Brevet FR2347627A1 — publié le 19771104

La présente invention se rapporte à un nouveau type d'appareil générateur d'air chaud dans lequel l'air pulsé est mis en mouvement à grande vitesse, son échauffement étant produit par un freinage ultérieur du flux produit. Selon la présente invention cet appareil comprend essentiellement un compresseur centrifuge à plusieurs étages de turbines aspirant dé l'air frais et un dispositif modificateur du flux d'air produisant un freinage maximal. On sait que dans les compresseurs centrifuges, par exemple ceux destinés à fournir l'air aux réacteurs d'un avion le souci prépondérant est d'obtenir un flux aussi peu freiné que possible. A cet effet le circuit d'air est dessiné pour éviter les pertes de charges et favoriser le libre écoulement de ce fluide. Au contraire dans l'appareil objet de la présente invention le circuit d'air est dessiné pour produire de nombreuses pertes de charge en brisant le flux ou en l'obligeant à parcourir un chicanage. D'autres particularités et avantages de l'invention apparat tront au cours de la description qui va suivre, laquelle, faite en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil conforme à l'invention. La figure 2 est une vue schématique d'une coupe faite selon I-I de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale selon Il-Il de la figure 1. La figure 4 est une vue explosé montrant les pièces constitutives d'un surchauffeur. Comme on le voit sur ces figures cet appareil comprend d'une part un compresseur centrifuge et d'autre part un surchauffeur se présentant sous la forme d'un diviseur de flux créant une importante perte de charge augmentant tres sensiblement (environ 100) la température du flux d'air sortant. La partie compresseur comprend dans le boîtier général 1 formé ici de 3 stators la - lb - Ic et d'une calotte ld, un arbre général 2 entratné par un moteur électrique (non représenté), trois turbines formées de disques-rotors à aubes radiales 3 - 4 et 5. Extérieurement à la zone balayée par les dites aubes se trouve en face de la partie périphérique de chaque disque un diffuseur annulaire ld (ou le ou lf) porté par le stator faisant vis-à-vis. Chaque diffuseur est pourvu d'une pluralité d'aubes fixes curvilignes et inclinés de telle manière que leur orientation générale soit dans le sens de rotation des rotors des turbines. Les stators forment extérieurement à ces diffuseurs des collecteurs 6 - 7 - 8 recevant le flux produit par la turbine correspondante. Ces collecteurs sont étroits de manière à freiner le dit flux. Ces collecteurs communiquent avec l'espace 9 -ou 10 ou 11) compris entre la partie postérieure du disque-rotor et la partie antérieure du stator adjacent. Cet espace est lui-même étroit de manière à produire un laminage du flux aspiré par la turbine suivante. I1 est à remarquer qu'en raison de l'inclinaison des aubes des diffuseurs dans le sens de rotation et la position des dits collecteurs et les dits espaces le flux subit un changement radical d'orientation qui créé une perte de charge importante et un freinage, qui seront encore accentués par le laminage en 6 et 9. Un compresseur du type décrit, à trois étages de turbines tournant à 7500 tours/minute aspirant de l'air à 150 élève celuici à 400C. Si l'on desire améliorer cette performance il suffit de freiner à nouveau l'air pulsé par la dernière turbine. A cet effet la chambre 12 recevant le flux ayant traversé l'espace 11 et qui provoque une détente relative de celui-ci est prolongée par une chambre de sortie 13 communiquant par quatre portes 14 - 15 - 16 - 17 avec un collecteur circulaire 18 dans lequel débouche la tubulure de refoulement 19. Deux de ces portes 15 et 17 sont pourvues d'obturateurs réglables 20 et 21 constitués chacun par deux volets coulissants solidaires d'écrou vissant sur une vis à pas contraire 22 (23) pouvant être tournées de l'extérieur par une manette molletée 24 (25 > . Parmi les portes 15 et 17 qui sont pourvues d'obturateurs réglables se trouve la porte dont la position est voisine de la tubulure d'échappement 19. Les portes 14 et 16 qui sont situées à 900 par rapport aux portes 15 et 17 sont munies chacune d'un surchauffeur constitué par un diviseur 20 de flux créant une forte perte de charge. Comme on le voit plus spécialement à l'examen de la figure 4 un tel diviseur peut être réalisé au moyen d'un bottier 20 à l'intérieur duquel sont placées des grilles 21a, 21b, 21c etc. aménageant entre elles des espaces servant de chambres A - B C - etc. Chaque grille est percée de trous de diamètre différent de celui des trous de la grille succédante, le nombre de trous restant inchangé et ce diamètre diminue de la grille placée à 1' en- trée du flux vers la grille de sortie dans le collecteur. Ainsi la grille 21a est percée de trous de 3,6 mm, la grille 21b de trous de 8 3,5, la grille 21c de trous de ss 3,4 etc. la dernière grille ayant des trous de 8 3,2 mu. En outre les trous d'une grille ne sont pas alignés avec les trous de la grille succédante si bien que l'air qui vient de traverser n'a pas de passage direct préférentiel, mais est obligé de se répandre dans la chambre inter-grilles, ce qui casse à nouveau le flux, provoque une perte de charge importante et par conséquent une élévation de température sensible. I1 est aisé de comprendre que si l'on ferme totalement les portes 15 et 17 la totalité du flux est obligé de passer au travers des surchauffeurs 20 d'où une élévation maximale de la température (environ 100C soit une température dans la tubulure 19 voisine de 500C). Si l'on ouvre un peu l'obturateur de la porte 17 une partie de l'air peut atteindre le collecteur 18 sans passer par les surchauffeurs. Il en serait de mtme de la porte 15 dont l'action sera encore plus sensible en raison de sa proximité de la tubulure 19. Les obturateurs 20 et 21 constituent donc des moyens de réglage de la température finale. I1 est à noter que la construction qui vient d'etre décrite ne produit aucun bruit et en particulier nul sifflement si caractéristique des compresseurs centrifuges classiques. Cela peut s'expliquer par les formes rationnelles données notamment à la calotte Id à la présence des chambres 12 et 13 qui détendent l'air chaud venant d'8tre laminé en 11 endroit où il atteint sa plus grande vitesse. Bien qu'il y ait une double transformation d'énergie (électrique/mécanique et mécanique/chaleur) le rendement de cet appareil générateur d'air chaud est optimal puisque les seules pertes importantes sont justement converties en chaleur. Enfin cet appareil ne produit aucune pollution de l'environne- ment, il convient donc particulièrement au chauffage des locaux. REVENDICATIONS 1 - Appareil générateur d'air chaud comprenant un compresseur centrifuge à plusieurs étages de turbines, aspirant de l'air frais, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de freinage du flux produit en créant sur le refoulement des pertes de charge importantes en vue d'élever la température du flux sortant. 2 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que certains de ces moyens sont placés à la sortie de chaque étage de turbine de manière qu'à partir du second étage,- la turbine aspire de l'air déjà échauffé. 3 - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les diffuseurs périphériques solidaires des stators et faisant vis-à-vis aux extrémités des aubes des turbines ont leurs aubes incurvées et de direction inclinée dans le sens de rotation de ces turbines. 4 - Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que extérieurement à chacun des dits diffuseurs se trouve un collecteur circulaire de faible volume communiquant avec la zone d'aspiration de la turbine succédante par un espace de largeur réduite. 5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le collecteur circulaire et le dit espace relatifs à la dernière turbine communique avec la chambre de sortie du flux d'air. 6 - Appareil selon les revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que la dite chambre de sortie communique avec un. collecteur pourvu d'une tubulure de refoulement par plusieurs portes. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que certaines de ces portes sont munies d'un obturateur réglable. 8 - Appareil selon les revendications 1 ou 5, caractérisé en ce qu'au moins un surchauffeur est placé entre la chambre de sortie et la tubulure de refoulement. 9 - Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une des portes est pourvue du dit surchauffeur. 10 - Appareil selon les revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ce surchauffeur est constitué par un diviseur de flux comportant une succession de chambres cômmuniquant entre elles par une pluralité de canaux. 11 - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ces chambres sont limitées par des grilles percées de trous disposés de manière que les trous d'une grille ne soient pas alignés avec les trous de la grille suivante en vue de créer une brisure du flux. 12 - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les trous de deux grilles succédantes ne sont pas de meme diamètre. 13 - Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que les trous d'une grille sont d'un diamètre plus faible que les trous de la grille succédante dans le sens de déplacement du flux,