Brevet FR2589528A1 — publié le 19870507

La présente invention concerne les constructions mécaniques et a notamment pour objet la construction d'un compresseur centrifuge. On connaît une pompe centrifuge multiétagée constituée par un corps fermé par des couvercles montés en opposition et comprenant une chambre d'aspira- tion et une chambre de refoulement (chambre de sortie). Dans le corps sont montés un ensemble d'éléments statoriques et un rotor. L'ensemble d'éléments statoriques comporte des diaphragmes, des diffuseurs et des aubages directeurs de retour, assemblés entre eux d'une manière rigide. Celui des diaphragmes extrêmes de l'ensemble d'éléments statoriques qui est situé du côté de la chambre d'aspiration, est lié rigidement, par l'intermédiaire de nervures disposées sur toute la largeur du diaphragme, au couvercle du corps, côté chambre d'aspiration. Etant donné l'intervalle axial prévu entre l'ensemble d'éléments statoriques et le couvercle, côté chambre de sortie, du corps, les pièces d'assemblage de l'ensemble peuvent subir tant des efforts de compression que des efforts de traction. Pour compenser les efforts de traction agissant sur les pièces d'assemblage dudit ensemble, un élément élastique sous forme d'un joint conique est placé entre l'ensemble d'éléments statoriques et le couvercle situé du côté de la chambre d'aspiration (voir, par exemple, le brevet n 3.801.217 délivré le 2 avril 1974 aux Etats-Unis d'Amérique, classe F 04 d). Les deux couvercles du corps et l'élément élastique sous forme de joint conique augmentent la main d'oeuvre nécessaire à la fabrication et à l'assemblage de la pompe. En outre, la présence des deux couvercles impose de préveir deux joints d'étanchéité disposés entre chaque couvercle et le corps, ce qui abaisse la fiabilité d'utilisation de la pompe. On connaît également un compresseur centrifuge multiétagé comprenant un corps avec une chambre d'aspiration et une chambre de refoulement. Le corps est constitué par une partie cylindrique et une paroi en bout coulées d'une seule pièce. La paroi en bout coulée d'une seule pièce avec la partie cylindrique se situe du côté de la chambre de refoulement. C6té chambre d'aspiration, le corps est fermé par un couvercle. Dans le corps sont disposés un ensemble d'éléments statoriques et un rotor constitué par un arbre sur lequel sont emmanchées des roues mobiles et un piston d'équilibrage. L'ensemble d'éléments statoriques se compose de membranes, de diffuseurs et d'un aubage de retour. Dans un orifice de la paroi en bout du corps sont logés la cage du joint d'étanchéité labyrinthe du piston d'équilibrage et l'un des paliers d'appui du rotor, l'autre palier d'appui du rotor étant logé dans le couvercle du corps (voir le prospectus de la société "Nuovo Pignone" PROM 398/II Artigraf - Firenze 3-82). Ce compresseur e'st relativement difficile à assembler du fait que lors de la mise en place, dans le corps du compresseur, de l'ensemble assemblé au rotor, le piston d'équilibrage doit s'engager avec un jeu minime dans la cage du joint d'étanchéité labyrinthe du piston d'équi- librage, laquelle est logée dans la paroi en bout du corps de compresseur; cela impose l'utilisation de moyens d'assemblage (de montage) relativement compliqués. On s'est donc proposé de mettre au point un compres- seur dans lequel le couvercle et le diaphragme disposé au voisinage de celui-ci seraient réalisés de manière à faciliter l'assemblage et à élever la fiabilité d'exploitation du compresseur. Le problème ainsi posé est résolu du fait que le compresseur centrifuge, dans le corps duquel, fermé d'un côté par un couvercle et comprenant une chambre d'aspiration et une chambre de refoulement, sont montés au moins un étage de compression comportant un ensemble d'éléments statoriques comprenant des diaphragmes, un diffuseur et un aubage directeur de retour assemblés rigidement entre eux, et un rotor, est caractérisé, suivant l'invention, en ce que le couvercle est disposé du côté de la chambre de refoulement, et que celui des diaphragmes de l'ensemble d'éléments statoriques qui est situé du côté dudit couvercle est élastique et est rigidement fixé à celui-ci. Il est avantageux que l'un des diaphragmes de l'ensemble d'éléments statoriques prenne axialement appui sur le corps. Le compresseur centrifuge réalisé en conformité avec la présente invention permet de réaliser l'assemblage en utilisant des moyens relativement simples et d'élever sa fiabilité de fonctionnement au cours de son exploitation. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: - la figure 1 raprésente, en coupe longitudinale, un compresseur centrifuge biétagé conforme à l'invention; la figure 2 représente l'ensemble A de la figure 1, à échelle agrandie; la figure 3 représente l'ensemble B de la figure 1, à échelle agrandie; la figure 4 illustre l'introduction du paquet d'éléments statoriques, avec le rotor et le couvercle, dans le corps du compresseur. Dans la description ci-dessous, on va examiner à titre d'exemple un compresseur centrifuge biétagé comprenant un corps 1 (figure 1) avec une chambre d'aspiration 2 et une chambre de refoulement 3, et dans lequel sont logés l'ensemble 4 d'éléments sta- toriques et le rotor 5. Le corps est fermé par un couver- cle 6 se trouvant du côté de la chambre de refoulement 3. Le corps 1 est constitué par une partie cylindrique 7 et une paroi en bout 8 coulées d'une seule pièce. La paroi en bout 8 se situe du côté de la chambre d'aspiration 2. Un palier d'appui 9 est logé dans la paroi en bout 8. L'autre palier d'appui 10 est monté dans le couvercle 6. Le couvercle 6 est réuni au'corps 1 par des goujons 11 disposés régulièrement suivant une circonférence. L'ensemble 4 d'éléments statoriques comprend les diffuseurs 12, 13, l'aubage directeur de retour 14 et les diaphragmes 15, 16, 17 et 18. Tous ces éléments de l'ensemble 4 sont réunis entre eux en un ensemble de montage unique au moyen de pièces de fixation appropriées. Le diaphragme 18 voisin du couvercle 6 est assemblé rigidement à celui-ci par tout moyen approprié. Dans l'ensemble décrit, le diaphragme 18 forme avec le couvercle 6 du corps 1 un bloc unique, notamment par soudage électrique. Le diaphragme 18 est assemblé rigidement au diffuseur 13 au voisinage de son diamètre extérieur. Il se trouve en contact avec le diffuseur 13 suivant ledit diamètre extérieur.Au voisinage de son diamètre intérieur, le diaphragme 18 est assemblé au couvercle 6 du corps 1. Grâce à cet assemblage, le diaphragme 18 se présente sous forme d'une plaque circulaire pleine jouant le rôle d'un amortisseur élastique à effet axial. Le rotor 5 comprend un arbre 19 sur lequel sont montés des roues mobiles 20, 21, un piston d'équilibrage 22 et un disque de butée 23. La roue 20 est assemblée à l'arbre 19 par jonction conique assurant un emmanchement et un enlèvement faciles de la roue 20. Les roues mobiles 20 et 21 sont dotées de disques de recouvrement 24 et 25, respectivement. Le compresseur centrifuge comprend également les joints d'étanchéité labyrinthes 26, 27 des disques de recouvrement 24, 25, le joint d'étanchéité labyrinthe intermédiaire 28 de l'arbre 19, le joint d'étanchéité labyrinthe 29 du piston d'équilibrage 22, et les joints d'étanchéité labyrinthes de sortie 30 de l'arbre 19. Les joints d'étanchéité labyrinthes 26, 27 et 28 sont identiques et sont formés par des languettes 31 et 32 (figure 2) fixées sur le diaphragme 15 (16, 17) et par les surfaces cylindriques 33 et 34 du disque de recouvrement 24 (25) et de l'arbre 19. Les surfaces cylindriques 33 et 34 sont de diamètre différent. Les languettes 31 et 32 forment avec lesdites surfaces cylindriques un petit intervalle radial 35 assurant le fonctionnement des joints d'étanchéité labyrinthes 26, 27, 28 (figure 1). Le rayon de la surface 33 est plus petit que celui de la surface 34 et, de ce fait, les joints d'étanchéité labyrinthes 26, 27, 28 sont étagés, les diamètres des étages allant en diminuant vers la chambre d'aspiration 2 du corps 1. Le piston d'équilibrage 22, monté du c6té de la chambre de refoulement 3 du corps 1, comprend les épaulements de montage 36, 37 (figure 3) et les languettes 38 du joint d'étanchéité labyrinthe 29 (figure 1). Dans le diaphragme 18 est montée la cage 39 du piston d'équilibrage, dont la surface cylindrique 40 (figure 3) forme avec les languettes 38 un petit intervalle radial 41 assurantle fonctionnement du joint d'étanchéité labyrinthe 29. La différence entre le rayon des épaulements 36, 37 et le rayon de la surface cylindre 40 est plus petite que l'intervalle radial 41 existant entre la cage 39 et le diamètre extérieur des languettes 38, ce qui permet de conserver en bon état les languettes 38 lors de l'assemblage du compresseur. On remarque l'existence d'intervalles 42, 43 et 44 entre la roue 20 (figure 1) et le diaphragme 16, la roue 21 et le diaphragme 18, le piston d'équilibrage 22 et le couvercle 6 du corps, respectivement. Pour faciliter l'assemblage, l'intervalle 43 est plus petit que les intervalles 42 et 44, et la distance axiale entre,d'une part, chacune des languettes 31 ou 32 (figure 2), mesurée dans le sens allant vers la chambre d'aspiration 2, et d'autre part, la surface 33 ou 34 correspondante avec laquelle les languettes 31 ou 32 forment un petit intervalle radial 35, est plus petite que l'intervalle axial 43 (figure 1). Le diaphragme 15 de l'ensemble 4 d'éléments statoriques prend axialement appui sur une saillie 45 prévue sur le corps 1. D'autres variantes d'appui axial du diaphragme sur le corps 1 sont possibles; par exemple, le diaphragme 15 peut prendre appui axialement sur la paroi en bout 8 du corps 1. Ainsi, l'ensemble 4 d'éléments statoriques prend appui sur le corps 1 et tous les éléments du stator 4 ne subissent que des efforts de compression. Le compresseur comporte un palier de butée axial 46 prévenant les déplacements axiaux du rotor 5. Le montage du compresseur s'effectue comme suit (figure 4). On monte le palier de butée 10 et la cage 39 du piston d'équilibrage dans le couvercle 6. Puis on introduit verticalement l'arbre 19, sur lequel sont déjà emmanchés la roue mobile 21 et le piston d'équilibrage 22, dans le couvercle 6, en avançant l'arbre jusqu'à ce que la roue 21 vienne buter contre le diaphragme 18 faisant corps avec le couvercle 6. L'arbre 19 glisse axialement dans le palier 10, et l'épaulement 37 du piston d'équilibrage 22, dans la cage 39 de ce dernier. L'épaulement 37 protège les languettes 38 contre l'écrasement. Quand la roue 21 se trouve appliqué contre le diaphragme 18, l'épaulement 37 est déjà sorti de la cage 39 du piston d'équilibrage, et l'épaulement 36 est introduit dans la cage 39 dudit piston. Ensuite, l'arbre 19 étant placé en position verti- cale, on assemble rigidement au diaphragme 18 le diffuseur 13, le diaphragme 17, l'aubage directeur de retour 14, le diaphragme 16 et le diffuseur 12,préalablement assemblés rigidement entre eux. On monte la roue 20 sur l'arbre 19 et on assemble rigidement le diaphragme 15 au diffuseur 12. Dans ces conditions, le risque d'endommage- ment des languettes 31 et 32 par les surfaces 33 et 34 est presque supprimé du fait que la distance axiale entre, d'une part, chacune des languettes, mesurée dans le sens allant vers la chambre d'aspiration, et d'autre part, la surface 33 ou 34 correspondante formant avec-lesdites languettes un petit intervalle radial, est plus petite que l'intervalle axial 43. Ensuite l'assemblage ainsi obtenu est mis en position horizontale, comme représenté sur la figure 4, après quoi l'assemblage du compresseur se poursuit en position horizontale. L'ensemble 4 d'éléments statoriques réuni au couvercle 6 du corps 1 étant en position horizontale, le rotor 5 prend appui par l'épaulement 37 sur la cage 39, et par l'arbre 19, sur le palier 10. L'ensemble 4 d'éléments statoriques assemblé au couvercle 6 et au rotor 5 est logé dans le corps 1. Le diaphragme 15 de 1'ensemble 4 d'éléments statoriques prend appui axialement sur la saillie prévue sur le corps 1. Après fixation du couvercle 6 au corps 1 au moyen des goujons 11, on monte le palier de butée 9 dans le corps i et on met le rotor en position de travail, c'està-dire la position dans laquelle les surfaces 33 passent en dessous des languettes 31, et les surfaces 34, en dessous des languettes 32, en formant l'intervalle radial 35 assurant le fonctionnement des joints d'étanchéité labyrinthes 26, 27 et 28. L'épaulement 36 sort de la cage 39 du piston d'équilibrage. Ensuite on monte les joints d'étanchéité labyrinthes 30, la languette de butée 23, et on fixe le rotor 5 en position de travail au moyen du palier de butée 46. La différence des longueurs de l'ensemble 4 d'éléments statoriques, réuni au couvercle 6, avant et après la mise en place du couvercle dans le corps 1, et la déformation élastique du diaphragme 18 dans le sens axial, assurent le montage à ajustement axial serré de l'ensemble 4 d'éléments statoriques (ceux-ci ne subissant alors que des efforts de compression) et la compensation des déformations thermiques des éléments statoriques pendant le fonctionnement du compresseur. Etant donné que le diaphragme 15 et, par son intermédiaire,tout l'ensemble d'éléments statoriques, prennent appui sur la saillie 45 du corps 1, la différence des pressions du gaz dans la chambre de refoulement 3 et dans la chambre d'aspiration 2 n'engendre dans les éléments statoriques que des efforts de compression axiaux. De ce fait, les pièces de fixation rigide des éléments de l'ensemble 4 entre eux sont exécutées plus légères et ne sont plus soumises aux efforts de traction. Leur fiabilité au cours de l'exploitation du compresseur se trouve ainsi améliorée. RE V E N D I C A T I ON S 1. Compresseur centrifuge, dans le corps (1) duquel, fermé d'un côté par un couvercle (6) et comportant une chambre d'aspiration (2) et une chambre de refoulement (3), est monté au moins un étage de compression comprenant un ensemble (4) d'éléments statoriques comportant des diaphragmes (15, 16, 17, 18), des diffuseurs (12, 13) et un aubage directeur de retour (14) assemblés rigidement entre eux, ainsi qu'un rotor (5), caractérisé en ce que le couvercle (6) est disposé du côté de la chambre de refoulement (3),et que celui (18) des diaphragmes (18) de l'ensemble (4) d'éléments statoriques qui est situé du côté du couvercle (6), est élastique et assemblé rigidement audit couvercle. 2. Compresseur centrifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (15) des diaphragmes de l'ensemble (4) d'éléments statoriques prend axialement appui sur le corps (1).