Brevet FR3011046A1 — publié le 20150327

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif de com- presseurs comportant au moins un compresseur axial à un étage et au moins un compresseur radial à un étage, dont les modules côté rotor du ou des étages du compresseur axial et les modules côté rotor du ou des étages du compresseur radial sont appliqués à un arbre commun. Etat de la technique Selon le document DE 10 2009 016 392 Al on connait un dispositif de compresseurs composé d'un compresseur axial et d'un compresseur radial installés l'un derrière l'autre sur un arbre commun. Selon ce document DE 10 2009 016 392 Ai, les modules côté rotor du ou de chaque étage du compresseur axial et les modules côté rotor du ou de chaque étage du compresseur radial sont installés ou fixés sur l'arbre d'entraînement commun. La pression maximale que peut fournir un tel dispositif de compresseurs est limitée dynamiquement par le rotor. Ainsi, la montée en pression est notamment limitée par la fréquence propre, la rigidité et le comportement amortisseur des modules côté rotor du dispositif de compresseurs. Les dispositifs de compresseur connus formés d'un com- presseur axial et d'un compresseur radial installés l'un derrière l'autre sur un arbre d'entraînement commun sont caractérisés en ce que dans la région du compresseur axial et dans celle du compresseur radial, l'arbre d'entraînement a sensiblement le même diamètre. Cela résulte également du dessin du document DE 10 2009 016 392 Al. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispo- sitif de compresseurs permettant d'augmenter la pression sortie par rapport à celle que peuvent fournir les dispositifs connus de compres- seurs. Exposé et avantages de l'invention Partant de cet état de la technique, l'invention a pour ob- jet un dispositif de compresseurs du type défini ci-dessus, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre dans la ré- gion du compresseur axial et le diamètre minimum du siège de roue ra- diale de l'arbre dans la région du compresseur radial est compris entre 1,5 et 3,0. Ainsi, selon l'invention, dans le cas d'un dispositif de compresseurs formé d'un compresseur axial et d'un compresseur radial porté par un arbre commun, le diamètre de cet arbre est augmenté dans la région du compresseur axial et cela de façon que le diamètre maximum de l'arbre dans la région du compresseur axial soit supérieur d'au moins 50% au diamètre minimum du siège de la roue radiale de l'arbre dans la région du compresseur radial. Ainsi, par rapport au dis- positif de compresseurs connu, cela permet d'une part d'augmenter la pression en sortie, et d'autre part de réduire la longueur d'un tel dispositif de compresseurs. De façon préférentielle, le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre dans la région du compresseur axial et le diamètre minimum du siège de la roue radiale dans la région du compresseur axial est compris entre 1,8 et 3,0. Ce rapport des diamètres de l'arbre est particulièrement préférentiel. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide du dessin annexé dans lequel : - la figure unique est une vue en perspective schématique d'un dispo- sitif de compresseurs selon l'invention. Description d'un mode de réalisation La description suivante se rapporte à l'exemple d'un dis- positif de compresseurs comportant un compresseur axial à au moins un étage et un compresseur radial à au moins un étage. La figure 1 est une vue de côté schématique en perspec- tive des modules côté rotor d'un exemple de réalisation du dispositif de compresseurs 1 selon l'invention. Le dispositif de compresseurs 1 com- porte un compresseur axial à plusieurs étages et un compresseur radial 3 à plusieurs étages. Dans l'exemple présenté, le compresseur axial 2 comporte sept étages de compression et le compresseur radial 3 comporte deux étages de compression ; le compresseur axial 2 et le compresseur radial 3 sont installés axialement l'un derrière l'autre sur un arbre commun 4. La figure 1 montre les aubes 5 côté rotor du compres- seur axial 2 ainsi que les roues radiales 6 des étages du compresseur radial 3 sur l'arbre commun 4, installés ou fixés axialement l'un derrière l'autre, c'est-à-dire l'un à côté de l'autre sur l'arbre commun 4. Le dispositif de compresseurs 1 selon l'invention présente un rapport entre le diamètre maximum DA-MAX de l'arbre 4 dans la région du compresseur axial 2 et le diamètre minimum du siège de roue radiale DR-MIN de l'arbre 4 dans la région du compresseur radial 3, qui est compris entre 1,5 et 3,0. Dans l'exemple de réalisation préférentiel de l'invention, le diamètre maximum DA-MAX de l'arbre 4 dans la région du compres- seur axial 2 au niveau du dernier étage du compresseur axial 2 et le diamètre minimum de la roue radiale DR-MIN de l'arbre 4 dans la région du compresseur radial 3 correspondant à la région du premier étage du compresseur radial 3. Comme exposé ci-dessus, ce rapport entre les diamètres DA-MAX et DR-MIN est compris entre 1,5 et 3,0 de sorte que le diamètre DA-MAX de l'arbre 4 dans la région du compresseur axial 2 est supérieur d'au moins 50% au diamètre minimum du siège de la roue radiale DR-MIN de l'arbre 4 dans la région du compresseur radial 3. Selon un développement avantageux de l'invention, le rapport entre le diamètre maximum DA-MAX de l'arbre 4 dans la région du compresseur axial 2 et le diamètre minimum du siège de la roue radiale DR-MIN de l'arbre 4 dans la région du compresseur radial 3 est compris entre 1,8 et 3,0. Selon un premier développement avantageux de l'invention, ce rapport entre le diamètre DA-MAX et le diamètre DR-MIN de l'arbre 4 est compris entre 2,0 et 3,0. Selon un autre développement avantageux de l'invention, ce rapport entre le diamètre DA-MAX et le diamètre DR-MIN de l'arbre 4 est compris entre 1,8 et 2,5. Selon un autre développement avantageux de l'invention, le rapport entre le diamètre DA-MAX et le diamètre DR-MIN de l'arbre 4 est compris entre 2,0 et 2,5. Ainsi, pour un rapport entre le diamètre maximum de l'arbre 4 dans la région du compresseur axial 2 et le diamètre minimum du siège de la roue radiale de l'arbre 4 dans la région du compresseur radial 3 se situe dans les plages ci-dessus, le dispositif de compresseurs pourra fournir une pression plus que doublée par rapport à celle des dispositifs de compresseurs connus selon l'état de la technique. Selon un autre développement avantageux du dispositif de compresseurs 1, la longueur globale du dispositif de compresseurs 1 est raccourcie. En particulier, dans la région du compresseur axial 2 on peut réduire le nombre d'étages de compression pour fournir la pression voulue. Le dispositif de compresseurs selon la présente invention est de préférence un dispositif de compresseurs appelé montage dos à dos dans lequel le dernier étage du compresseur axial 2 est à côté du dernier étage du compresseur radial 3. Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, cela signifie que le fluide à compresser traverse d'abord le compresseur axial 2 de la gauche vers la droite puis partant de cette pression intermédiaire réalisée par le compresseur axial 2, le fluide passe par un échangeur pour être refroidi et ensuite traverser le compresseur radial 3 de la droite vers la gauche. Il convient de remarquer que le nombre d'étages du com- presseur axial 2 et celui du compresseur radial 3 est un nombre choisi de manière appropriée.25 REVENDICATIONS1°) Dispositif de compresseurs (1) comportant au moins un compresseur axial à un étage (2) et au moins un compresseur radial à un étage (3), dont les modules côté rotor du ou des étages du compresseur axial et les modules côté rotor du ou des étages du compresseur radial sont appliqués à un arbre commun (4), dispositif caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre (4) dans la région du compresseur axial (2) et le diamètre minimum du siège de roue radiale de l'arbre (4) dans la région du com- presseur radial (3) est compris entre 1,5 et 3,0. 2°) Dispositif de compresseurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre (4) dans la région du compresseur axial (2) et le diamètre minimum du siège de la roue ra- diale de l'arbre (4) dans la région du compresseur radial (3) est compris entre 1,8 et 3,0. 3°) Dispositif de compresseurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre (4) dans la région du compresseur axial (2) et le diamètre minimum du siège de la roue radiale de l'arbre (4) dans la région du compresseur radial (3) est compris entre 2,0 et 3,0. 4°) Dispositif de compresseurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre maximum de l'arbre (4) dans la région du compresseur axial (2) et le diamètre minimum du siège de la roue ra- diale de l'arbre (4) dans la région du compresseur radial (3) est compris entre 1,8 et 2,5. 5°) Dispositif de compresseurs selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce quele rapport entre le diamètre maximum de l'arbre (4) dans la région du compresseur axial (2) et le diamètre minimum du siège de la roue radiale de l'arbre (4) dans la région du compresseur radial (3) est compris entre 2,0 et 2,5. 10