Brevet FR2570133A1 — publié le 19860314

La présente invention se rapporte à la technique des compres seurs axiaux à volets. Lesdits volets jusqu'à présent servaient à augmenter ou diminuer la puissance absorbée et fournie par les compresseurs. On connait les volets constitués d'une pièce, ce sont des volets simples formés d'un corps au profil constant d'un point à l'autre et servant à augmenter ou diminuer la puissance fournie par un compresseur, de même que pour le rendement. Les mêmes volets sont généralisés dans la technique des compresseurs et des turbines. La présente invention se propose d'amèliorer ces volets au profil constant par un profil variable adapté au mieux à chaque point d'entrée du compresseur axial. Le dispositif proposé, pour être utilisé dans les compresseurs axiaux, consiste à adapter pour chaque point de la roue la meilleure direction d'entrée et découlement permettant d'augmenter le coefficient de rendement par une meilleure utilisation de l'air. Le dispositif permet également de réduire les échauffements parasites, les tourbillons, tous sont générateurs de pertes de rendement. Le dispositif objet de l'invention comporte, en amont d'une roue de compresseur axial avec ses pales, une grille munie d'une série de volets fixes ou orientables au profil évolutif et variable. Lesdits volets sont reliés sur une couronne mobile extérieure. En amont des volets peut éventuellement être montées une ou plusieurs grilles circulaires à diffuseurs concentriques d'angle variable. Ladite grille à diffuseurs est boulonnée au carter d'entrée d'air, de telle sorte que l'air aspiré reçoie une première orientation. Selon une variante de conception elu dispositis- la oll les grille (s) à diffuseurs concentriques peut ou peuvent être employée (s) seule (s) ou combinée (s) avec des volets à profil évolutif. Selon une variante de montage, la grille à volets à profil évolutif peut être utilisée seule. Les grilles à volets évolutifs et les grilles à diffuseurs concentriques peuvent avoir un nombre d'éléments variables. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple non limitatif des modes de réalisation du dispositif conforme à la présente invention, conjointement avec la description ci-après. La figure 1 représente une coupe partielle du dispositif positionné sur l'entrée d'un compresseur. La figure 2 représente, en élévation, un volet ayant sensiblement la forme d'une hélice. La figure 3 représente trois coupes du volet de la figure 2, selon les axes A, B et C. La figure 4 représente, en élévation, un volet ayant sensiblement la forme d'une voile. La figure 5 représente trois coupes du volet de la figure 4, selon les axes A, B et C. La figure 6 représente, en élévation, un demi-volet. La figure 7 représente deux coupes du demi-volet de la figure 6, selon les axes B et C. La figure 8 représente, en élévation, une autre variante de volet. La figure 9 représente trois couvres dît vol et de la figure 8, selon les axes A, B et C. La figure 10 représente, en élévation, une vue de face d'une grille à diffuseurs concentriques. La figure 11 représente une coupe verticale d'une grille à diffuseurs concentriques, selon l'axe DD, porté sur la figure 10. La figure 12 représente, à une autre échelle, une demi-coupe, de la grille diffuseurs. La figure 13 représente, en demi-coupe, une variante de conception d'une grille à diffuseurs concentriques. Tel que représenté en figures 1,4,5, une grille à volets peut être constituée d'un anneau 1 fixé au carter 2 et porter sur sa périphérie intérieure un nombre-variable de volets 3 à profil évolutif. Selon une variante de fixation, les volets 3 peuvent traverser le carter 2 par une série de trous 4. La longueur des volets 3 mobiles ou pivotants peut prendre tout ou partie de la hauteur de la veine d'air. Le profil des volets 3 est variable de la tête 5 vers le pied 6, lesquels volets 3 sont constitués par une succession de sections variables. Le bord d'attaque 7 du volet 3 est rectiligne, différemment, le bord de fuite 8 plus large en tête qu'au pied a la forme d'une courbe. L'aspect général du volet a la forme d'une voile (voir figures 4,5). Selon les figures 2 et 3, le bord.de fuite 8 du volet peut présenter la forme d'une hélice, tel que, par rapport au profil courbe de la tête 5, le profil courbe du pied 6 peut présenter une inversion de 11 angle de sortie. Associé à I'évoltttion de l'angle des volets 3, l'air est dirigé vers le plan d'ea)ttcc de la roue ilit compresseur de manière ce que combiné avec le profil des pales 12 de cette demi ère, l'écoulement de l'air soit adapté pour chaque point de la roue par une meilleure direction d'entrée et d'écoulement Cette combinaison particulière volets-pales permet de minimiser les perturbations d'écoulement à la sortie du compresseur axial. A l'entrée du compresseur l'écotîlement de l'air est caractérisé par une direction tangentielle par rapport à un cylindre passant par un point donné de la pale ayant pour axe l'axe de rotation. L'angle est variable dans un plan passant par un point considéré entre la génératrice du cylindre fictif en ce point et la perpendiculaire à cette génératrice par ce même point. Associé à la grille à volets une grille (figures 10,11 et 12) à diffuseurs circulaires est constituée par une couronne 9 portant une série d'anneaux 10 concentriques d'angles au centre variables et reliés par des bras radiaux 11. Les angles de calage variables des anneaux 10 sont destinés à conduire l'écoulement de l'air selon un angle contenu dans un plan vertical passant par le point de la pale considérée précédemment. L'incidence de l'écoulement est ainsi dirigée vers le centre de la roue ou vers l'extérieur de cette dernière. La combinaison de cet angle d'entrée avec les caractèristiques d'écoulement interne permet d'obtenir des conditions de sortie améliorées comme dans le cas précédent. La grille circulaire à diffuseurs concentriques peut comporter un nombre d'anneaux 10 variables, lesquels anneaux peuvent être respectivement positionnés en un point quelconque sur le rayon. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air en un point quelconque sur toute une hauteur de pale à l'entrée d'une roue d'un compresseur axial, caractérisé en ce qu'il comprend une grille princ: ipaleiiicnt constituée par des volets (3) à profil évolutif et variable, lesquels volets (3) sont reliés sur un anneau (1) fixé au carter (2), et en amont de la grille à volets est positionnée une grille circulaire à diffuseurs concentriques d'angle variable. 2) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volets sont constitués par une succession de sections variables de la tête (5) vers le pied (6). 3) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bord d'attaque (7) du volet (3) est rectiligne et le bord de fuite (8) peut être plus large à une ou à ses deux extrémités. 4) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des volets (3) mobiles ou pivotants peut prendre tout ou partie de la hauteur de la veine d'air. 5) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille circulaire à diffuseurs est constituée par une couronne (9) portant une série d'anneaux (10) concentriques reliés par des bras (11) radiaux. 6) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les anneaux (10) peuvent être respectivement positionnés en un point quelconque sur le rayon de la grille circulaire à diffuseurs. 7) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication I, caractérisé en ce que les grilles peuvent être utilisées setîle ou ensemble à 1 'entrée dit compresseur axial. REVENDICATIO.NS I) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air en un point quelconque sur toute une hauteur de pale à l'entrée d'une roue d'un compresseur axial, caractérisé en ce qu'il comprend une grille principalement constituée par des volets (3) à profil évolutif et variable, lesquels volets (3) sont reliés sur un anneau (1) fixé au carter (2), et en amont de la grille à volets est positionnée une grille circulaire à diffuseurs concentriques d'angle variable. 2) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les volets sont constitués par une succession de sections variables de la tête (5) vers le pied (6). 3) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bord d'attaque (7) du volet (3) est rectiligne et le bord de fuite (8) est plus large en tête (5) qu'en pied (6). 4) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil courbe du pied (6) peut présenter une inversion de l'angle de sortie par rapport au profil courbe de la tête (5). 5) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des volets (3) mobiles ou pivotants peut prendre tout ou partie de la hauteur de la veine d'air. 6) Dispositif d'orientation d'écoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille circulaire à diffuseurs est constituée par une couronne (9) portant une série d'anneaux (10) concentriques reliés par des bras (11) radiaux. 7) Dispositif d'orientation d'écoulement d'haiï selon les revend i cqt ions 1 ct 6 , c3ractE1-isé en ce ue les anneaux (10) peuvent être respectivement positionnés en un point quelconque sur le rayon de la grille circulaire à diffuseurs. 8) Dispositif d'orientation d'Ecoulement d'air selon la revendication 1, caractérisé en ce que les grilles peuvent être utilisées seule ou ensemble à l'entrée du compresseur axial.