Brevet FR2596464A1 — publié le 19871002

La présente invention est relative à un compresseur centrifuge du type dans lequel le démontage et le montage du compresseur sont effectués par enlèvement et insertion dans la direction axiale, par rapport à une chambre cylindri5 que de rotor, des pièces constituantes internes, notamment les parois extrêmes pour fermer les extrémités de la paroi de la chambre cylindrique de rotor. On décrira tout d'abord, en référence aux Figs. 2 à 4, des compresseurs de l'art antérieur. Sur la Fig. 2, on a représenté en coupe axiale un compresseur centrifuge du type à quatre étages. Dans cette Figure, la référence numérique 1 désigne une paroi cylindrique de chambre de rotor, la référence 2 désigne un arbre rotatif principal, la référence 3 désigne un orifice d'entrée ou 15 d'admission, la référence 4 désigne un orifice de sortie ou de refoulement, la référence 5 désigne une chambre d'entrée qui communique avec l'orifice d'admission 3, la référence 6 désigne un propulseur qui est assujetti fixement autour de l'arbre principal 2, la référence 7 désigne un diffuseur, la 20 référence 8 désigne un passage d'écoulement de retour, la référence 9 désigne un piston d'équilibrage assujetti à l'arbre principal 2, du côté de l'orifice de refoulement 4, la référence 10 désigne une chambre d'équilibrage de la force de propulsion, cette chambre étant définie entre le piston d'équi25 librage 9 et une extrémité de la paroi 1 de la chambre de rotor, cette extrémité étant située vers l'extérieur par rapport au piston d'équilibrage 9, la référence 11 désigne une conduite d'équilibrage dont les parties extrêmes opposées sont assujetties fixement à la surface extérieure de la paroi 1 de la chambre de rotor, cette conduite d'équilibrage 11 faisant communiquer la chambre d'équilibrage 10 avec la chambre d'admission 5. De plus, les références numériques 12 et 13 désignent des paliers de poussée. En fonctionnement, le fluide est aspiré dans la 35 chambre d'admission 5 à travers l'orifice d'admission 3, puis il est mis sous pression et accéléré par le propulseur 6 assujetti à l'arbre 2 et, après que l'énergie cinétique a été 15 20 ' 30 convertie en une énergie interne de pression par le diffuseur 7, le fluide est conduit, à travers le passage d'écoulement de retour 8, vers l'entrée du propulseur de l'étage suivant; ensuite, le fluide est mis sous pression et accéléré par ce second propulseur 6, d'une manière similaire, et, après que l'énergie cinétique a été convertie en une énergie interne de pression par le diffuseur suivant 7, le fluide est conduit, à travers le passage suivant 8 d'écoulement de retour, vers l'entrée du propulseur de l'étage suivant. Il en est de même pour les deux étages suivants, après quoi le fluide est finalement délivré à travers l'orifice de refoulement 4. Ensuite, en raison des différences de pressions du fluide qui s'exercent sur les faces opposées des propulseurs 6 des étages respectifs, le rotor, qui comporte l'arbre principal 2 et les propulseurs 6, est sollicité axialement dans le sens allant de l'orifice de refoulement 4 vers l'orifice d'admission 3. Par conséquent, le piston d'équilibrage 9 est assujetti fixement à l'arbre principal 2 du côté de l'orifice de refoulement 4 pour définir une chambre 10 d'équilibrage de la force de propulsion, entre le rotor d'équilibrage 9 et l'extrémité de la paroi 1 de rotor, cette extrémité étant située à l'extérieur par rapport au piston d'équilibrage 9. Par ailleurs, la chambre d'équilibrage 10 et la chambre d'admission 5 communiquent l'une avec l'autre par l'intermédiaire de la conduite d'équilibrage 11 assujettie fixement à la surface extérieure de la paroi 1 de la chambre de rotor pour que la pression régnant dans la chambre d'équilibrage 10 soit voisine de la pression régnant dans la chambre d'admission 5. Ainsi, le rotor, comportantOnotamment l'arbre principal 2, est sollicité dans le sens opposé par la différence de pression entre les faces avant et arrière du piston d'équilibrage 9 pour équilibrer les forces de propulsion agissant sur le rotor, la force résiduelle de propulsion agissant axialement vers la chambre d'admission 5 étant encaissée par les paliers de poussée 12 et 13 pour empêcher le déplacement axial du rotor. Dans un compresseur centrifuge à plusieurs étages fonctionnant à haute pression, ou dans un compresseur centrifuge traitant un gaz combustible, on prévoit, dans le but d'effectuer une inspection, un entretien ou analogue, que le démontage et le montage du compresseur puissent être effec5 tués par enlèvement et insertion dans la direction axiale,par rapport à la chambre cylindrique de rotor, des pièces constituantes internes, notamment les parois extrêmes de la chambre cylindrique de rotor. Un compresseur centrifuge comportant une structure du type à séparation verticale ou radiale,dans 10 lequel les pièces constituantes respectives à monter dans la chambre cylindrique de rotor peuvent être séparées dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal et peuvent être enlevées et insérées dans la direction axiale, est dénommé "compresseur centrifuge du type à barillet",dont deux exemples sont illustrés aux Figs. 3 et 4. Dans le compresseur centrifuge représenté à la Fig. 3, la chambre de rotor est définie par une paroi cylindrique la de chambre de rotor et des parois radiales extrêmes lb et lc fermant les extrémités opposées de la paroi cylindrique la de la chambre de rotor. 20 La chambre d'admission 5 est située du coté intérieur de la paroi extrême lb, la chambre 10 d'équilibrage des forces de propulsion est située entre le piston d'équilibrage 9, qui est assujetti fixement à l'arbre principal 2, et la paroi extrême lc, un orifice de communication lbl est percé axialement 25 dans la paroi extrême lb, un orifice de communication lic1 est percé axialement dans la paroi extrême lc, une extrémité d'une première partie lia de la conduite d'équilibrage est assujettie fixement à la surface extérieure de la paroi extrême lb pour communiquer avec l'orifice lbl, une extrémité d'une troi30 sième partie lic de la conduite d'équilibrage est assujettie fixement à la surface extérieure ae la paroi extrême lc pour communiquer avec l'orifice lcl, des flasques ou collerettes 30a, 30c sont prévus aux extrémités des parties lla, Ilc de conduite opposées aux orifices lb.i lc1 pour être assujettis 35 de manière séparable, par des boulons 31, à des flasques ou collerettes 32 prévus aux extréïimts opposées d'une deuxième partie llb de conduite d'équilibrage. Ainsi, la chambre d'é- quilibrage 10 et la chambre d'admission 5 sont en communication l'une avec l'autre par le trajet: orifice de communication lcl, première partie deconduite 11c, deuxième partie de conduite 11b, première partie de conduite lla et orifice de communication lb1. Lors du démontage, la seconde partie de conduite llb est séparée des première et troisième parties de conduite lla, 11c, puis les parois extrêmes lb, lc et les parties constituantes intérieures (non représentées sur la Fig. 3), sont extraites axialement (vers la gauche et vers 10 la droite dans cet exemple) par rapport à l'intérieur de la paroi cylindrique la de la chambre de rotor. Une fois que l'inspection ou analogue a été effectuée, les parties constituantes intérieures et les parois extrêmes lb et lc sont insérées dans la paroi cylindrique la de la chambre de rotor 15 dans la direction axiale (vers la droite et vers la gauche) pour le remontage. Dans le compresseur centrifuge représenté à la Fig. 4, la chambre de rotor est définie par la paroi cylindrique la de la chambre de rotor et les parois extrêmes radiales lb et lc qui ferment les extrémités axiales opposées de la paroi cylindrique la. La chambre d'admission 5 est située l'intérieur par rapport à la paroi extrême lb, la chambre d'équilibrage 10 est située entre le piston d'équilibrage 9 et l'autre paroi extrême lc, l'orifice de communication lc 25 est percé sensiblement axialement dans la paroi extrême lc, âne extrémité d'une première partie lla de conduite d'équilibrage est assujettie fixement à la paroi de l'orifice d'admission 3, qui présente à cet effet un orifice de communication 3a, une extrémité de la troisième partie l1c de condui30 te d'équilibrage est assujettie fixement à la surface extérieure de la paroi extrême lc en communiquant avec l'orifice lcl, les flasques ou collerettes 32 sont prévus aux extrémités opposées de la deuxième partie lib de la conduite d'équilibrage et sont assujettis de manière séparable, au 35 moyen de boulons 31, aux flasques ou collerettes 30a, 30c prévus aux extrémités des parties respectives lla, lie de conduite d'équilibrage, de sorte que la chambre 10 d'equilibrage des forces de propulsion est en communication avec la chambre d'admission 5 par le trajet: orifice lcl, troisième partie de conduite llc, deuxième partie de conduite llb, première partie de conduite lla et orifice d'admission 3. Pour le démontage, la deuxième partie de conduite llb est séparée 5 des première et troisième parties de conduite d'équilibrage lla et 11c, et les parois extrêmes lb et lc, de même que les parties constituantes intérieures, sont extraites en direction axiale (vers la gauche dans l'exemple) par rapport à l'intérieur de la paroi cylindrique la de la chambre de rotor. 10 Une fois que l'inspection ou analogue a été effectuée, la paroi extrême lc, les pièces constituantes intérieures et la paroi extrême lb sont insérées en direction axiale (vers la droite) dans la chambre cylindrique de rotor pour être assemblées. Dans les compresseurs centrifuges de l'art antérieur, représentés aux Figs. 2 à 4 et décrits ci-dessus, il est nécessaire, lors du démontage et du montage du compresseur, de séparer et de mettre en place la deuxième partie llb de conduite d'équilibrage, mais celle-ci est de dimensions impor20 tantes et de poids élevé, de sorte qu'elle est difficile à manipuler. De plus, il est nécessaire de desserrer puis de reserrer les boulons pour le serrage des flasques ou collerettes prévus aux extrémités opposées de la deuxième partie de conduite 11b, par rapport aux flasques ou collerettes pré25 vus sur les extrémités adjacentes des parties de conduites lla et lic; par conséquent, les opérations de démontage et de montage pour un compresseur centrifuge sont complexes et fastidieuses et, ainsi, les opérations, le nombre de phases opératoires et le prix nécessaires pour le démontage et le 30 montage sont importants. De plus, du fait que la partie de conduite Ilb de grandes dimensions doit être démontée et remontée, il se présente l'inconvénient qu'un espace de travail important est nécessaire pour le démontage et le remontage. L'invention a pour but de fournir un compresseur cen35 trifuge qui ne nécessite, pour son montage et son démontage,qu' un temps de travail, un nombre de phases opératoires, un espace de travail et un prix réduits. A cet effet, selon une caractéristique de l'invention, il est prévu un compresseur centrifuge du type dans lequel le démontage et le montage sont effectués par enlèvement et par insertion dans la direction axiale, par rapport à la chambre cylindrique de rotor, des parties constituantes, notamment les parois extrêmes de fermeture des extrémités de la paroi cylindrique de la chambre de rotor, caractérisé en ce qu'un premier orifice de communication situé du côté de la chambre d'admission et communiquant avec ladite chambre 10 d'admission qui est ménagée dans la chambre cylindrique de rotor et un second orifice de communication situé du côté de la chambre d'équilibrage des forces de propulsion et communiquant avec ladite chambre d'équilibrage qui est ménagée dans ladite chambre cylindrique de rotor, sont prévus dans 15 les pièces constituantes intérieures et/ou dans la paroi de la chambre cylindrique de rotor, et en ce que le premier et le second orifices de communication sont reliés l'un à l'autre par une conduite d'équilibrage qui est montée sur la surface extérieure de la paroi de la chambre cylindrique de 20 rotor. I - 25 35 Dans le compresseur centrifuge selon la présente invention, grâce à l'agencement ci-dessus des deux orifices et de la conduite d'équilibrage, cette dernière n'est pas montée sur les parois extrêmes de fermeture de la chambre cylindrique de rotor, de sorte que, lors du démontage et du montage, il n'est pas nécessaire de manipuler une conduite de grandes dimensions, ce qui permet une réduction du temps de travail, du nombre de phases opératoires, de l'espace de travail nécessaire et du coût. Ces buts, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels: Fig. 1 est une coupe longitudinale montrant un compresseur centrifuge selon un mode de réalisation préféré de l'invention; Fig. 2 est une coupe longitudinale schématique montrant un exemple de compresseur centrifuge de l'art anté- rieur décrit ci-dessus, et Figs. 3 et 4 sont respectivement des coupes longitudinales montrant deux exemples, décrits ci-dessus, du compresseur centrifuge de l'art antérieur. On décrira maintenant, en référence à la Fig. 1, le compresseur centrifuge selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Dans cette Figure, la référence la désigne la paroi de la chambre cylindrique de rotor, les références lb et lc 10 désignent les parois extrêmes de fermeture des extrémités opposées de la paroi la de la chambre cylindrique de rotor, la référence 2 désigne un arbre rotatif principal, la référence 3 désigne un orifice d'entrée ou d'admission, la référence 4 désigne un orifice de sortie ou de refoulement, la référence 15 5 désigne une chambre d'admission communiquant avec l'orifice d'admission 3, la référence 6 désigne des propulseurs assujettis fixement autour de l'arbre principal 2, la référence 7 désigne un diffuseur, la référence 8 désigne un passage d'écoulement de retour, la référence 9 désigne un piston d'é20 quilibrage qui est assujetti fixement à l'arbre principal 2 du côté de l'orifice de refoulement 4, la référence 10 désigne une chambre d'équilibrage des forces de propulsion qui est formée entre le piston d'équilibrage 9 et la paroi extrême lc située vers l'extérieur par rapport au piston d'équi25 librage 9, la référence 11 désigne une conduite d'équilibrage, les références 14 et 15 désignent respectivement des flasques ou collerettes qui sont assujettis aux extrémités opposées de la conduite d'équilibrage 11, ces flasques ou collerettes étant fixés de manière séparable à la surface extérieure de la paroi la de la chambre de rotor par des boulons 33. Les références 12 et 13 désignent des paliers de poussée, la référence 16 désigne une pièece constitutive intérieure, la référence 17 désigne un orifice de communication qui est situé du côté de la chambre d'équilibrage 10 et qui 35 est percé dans la paroi extrême ic, la référence 18 désigne un orifice de communication qui est situé du côté de la chambre d'équilibrage 10 et qui est percé dans la paroi cyindrique la pour conmuniquer avec! orifice 17 et avec la conl uite 11. La référence 21 désigne un joint qui est disposé autour de la jonction entre les orifices 17 et 18, à la liaison entre la paroi extrême lc et la paroi cylindrique la. Les orifices 17 et 18 constituent ainsi un orifice unique qui fait communiquer la chambre d'équilibrage 10 avec la conduite d'équilibrage 11. De l'autre côté du compresseur, un orifice 19 est pratiqué radialement dans la paroi cylindrique la pour faire communiquer la conduite d'équilibrage I1l avec un orifice radial 20 qui est ménagé dans la pièce constituante in10 térieure 16 et qui communique avec la chambre d'admission 5. Les orifices 19 et 20 costituent ainsi un orifice qui fait communiquer la chambre d'admission 5 avec la conduite d'équilibrage 11. On décrira maintenant-le fonctionnement du compres15 seur centrifuge décrit ci-dessus. Le fluide est aspiré dans la chambre d'admission 5 à travers l'orifice d'admission 3, puis il est mis sous pression et accéléré par le premier propulseur 6 fixé sur l'arbre principal 2 et, après que l'énergie cinétique a été convertie en énergie interne de pression 20 par le diffuseur 7, il est conduit, à travers le passage d'écoulement de retour 8, vers l'entrée du propulseur 6 suivant qui, à nouveau, le met sous pression et l'accélère de manière similaire et, après que l'énergie cinétique a été convertie en énergie interne de pression par le diffuseur suivant 7, le fluide est conduit, à travers le passage suivant 8 d'écoulement de retour, vers l'entrée du propulseur suivant, et ainsi de suite. Finalement, le fluide est délivré par l'orifice de refoulement 4. A cet instant, en raison de la différence des pressions de fluide qui s'exercent sur 30 les faces opposées des propulseurs 6 dans les divers étages, le rotor, qui comporte notamment l'arbre principal 2, est sollicité axialement dans le sens qui va de l'orifice d'échappement 4 vers l'orifice d'admission 3. Toutefois, la chambre d'équilibrage 10 qui est située derrière le piston 9 35 et la chambre d'admission 5 sont en communication l'une avec l'autre par le trajet: orifices 17 et 18, conduite d'équilibrage 11 et orifices 19 et 20, d'o il résulte que la pression régnant dans la chambre d'équilibrage 10 devient sensú- blement voisine de la pression régnant dans la chambre d'admission 5, ce qui permet au rotor d'être sollicité dans le sens opposé grâce à la différence de pressions qui s'exercent sur les faces avant et arrière du piston d'équilibrage 9 pour annuler sensiblement la force axiale de propulsion qui s'exerce sur le rotor. La force axiale résiduelle de propulsion qui s'exerce sur le rotor dans le sens allant vers la chambre d'admission 5 est encaissée par les paliers de poussée 12 et 13, ce qui empêche que le rotor ne se déplace axia10 lement. Quand le compresseur est démonté, pour une inspection ou analogue, les parois extrêmes lb et lc, la pièce constituante intérieure 16 et autres sont extraites axialement(vers la gauche dans le mode de réalisation représenté) par rapport 15 à l'intérieur de la paroi la de la chambre cylindrique de rotor. A l'inverse, pour le remontage, les pièces cidessus sont introduites à l'intérieur de la paroi la dans la direction axiale allant vers la droite. Lors du démontage et du montage, la conduite d'équilibrage 11 est laissée à l'état 20 monté sur la surface extérieure de la paroi la. Ainsi, cette conduite d'équilibrage n'est montée sur aucune des parois extrêmes de fermeture de la chambre et, ainsi, il n'est pas nécessaire de monter, de démonter et de manipuler une conduite d'équilibrage de grandes dimensions, ce qui permet une 25 réduction du temps de travail, du nombre de phases opératoires, de l'espace de travail nécessaire et du coût. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation, non plus qu'au mode d'application, qui ont été décrits; on pourrait au contraire concevoir diverses va30 riantes sans sortir pour autant de son cadre. REVEND ICAT ION - 5 10 20 Compresseur centrifuge du type dans lequel le démontage et le montage sont effectués par enlèvement et par insertion dans la direction axiale, par rapport à la chambre cylindrique de rotor, des parties constituantes, notamment les parois extrêmes (lb,lc) de fermeture des extrémités de la paroi cylindrique (la) de la chambre de rotor, caractérisé en ce qu'un premier orifice (19,20) de communication situé du côté de la chambre d'admission (5) et communiquant avec ladite chambre d'admission qui est ménagée dans la chambre cylindrique de rotor et un second orifice (17,18) de communication situé du caté de la chambre (10) d'équilibrage des forces de propulsion et communiquant avec ladite chambre d'équilibrage qui est ménagée dans ladite chambre cylindrique de rotor, sont prévus dans les pièces constituantes intérieures (16) et/ou dans la paroi (,la) de la chambre cylindrique de rotor, et en ce que le premier et le second orifices de communication sont reliés l'un à l'autre par une conduite d'équilibrage (11) qui est montée sur la surface extérieure de la paroi (la) de la chambre cylindrique de rotor.