Brevet FR2298021A1 — publié le 19760813

Ma présente invention concerne le domaine de la construction des turbines et plus particulièrement les stators des compresseurs centrifuges à étages multiples. L'invention peut etre utilisée avec succès pour les compresseurs centrifuges haute pression à étages multiples avec des diffuseurs à palettes, largement utilisés dans l'industrie des gaz et l'industrie chimique. On connais un stator de compresseur à étages multiples. Ce stator connu comporte un corps et à l'intérieur de ce corps sont installés en série selon le sens d'écoulement du fluide comprimé les diaphragmes des étages, les diffuseurs à palettes des étages et les appareils directeurs inverses des étages formant la partie de passage. Le corps possède un joint vertical. L'appareil directeur inverse de chaque étage est placé entre le diffuseur à palettes de l'étage et le diaphragme de l'étage consécutif et fixé sur ce dernier. Le diffuseur à palettes de chaque étage est fixé sur l'appareil directeur inverse de étage. Pour maintenir les jeux axiaux et radiaux assignés entre les éléments du rotor et du stator, les diaphragmes de tous les étages sont réunis d'une façon rigide entre eux à l'aide d'éléments de fixation, par exemple de raccords et de boulons placés suivant une circonférence.Le diaphragme de chaque étage possède une dimension radiale dépassant la dimension radiale maximale de la partie de passage de la valeur nécessaire pour placer les raccords et les écrous. Ceci entraxe un accroissement du diamètre interne du corps. Si l'on veut obtenir les conditions nécessaires pour assurer la résistance mécanique du corps, on doit augmenter l'épaisseur de la paroi du corps. Tout ceci augmente la quantité de métal nécessaire pour le stator et le volume des travaux pour sa construction. En outre la réunion des diaphragmes des étages entre. eux à l'aide d'éléments de fixation n'exclut pas la formation de jeux soit entre les diaphragmes et les diffuseurs à palettes, soit entre le diaphragme de l'étage et le diaphragme de l'étage suivant. Â travers ces jeux se produit une fuites du fluide de travail, ce qui réduit le rendement du compresseur. Par "fuites on comprend ici et dans ce qui suit la partie du fluide de travail arrivant de la zone à plus grande pression dans la zone à moindre pression. On connaît d'autre part encore un stator de compresseur centrifuge à étages multiples. Ce stator connu comporte un corps et à l'intérieur de ce corps sont installés, enbérie dans le sens d'écoulement du flux de fluide comprimé de manière à former sa partie de passage, les diaphragmes des étages, les diffuseurs à palettes des étages et les appareils directeurs inverses des étages. Le çorps possède deux joints verticaux de montage. L'appareil directeur inverse de chaque étage est placé entre le diffuseur à palettes de l'étage et le diaphragme de l'étage suivant. L'appareil directeur de l'étage est fixé sur le diaphragme de l'étage suivant à l'aide de boulons et d'écrous. Le diffuseur à palettes de chaque étage est solidaire du diaphragme de 11 étage. Pour maintenir les jeux axiaux et radiaux assignés entre les éléments du rotor et du stator les diaphragmes de tous les étages sont réunis rigidement entre eux à l'aide d'un corps supplémentaire sur lequel sont ménagées des rainures dans lesquelles sont sertis les diaphragmes des étages. Le corps supplémentaire est installé coaxialement dans le corps et possède un joint horizontal. L'épaisseur de la paroi du corps supplémentaire est déterminée de telle manière que la fixation des diaphragmes soit rigide. L'utilisation d'un corps supplémentaire accrort le diamètre interne du corps et l'épaisseur de la paroi du corps du compresseur.Ce stator connu exige une grande quantité de métal et un volume de travaux important pour sa construction. D'autre part, la réunion des diaphragmes entre eux à l'aide d'un corps supplémentaire n'assure pas une jonction étanche entre le diffuseur à palettes de l'étage et l'appareil directeur inverse de l'étage. A travers l'interstice entre le diffuseur à palettes et l'appareil directeur inverse, une partie du fluide de travail passe de la zone à plus grande pression vers la zone à moindre pression. Ceci entraîne une diminution du rendement du compresseur. L'invention se propose comme but la création d'un stator de compresseur centrifuge à étages multiples dans lequel tous les diaphragmes de tous les étages seraient réunis entre eux de manière à réduire la quantité de métal nécessaire pour la fabrication du stator, ainsi qu'à réduire le volume des travaux pour sa fabrication et à éliminer las pertes de fluide de travail entre les éléments du stator. Ia solution consiste en ce que dans un stator de compresseur centrifuge à étages multiples, avec un corps dans lequel sont installés des étages qui sont disposés en série selon l'écoulement du fluide de travail de manière à former la partie de passage de ce dernier et comportant chacun un diaphragme, un diffuseur à palettes d'étage et un appareil directeur inverse, ledit appareil directeur inverse de l'étage étant fixé rigidement sur le diaphragme de l'étage suivant, selon l'invention chaque diffuseur à palettes est fixé rigidement au diaphragme et à l'appareil directeur inverse de l'étage, et l'endroit de leur jonction est disposé sur un diamètre inférieur au diamètre maximal de la partie de passage. Une telle réalisation du stator assure une jonction rigide entre tous les éltments du stator formant sa partie de passage, tout en assurant des encombrements radiaux minimaux du stator, ce qui permet de réduire la quantité métal nécessaire pour sa construction ainsi que le volume des travaux pour sa fabrication en comparaison des stators connus décrits plus haut. Par ailleurs la jonction rigide des éléments du stator élimine les fuites de fluide de travail entre le diffuseur à palettes et le diaphragme de l'étage et entre le diffuseur à palettes et l'appareil directeur inverse de l'étage, ce qui augmente le rendement du compresseur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par le dessin unique annexé, qui représente une vue schématique, avec coupe partielle, d'un compresseur centrifuge à étages multiples, dont le stator est réalisé selon l'invention. Le compresseur centrifuge à étages multiples comporte un rotor se présentant sous la forme des roues 1 des étages du compresseur, installées sur un arbre 2, et un stator. L'arbre 2 du rotor est monté sur une butée 3 et une butée-palier 4. Le stator comprend un corps 5 à l'intérieur duquel sont montés, en série selon le sens d'écoulement du fluide de travail (la flèche A) et de manière à former la zone de passage dudit fluide, les diaphragmes 6 des étages, les diffuseurs à palettes 7 des étages, et les appareils directeurs inverses 8. Le corps 5 possède une jonction verticale de montage. Les éléments du stator : les diaphragmes 6 des étages, les diffuseurs à palettes 7 des étages, et les appareils directeurs inverses 8 des étages, possèdent une jonction horizontale. L'appareil directeur inverse 8 de étage est placé entre le diffuseur palettes 7 de l'étage et le diaphragme 6 de l'étage suivant, et est fixé sur le diaphragme 6 de l'étage suivant. Pour faciliter la fixation du diffuseur à palettes 7 sur le diaphragme 6 de l'étage et sur l'appareil directeur inverse 8 de l'étage, dans la variante de construction représentée les palettes 9 du diffuseur à palettes 7 sont raccordées rigidement à des disques 10, par exemple par soudage En cas de réalisation du diffuseur à palettes sans disques 10, les palettes 9 sont fixées directement par soudure au diaphragme 6 et à l'appareil directeur inverse 8 de l'étage (non représenté sur le dessin). Le disque 10 du diffuseur à palettes 7j adjacent au diaphragme 6 de l'étage, est fixé rigidement sur le diaphragme 6 indiqué, au moyen de vis 11. Le disque 10 du diffuseur à palettes 7, adjacent à l'appareil directeur inverse 8, est raccordé rigidement à celui-ci et au diaphragme 6 de l'étage suivant à l'aide de raccords 12 et d'écrous 13. Dans les diaphragmes 6 et les appareils directeurs inverses 8 sont montées des garnitures 14, par exemple du type à labyrinthe, pour éviter les fuites de fluide de travail. Sur les surfaces des diaphragmes 6, adjacentes, à la surface interne du corps 5, sont ménagées des rainures pour recevoir des éléments de garniture 15, par exemple des bagues en caoutchouc. Ainsi la jonction rigide des diaphragmes 6 de tous les étages est réalisée sur un diamètre inférieur au diamètre maximal de la partie de passage. Simultanément on élimine les interstices entre les disques 10 des diffuseurs à palettes 7 et les surfaces, adjacentes à ceuxi-ci, des diaphragmes 6 et des appareils directeurs inverses 8. L'assemblage d'un compresseur centrifuge à étages multiples, selon l'invention, est réalisé de la façon suivante. Le diffuseur à palettes 7 de l'étage, au moyen du disque 10 adjacent au diaphragme 6 du premier étage, selon le sens d'écoulement du fluide de travail, est fixé sur ce diaphragmes 6 à l'aide des vis 11. Puis le diffuseur à palettes 7, au moyen du disque 10 adjacent à l'appareil directeur inverse 8 de l'étage, est fixé à cet appareil directeur inverse 8 et au diaphragme 6 de l'étage suivant, selon le sens d'écoulement du fluide de travail, à l'aide des raccords 12 et des écrous 13 ; le diffuseur à palettes 7 de l'étage suivant, selon le sens d'écoulement du fluide de travail, au moyen du disque 10 adjacent au diaphragme 6 de l'étage suivant, est fixé à l'aide des vis 11 à ce diaphragme 6, et ainsi de suite pour tous les étages du compresseur. D'abord on assemble les moitiés inférieures des éléments statoriques de tous les étages, puis les moitiés supérieures des éléments statoriques de tous les étages ; ce faisant, on place les garnitures 14 dans les diaphragmes 6 et les appareils directeurs inverses 8. Dans la moitié inférieure assemblée des éléments statoriques on installe l'arbre 2 avec les roues 1 des étages sur les paliers 3 et 4, et on réalise le contrôle des jeux entre les garnitures 14 et les roues 1 des étages. La moitié supérieure assemblée des éléments stabriques est montée sur la partie inférieure et fixée sur cette dernière. Dans les rainures des diaphragmes 6 sont placées les bagues en caoutchouc 15 pour éviter les fuites du fluide de travail entre les étages. Le bloc des éléments statoriques assembles avec le rotor placé à l'intérieur est introduit dans le corps 5 du compresseur. Une telle réalisation constructive du stator assure la liaison rigide de tous les éléments statoriques de la partie de passage du compresseur, avec un encombrement minimal du stator. L'efficacité économique de l'invention réside dans la diminution d'environ 15% de la quantité de métal nécessaire pour la construction, et dans la diminution d'environ 20% du volume des travaux pour la fabrication et l'assemblage. D'autre part, grtce à la jonction rigide de chaque diffuseur a' palettes avec le diaphragme et l'appareil directeur inverse de l'étage, on exclut les fuites du fluide de travail entre les diffuseurs à palettes, les diaphragmes et les appareils directeurs inverses, ce qui améliore le rendement de l'ensemble du compresseur. Nien entendu, l'invention n1 est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, Si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la revendication qui suit. EEVENDIGATION 1. Stator de comxresseur centrifuge à étages multiples, du type comportant un corps à l'intérieur duquel sont montés lesdits étages dont chacun comprend les éléments suivants disposés en série dans le sens d'écoulement du fluide de travail en cours de compression et formant la zone de passage de ce dernier dans le compresseur : un diaphragme, un diffuseur à palettes et un appareil directeur inverse, ce dernier étant rigidement fixé sur le diaphragme de l'étage suivant, caractérisé en ce que le diffuseur à palettes de chaque étage est réuni rigidement au diaphragme et à l'appareil directeur inverse de l'étage, l'endroit où lesdits diffuseur, diaphragme et appareil directeur sont réunis entre eux étant situé sur un diamètre inférieur au diamètre maximal de ladite zone de passage.