Brevet FR2915250A3 — publié le 20081024

FR 2915250 A3 20081024 FR 0754637 A 20070423 CONDUIT D'ENTREE D'UN COMPRESSEUR, DESTINE A LIMITER LE PHENOMENE DE POMPAGE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte aux compresseurs destinés à alimenter en gaz des machines, et en particulier ceux destinés à alimenter en combustible des moteurs à combustion interne, qui fonctionnent avec de l'essence, avec du gazole ou des gaz, mais étant nécessairement suralimentés. On pense, par exemple, aux turbocompresseurs centrifuges. ART ANTÉRIEUR ET PROBLEME POSE Dans les installations utilisant un assemblage compresseur/moteur, du type mentionné ci-dessus, on rencontre une limitation de leur efficacité due aux phénomènes de pompage du compresseur. En effet, le pompage est un phénomène fondamental propre aux compresseurs dynamiques, qui sont caractérisés par le fait que la compression est obtenue par un échangeur d'énergie dans le gaz mis en mouvement dans des organes fonctionnels, tels que des rangées d'ailettes. Les compresseurs axiaux et centrifuges appartiennent à cette catégorie de turbomachines. Le pompage se produit, notamment, lors de la fourniture de petits débits, et est un phénomène qui peut s'apparenter au décrochage d'un avion ou d'une aile d'un avion, lorsque celui-ci évolue avec une incidence élevée, perdant ainsi sa portance. Dans les turbomachines, le décrochage aérodynamique ne permet plus de pousser le gaz. Le compresseur est alors connecté à deux milieux de pression différents, constitués, d'une part, par la machine à alimenter en gaz à haute pression qui se vide alors dans le compresseur et dans le milieu à basse pression d'où provient le gaz à comprimer. En conséquence, il se produit un contre-courant par rapport au sens du flux voulu par l'utilisation du compresseur. Le pompage est donc une instabilité aérodynamique du compresseur dans son environnement amont et aval, lors d'un fonctionnement à petit débit. Bien entendu, quand le réseau de refoulement aval s'est suffisamment vidé dans l'aspiration, le compresseur retrouve de nouvelles conditions de fonctionnement lui permettant de rétablir le débit dans la bonne direction, jusqu'à ce qu'un nouveau cycle d'instabilité se reproduise. Ces fluctuations de débit portent le nom de "pompage", en raison de la nature de ce phénomène oscillatoire, qui s'apparente, à première vue, à l'instabilité d'une boucle de régulation. Il s'avère donc nécessaire d'utiliser des moyens spécifiques pour se protéger contre de tels phénomènes de pompage, dans le but de préserver les performances de machines susceptibles de subir un tel phénomène. Les conduits et dispositifs, généralement utilisés dans les lignes d'admission et/ou d'échappement de machines, telles que des moteurs à combustion interne, ont généralement des formes, soit cylindriques, c'est-à-dire de section constante le long de leur fibre moyenne, soit coniques, c'est-à-dire de section évoluant de manière linéaire le long de la fibre moyenne. Elles sont donc divergentes ou convergentes. D'autres part, par la demande de brevet français 2 683 388, on connaît un circuit d'admission pour moteur à combustion interne, qui utilise, en amont du moteur, une partie de la canalisation constituée d'un joint souple faisant la jonction entre deux parties de cette canalisation d'admission. Un tel joint constitue donc un filtre qui permet d'interdire la propagation de vibrations du moteur vers le collecteur. Toutefois, aucune performance ni efficacité n'a été constatée vis-à-vis du phénomène de pompage. Le but de l'invention est donc de remédier 15 à ce problème de pompage, en proposant des moyens permettant de minimiser un tel phénomène. EXPOSÉ DE L'INVENTION A cet effet, l'objet principal de l'invention est un conduit d'entrée de compresseur 20 destiné à limiter le phénomène de pompage dans ce dernier. Selon l'invention, ce conduit affecte une forme biconique, c'est-à-dire possédant successivement un divergent suivi aussitôt d'un convergent dans le 25 sens normal de l'écoulement des gaz, lors de son utilisation. Dans une réalisation principale, l'angle de conicité du divergent est un peu plus important que l'angle de conicité du convergent. 30 Dans l'utilisation préférentielle d'un tel conduit de sortie destiné à être placé juste en amont d'un compresseur ayant une entrée de gaz convergent d'un angle déterminé, le diamètre de sortie du convergent du conduit d'entrée selon l'invention et son angle de conicité correspondent à ceux de l'entrée du compresseur. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La description d'une réalisation de l'invention est illustrée par une figure unique représentant, en coupe, le conduit selon l'invention placé juste en amont du compresseur destiné à alimenter ou suralimenter un moteur à combustion interne. Un conduit d'entrée 10 selon l'invention est placé à l'entrée d'un compresseur 12 destiné à alimenter un moteur à combustion interne placé à la sortie de ce compresseur 12. On a représenté une entrée d'air 1, suivie d'un filtre 2, lui-même suivi d'une canalisation d'entrée 4 équipée d'un éventuel débitmètre 3. La canalisation 4 débouche dans le conduit d'entrée 10 et a un diamètre égal à celui de l'entrée de la première partie du conduit d'entrée 10 qui est conique, divergente, c'est-à-dire l'entrée d'un divergent 10B. Ce divergent 10B a donc une section linéairement croissante d'un angle aD. La deuxième partie du conduit d'entrée 10 est constituée d'un convergent 10C dont le diamètre d'entrée est égal au diamètre de sortie du divergent 10B. L'angle aC de la conicité de ce convergent est, de préférence, inférieure à celui aC du divergent. On peut ainsi choisir les deux angles respectifs de divergent et de convergent, tels que aD = 20 et aC La sortie du divergent 10D possède un diamètre égal à l'entrée du compresseur 12. Il est avantageux que celui-ci possède une canalisation d'entrée 10E ayant également une conicité convergente comme celle du divergent 10D pour prolonger le phénomène de convergence. La longueur du conduit d'entrée 10 biconique est d'environ 250 mm. Son volume est, dans la réalisation représentée ici, d'environ 1,5 litre. Ces dimensions sont données à titre indicatif, mais elles doivent être adaptées aux différents types de moteurs, aux différents diamètres des conduits et notamment aux diamètres d'entrée des compresseurs utilisés. En jouant sur les deux angles aD et aC, de même que sur les longueurs respectives du divergent 10D et du convergent 10C, il est possible de s'adapter à différents types de propulsion. Toutefois, ces deux angles aD et aC doivent être choisis relativement faibles pour limiter au maximum les pertes de charge de l'ensemble du conduit, générées par l'écoulement, pendant le fonctionnement du moteur. Néanmoins, ils doivent être suffisamment important pour avoir un volume suffisant permettant d'amortir les fluctuations de pression du phénomène de pompage. Sur cette figure unique, le conduit d'entrée 10 biconique a été placé juste à l'entrée 12E du compresseur 12. Il est également possible de les placer plus en amont sur la canalisation 4 pour des raisons d'implantation, par exemple à proximité du filtre à air 2. Différents types deconduits d'entrée biconiques peuvent être réalisés en acier, en aluminium, en fonte, voire en matière plastique ou avec toute autre matière moteur à combustion son carburant. On note coniques de pentescompatible avec l'utilisation du interne concerné et notamment de que la présence de deux parties opposées, c'est-à-dire divergentes 15 complexe d'un moulage en une pièce de ce type de conduit d'entrée. Il est alors envisageable de fabriquer ce conduit d'entrée en deux parties, puis de les assembler par soudure, thermosoudure ou tout autre moyen d'assemblage. La biconicité du conduit d'entrée 10 permet de créer un volume des dimensions suffisantes pour amortir les pulsations générées par l'association du moteur et de son compresseur, mais en amont de ces derniers. et convergentes, peuvent rendre démoulage, lors de la fabrication par REVENDICATIONS 1. Conduit d'entrée (10) pour compresseur (12), le conduit d'entrée (10) étant destiné à limiter 5 le phénomène de pompage, caractérisé en ce qu'il a une forme biconique, c'est-à-dire qu'il est constitué successivement d'un divergent (10D) suivi immédiatement d'un convergent (10C), dans le sens normal de 10 l'écoulement des gaz, lors de l'utilisation de l'ensemble. 2. Conduit d'entrée selon la revendication 1, caractérisé en ce que la conicité aD du divergent (10D) est légèrement supérieure à la conicité aC du 15 convergent (10C). 3. Conduit d'entrée selon la revendication 1, utilisé en amont d'un compresseur (12) possédant une entrée (12E) elle-même convergente d'un angle déterminé de conicité, caractérisé en ce que l'angle de conicité 20 aC du convergent (10C) est égal à celui de l'entrée (12E) du compresseur (12).