolongement des pales (l ia) formées sur le compresseur, mais contrairement à celles-ci qui ont une configuration en hélice, les pales (13a) étant disposées dans le sens axial longitudinal du stator redresseur axial.
-5- Climatiseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pales (13a) ont une configuration symétrique avec une entrée (13al) progressive, et une seconde partie (13a2) dégressive, de sorte à former un profil en goutte d'eau, et en ce que la position de deux pales successives définit une entrée de profils convergents, puis en sortie en profils divergents avec une zone intermédiaire de rétrécissement avec un col (13a3).
-6- Climatiseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le stator redresseur axial est agencé avec la présence d'une chambre de tranquillisation du flux en avant et en aval, ayant pour fonction de créer une pression statique supérieure à la pression atmosphérique.
-7- Climatiseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le troisième moyen (14) est constitué par un compresseur centrifuge statique qui comprend un corps tubulaire (14a) s 'ajustant autour du bloc moteur (12) et recevant selon une caractéristique particulière deux séries de pales primaires (14b) et secondaires (14c) de caractéristiques différentes.
-8- Climatiseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le troisième moyen comprend une première série de pales (14b) avec cinq pales disposées en hélice à géométrie et à pas variable, ces pales primaires (14b) étant développées de manière à faire un tour complet autour du corps (14a) récepteur, et en ce que lesdites pales sont initialement parallèles entre elles selon un espace préétabli pour permettre le positionnement de l'autre série de pales secondaires (14c) établies selon une amplitude bien moindre, et en ce que lesdites pales secondaires ont une configuration vrillée correspondant au profil de démarrage des pales primaires (14b), lesdites pales (14c) étant de longueur moindre.
-9- Climatiseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les parties d'entrée des pales (14b- 14c) sont toutes dans le sens axial longitudinal du corps, tandis que les extrémités de sortie arrière des pales primaires se trouvent être dans un plan radial, et en ce que la surface de chaque côté de la pale est concave.
-10- Climatiseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le quatrième moyen (15) est constitué par un redresseur diffuseur axial situé en prolongement axial du moyen (14), et en ce qu'il est constitué par un corps cylindrique creux (15a) susceptible d'entourer le bloc moteur (12c), en laissant circuler de l'air ambiant, et en ce que sur sa périphérie, le redresseur diffuseur axial présente une pluralité de pales (15b) disposées dans une configuration curviligne.
-11- Climatiseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les pales en zone d'entrée ont un intervalle de séparation de distance inférieure à celle existante en extrémité arrière desdites pales, créant un effet divergent, et l'orientation des pales en extrémité arrière est axiale par rapport à l'axe longitudinal du redresseur, et en ce que la zone d'entrée de l'air en provenance du moyen (14) est établie pour être dans le prolongement de la sortie d'air en provenance du moyen (14).
-12- Climatiseur selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé en ce que le redresseur diffuseur axial est susceptible de coopérer et de permettre le positionnement et l'emmanchement d'un cinquième moyen (16) constitué par une vanne transfert, et en ce que ce moyen (16) présente un corps cylindrique (16a) venant s'emmancher dans le corps (15a) du redresseur (15), et une collerette (16b) débordante de configuration cylindrique, et en ce que la collerette en forme de couronne est aménagée avec une pluralité de lumières (16c) autorisant un passage et une circulation d'air dans le corps (16a), et en ce que sur la couronne (16b) est rapportée et positionnée une bague (20) de forme complémentaire susceptible d'être pivotée angulairement par rapport à ladite couronne (16b), et en ce que la bague présente elle-même des parties pleines (20a) en forme de cache qui ont des formes et dimensions complémentaires aux lumières (16c) pour les obturer en tout ou partie selon la position de la bague sur la couronne (16b), et en ce qu'un moyen de réglage (21) et d'entraînement de la bague sur la couronne est ainsi disposé sur le corps du redresseur (15) pour permettre l'orientation angulaire appropriée de la vanne transfert.
-13- Climatiseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sixième moyen (17) constitué par un vortex, comprenant un disque cylindrique (17a) creux dans sa partie centrale et recevant une pluralité de pales (17b), et en ce que les pales sont disposées en étoile avec une configuration en tronc de cône, et en ce que le vortex a pour fonction de donner une vitesse stable et constante au flux d'air par un mouvement de rotation entre les pales, et il prépare le transfert de flux d'air produit dans la chambre de détente (18) disposée en aval.
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