Brevet FR2570446A1 — publié le 19860321

Pour comprimer un gaz il est connu d'utiliser soit la compression volumé trique dans laquelle le gaz contenu dans une capacité dont les parois per mettent un volume variable est comprimé par réduction du volume, soit par la compression dynamique dans laquelle le gaz mis en vitesse se comprime par ralentissement, que ce soit dans les compresseurs centrifuges, axiaux ou périphériques. L'invention, objet du présent brevet, concerne un mode de compression différent, caractérisé en ce que un jet de liquide intermittent est envoyé dans une capacité ouverte à ses deux extrémités telle qu'un tube, dont l'extrémité amont, côté arrivée du jet liquide communique avec l'as piration du gaz et dont l'extrémité aval correspond avec le refoulement du gaz sous pression, le liquide ayant ralenti sa vitesse dans la capa cité ouverte étant collecté vers l'impulseur fournissant le jet intermit tent à la vitesse et la cadence voulue. Tout compresseur utilisant la présente invention comprend donc, également selon l'invention, trois parties distinctes, à savoir : une, ou plusieurs, capacité longue, telle qu'un tube, ouverte à ses extrémités de forme, de longueur, de section et d'orientation appropriées ; un impulseur fournis sant le jet liquide intermittent de section, de longueur élémentaire, de direction, de vitesse et de fréquence désirées ; un circuit liquide de retour conduisant le liquide constitutif des jets intermittents à l'entrée de l'impulseur avec le minimum de pertes. Les principales caractéristiques de l'invention pour sa réalisation seront précisées au cours de la description qui suit donnée uniquement à titre d'exemple de réalisation. Au dessin annexé La figure 1 est une coupe suivant AA de la figue 2 par un plan perpendi culaire à l'axe contenant les axes de tubes de compression selon l'invention. La figure 2 est une coupe suivant BB de la figure 1 par un plan passant par l'axe de rotation et deux canaux de l'impulseur selon l'invention. La figure 3 est une coupe partielle à plus grande échelle suivant CC de la figure 1 montrant l'ouverture de sortie du jet dans le stator et son entrée dans le tube de compression. Aux figures 1, 2 et 3 le stator annulaire (1) porte, par ses cloisons latérales (2) et (3) , les roulements (4) et (5) dans lesquels tourne l'arbre 6, entrainé en rotation par sa tête en plateau annulaire (7). Sur l'arbre (6) est convenablement calé l'impulseur selon l'invention (8). Dans l'exemple représenté, cet impulseur (8) comporte quatre canaux régulièrement espacés (9) contenant le liquide générateur des jets régulièrement espacés qui sortent sous lteffet delta force centrifuge lorsque les dits canaux (9) passent devant les lumières (10). Les lumières rectangulaires (10) sont ouvertes dans le stator (1) et portent sur leur côté aval les ouvertures rectangulaires d'entrée (11) des tubes de compression (12). Dans l'exemple représenté il y a trois tubes de compression (12) dont l'axe est sur la composante de la vitesse circonférencielle de rotation et de la vitesse radiale de sortie. Chaque tube (12) reçoit donc quatre jets élémentaires par tour de l'arbre (6). Dans chaque tube (12) chaque jet élémentaire (13) prend des positions successives en ralentissant à partir de sa vitesse initiale pour sortir de chaque tube (12) avec la vitesse de débit, c'est-à-dire le produit de sa longueur par la fréquence du jet. Selon l'invention il y a toujours au moins deux jets élémentaires(l3) présents dans chaque tube (12). Dans ces conditions la longueur de chaque tube de compression (12) entre l'arrivée du jet et sa sortie est telle que le tube comprend un volume d'aspiration limité par le jet entrant en (11) un jet élémentaire (13) intermédiaire et un volume de gaz comprimé prêt à évacué limité par le jet sortant. Chaque tube de compression (12) est précédé d'une capacité d'admission (14) raccordée sur le côté aval de la lumière (10) et sur le côté extérieur de l'ouverture rectangulaire d'entrée (11). Dans le cas d'un grand nombre de tubes de compression (12) ces capacités (14) sont constituées par un anneau unique entourant le stator. Chaque tube de compression (128est suivi d'une capacité de refoulement (15) par laquelle le gaz comprimé est relié au collecteur sous pression. La longueur libre de la capacité de refoulement (15) est sensiblement égale à la longueur du jet élémentaire(l3). La capacité de refoulement (15) est raccordéepar le tube (16) de préférence divergent à la capacité de sortie d'eau (17) d'où l'eau est ramenée par le tube (18) au collecteur d'admission (19) de 1'impulseur (8). Cet impulseur (8) à quatre canaux (9) envoie donc dans chaque tube (12) quatre jet élémentaire par tour. A chaque tube (12) le jet élémentaire(l3) pénètre en (11) par une section rectangulaire qui devient circulaire après une évolution à section sensiblement constante sur une longueur voisine de celle du jet élémentaire (13), ainsi qu'il est clairement illustré en figure 3. Cette longueur est sensiblement égale à celle de l'arc de chaque canal (9) sur le cercle extérieur de l'impulseur (8). A son entrée dans (12) chaque jet élémentaire (13) possède une énergie cinétique correspondant à la somme des carrés des vitesses élémentaires de lancement à savoir : la vitesse périphérique de l'impulseur, la vitesse radiale due à la force centrifuge et à la pression d'admission. Cette énergie cinétique initiale se transforme en compression en deux phases. Dans la première la pression est portée de la pression d'admission à la pression de refoulement. A la fin de cette première phase le jet élémentaire suivant arrive à l'entrée (11) et le précédent à la sortie dans (15). La deuxième phase correspond au refoulement du gaz à sa pression de refoulement dans (15) l'énergie cinétique restante du jet élémentaire (13) correspondant à la vitesse de débit c'est-à-dire le produit de sa longueur par sa fréquence. Les deux phases de compression sont simultanées, d'où la nécessité de la présence de deux jets élémentaires (13) dans chaque tube (12). Il y a donc trois actions simultanées - l'aspiration du gaz, - sa montée en pression par réduction du volume s'effectuant entre deux jets élémentaires, - son refoulement à la pression finale. Revendications 1. Compresseur à jet caractérisé en ce que la compression du gaz se fait sous l'effet d'un jet fractionné de liquide se déplaçant dans une capacité longue, telle qutun tube, ouverte à ses deux extrémités. 2. Compresseur à jet selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ouverture libre amont de la capacité longue ou tube qui reçoit le jet fractionné de liquide est reliée directement à une capacité d'aspiration du gaz et permet ainsi l'aspiration du gaz entre deux jets successifs. 3. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'extrémité libre aval de la capacité longue ou tube débouche dans une capacité reliée à la canalisation de sortie du gaz sous pression. 4. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la longueur de la capacité longue ou tube ouverte à ses deux extrémités est au moins égale à la somme des trois longueurs fonctionnelles, à savoir 1) La longueur correspondant à l'aspiration du gaz. 2) La longueur correspondant au jet élémentaire, la somme de ces deux longueurs étant sensiblement égale à la vitesse de jet divisée par la fréquence des jets. 3) La longueur correspondant au gaz comprimé contenu dans le tube. 5. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la longueur continue du tube de compression comporte au moins deux jets fractionnaires en totalité ou partie, l'un au moins des jets fractionnaires étant en entier dans le tube de compression. 6. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la capacité de refoulement selon la revendication 3 comporte une tubulure dans le prolongement du tube de compression, avec sensiblement la meme section à entrée servant à l'évacuation de l'eau. 7. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la distance de l'entrée de la tubulure d'évacuation d'eau à l'extrémité aval du tube de compression est sensiblement égale à la longueur d'un jet élémentaire. 8. Compresseur à jet selon ltune quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que la tubulure d'évacuation d'eau débouche dans une capacité collectant l'eau. 9. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la tubulure d'évacuation d'eau est divergente afin de récupérer au mieux l'énergie perdue sous forme de vitesse. 10. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que chaque capacité collectant l'eau des jets fractionnaires à l'extrémité de chaque tube de compression est reliée au collecteur d'admission de l'impulseur. 11. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le jet liquide fractionné est généré par un impulseur tournant. 12. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le liquide est centrifugé dans des canaux radiaux ou sensiblement. 13. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que les ouvertures des canaux radiaux sont rectangulaires. 14. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 caractérisé en ce que les ouvertures rectangulaires des canaux radiaux sont masquées entre les jets par la paroi cylindrique interne du stator entourant l'impulseur tournant. 15. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce que le stator entourant l'impulseur tournant porte une ouverture rectangulaire en amont de l'entrée de chaque tube de compression, le caté aval de cette ouverture étant confondu avec le côté intérieur du rectangle d'entrée du tube de compression. 16. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 caractérisié en ce que dans chaque ouverture rectangulaire du stator selon la revendication 15 a son périmètre raccordé d'une manière étanche avec sa capacité d'aspiration selon la revendication 2. 17. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que les tubes de compression et d'évacuation d'eau sont de section circulaire. 18. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 caractérisé en ce que le raccordement entre la section rectangulaire d'entrée et la section circulaire du tube de compression se fait à section sensiblement constante. 19. Compresseur à jet selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 caractérisé en ce que la longueur de la section évolutive du rectangle d'entrée au cercle du tube de compression est sensiblement égale à la longueur d'un jet élémentaire.