Brevet FR2393176A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne un compresseur centrifuge à haut rapport de pression. Les compresseurs centrifuges connus, les mieux adaptés à réaliser des rapports de pression tres élevés par étage, sont les compresseurs radiaux qui permettent d'atteindre des vitesses périphériques très élevées et présentent des coefficients manométriques également beaucoup plus grands que ceux des compresseurs à ailes en arrière classiques. Par contre, ce type d'appareil présente des inconvénients, entre autres: La roue d'entrée du compresseur comportant une forte courbure méridienne et également une courbure très importante dans le sens circonférentiel, c'est-à-dire selon un développement sur un cylindre, la combinaison de ces deux courbures entralne des survitesses locales considérables et limite donc ltaptitude d'une telle roue à fonctionner en régime supersonique, puisque localement, la vites- se exprimée en nombre de mach dépasse l'unité, bien avant que l'écoulement moyen ne devienne transonique ou supersonique. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de telles roues en diminuant fortement les survitesses dûes aux effets de la courbure des ailettes. La présente invention a pour objet un compresseur centrifuge à haut rapport de pression comportant une roue comprenant un rouet muni d'aubes, caractérisé en ce que le rouet comporte une surface de révolution dont la méridienne est une courbe concave, entral- nant entre l'entrée et la sortie du rouet un changement de direction inférieur à 900, les aubes étant faiblement courbées et leur ligne de raccordement avec la surface de révolution du rouet faisant avec la bordure extérieure du rouet un angle aigu, en ce que la trace des aubes, sur un plan quelconque coupant la roue perpendiculairement à son axe, est rayonnante et en ce que 1 ' ex- trémité de sortie des aubes fait un angle aigu avec la surface du rouet à sa sortie qui est conique. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description faite ci-après d'un exemple de réalisation de llinvention, en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue mérienenne d'une roue de compresseur centrifuge connue, - la figure 2 est une vue de gauche partielle de la figure 1 montrant trois aubes, - la figure 3 est une vue montrant les aubes dans une vue dévelop pée selon un cylindre A A', - la figure 4 est une vue méridienne d'une roue de compresseur selon 1 'invention, - la figure 5 est une vue en perspective d'une roue selon l'in vention. La figure 1 représente une vue méridienne d'une roue radiale de compresseur centrifuge classique comportant un rouet 1 à la surface duquel sont situées des aubes 2 (fig.2). La roue est divisée en avant-roue 3 et en roue radiale proprement dite 4. Cette figure fait apparaître le faible rayon de courbure R de 1 ' écoulement moyen représenté en trait fin, entrainant un changement de direction de 900 entre l'entrée du fluide et sa sortie de la roue. La figure 2 montre trois aubes 2 vues selon une vue de gauche de la figure I, et la figure 3 montre également la courbure des aubes dans un autre plan; il s ' agit de la trace des aubes de l'avant-roue 1 développée sur un cylindre A A'. La figure 4 montre un compresseur centrifuge comportant une roue conforme à l'invention et représentée en perspective fiv. 5. La figure 4 comporte une roue 5 comprenant un nez 6, un rouet 7 et des aubes 8, un diffuseur 9 et un canal de retour 10, l'ensemble constituant par exemple un étage de compression multicellulaire. Cette figure montre que le changement de direction de l'écoulement méridien, représenté par les flèches, entre ltentrée (flèche v) et la sortie de la roue (flèche s) est inférieur à 900, la sortie de la roue 5 se faisant suivant un cône d'angle au sommet i de l'ordre de 130 à 1400, contrairement à la sortie du fluide dans une roue radiale classique selon la figui-e 1, pour laquelle cette sortie est située dans un plan perpendiculaire à l'axe de la roue. La figure S montre par ailleurs que les aubes 8 sont sensiblement plates et inclinées sur le rouet 7, de telle manière que ltangless ,entre la ligue de raccordement 11 des aubes 8 à la surface du rouet 7 et la tangente 12 à la bordure extérieure de la roue, soit un angle aigu de l'ordre de 700. De meme5Varrete arrière 13 des aubes 8 fait un angle aigu W de l'ordre de 450, par rapport à la surface conique de la sortie du rouet 7. Dans une telle roue, la déviation produite par les aubes elles-memes est aussi très inférieure à celle produite dans un compresseur radial classique. Une façon de réaliser une telle roue est d'engendrer les aubes par des génératrices rayonnantes qui s'appuient sur un contour extérieur de faible courbure. REVENDICATIONS î/ Compresseur centrifuge à haut rapport de pression comportant une roue comprenant un rouet muni d'aubes, caractérisé en ce que le rouet comporte une surface de révolution dont la méridienne est une courbe concave entraînant entre l'entrée et la sortie du rouet un changement de direction inférieur à 90 , les aubes étant faiblement courbées et leur ligne de raccordement avec la surface de révolution du rouet faisant avec la bordure extérieure du rouet un angle ss aigu, en ce que la trace des aubes, sur un plan quelconque coupant la roue perpendiculairement à son axe, est rayonnante et en ce que l'extrémité de sortie des aubes fait un angle aigu T avec la surface du rouet à sa sortie qui est conique. 2/ Compresseur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle ss est de l'ordre de 70 . 3/ Compresseur centrifuge selon la revendication I, caractérisé en ce que l'angle T est de l'ordre de 450. 4/ Compresseur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle au sommet du cône de sortie du rouet est de l'ordre de 130 à 1400,