Brevet FR3014963A1 — publié le 20150619

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un compresseur ra- dial ainsi qu'à un montage de compresseurs muni d'un tel compresseur radial. Etat de la technique Le document DE 10 2009 016 392 A 1 décrit un montage de compresseurs formé d'un compresseur axial et d'un compresseur radial montés l'un derrière l'autre sur un arbre commun. Selon ce document DE 10 2009 016 392 A1, les assemblages côté rotor, de chaque étage du compresseur axial et les assemblages côté rotor du ou de chaque étage de compresseur radial sont installés sur un arbre commun ou sont fixés à celui-ci. Selon le document DE 10 2009 016 392 A1, le milieu à comprimer arrive dans la région du compresseur axial ; ensuite il y a compression dans le compresseur axial vers le compresseur radial pour la compression complémentaire. Le milieu à comprimer arrive sur le compresseur radial par un canal d'entrée pour être conduit dans la direction du rotor se trouvant en aval du canal d'entrée. La région du canal d'entrée, des aubes de guidage d'entrée et le canal d'entrée selon le document DE 10 2009 016 392 A 1 est orienté exclusivement dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation du rotor. Le milieu qui traverse le canal d'entrée suit la même direction radiale perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor du compresseur radial. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un nouveau type de compresseur radial ainsi qu'un montage de compresseurs ayant un tel compresseur radial. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un compresseur radial, notamment pour un montage de compresseurs formé d'un compresseur radial et d'un compresseur axial avec un canal d'entrée relié par un contour radial intérieur de moyeu et un contour radial extérieur de carter muni d'aube de guidage d'entrée, le milieu à comprimer arrivant par le canal d'entrée sur un rotor garni d'aubes mobiles, ce compresseur radial étant caractérisé en ce que le canal d'entrée est dirigé en diagonale par rapport à l'axe de rotation du rotor. En d'autres termes, selon l'invention, le canal d'entrée du compresseur radial selon l'invention est orienté en diagonale par rap- port à l'axe de rotation du rotor de sorte que le flux du milieu à com- primer passant dans le canal d'entrée circule en diagonale par rapport à l'axe de rotation du rotor. Cela permet de réduire la longueur axiale du compresseur radial. Malgré la réduction de la longueur du chemin dans la région du canal d'entrée, on améliore les caractéristiques aérother- modynamiques du compresseur radial. Ainsi, avec une réduction au minimum de la perte de charge dans le canal d'entrée, on réalise une arrivée très uniforme sur le rotor. De façon préférentielle, le contour radial intérieur du moyeu du canal d'entrée est courbé de façon continue entre l'origine de celui-ci et son extrémité alors que le contour radial extérieur du carter pour le canal d'entrée, au voisinage de l'origine de celui-ci, comporte un segment droit et au voisinage de son extrémité, un segment courbe. Les extrémités radiales extérieures des bords d'attaque et les extrémités radiales extérieures des bords de fuite des aubes de guidage d'entrée re- joignent chacune de préférence la section droite du contour radial extérieure du carter. Grâce à la forme décrite ci-dessus du contour radial inté- rieur et du contour radial extérieur du carter, on a une configuration particulièrement avantageuse du flux dans la région du canal d'entrée du compresseur radial permettant de réduire au minimum la longueur axiale de celui-ci. En particulier, comme les bords d'attaque et les bords de fuite des aubes de guidage d'entrée rejoignent la section droite du contour radial extérieur du carter, on améliore les caractéristiques aérothermodynamiques du compresseur radial. De façon avantageuse, la section droite du contour radial extérieur du carter fait avec l'axe de rotation du rotor un angle (a) compris entre 42,75° et 71,25°. L'axe d'empilage des aubes de guidage d'entrée fait avec l'axe de rotation du rotor un angle (I) compris entre 33,75° et 56,25°. Grâce à ses deux angles qui peuvent être appliqués soit séparément, soit de préférence en combinaison au compresseur radial, on améliore d'autant les caractéristiques aérothermodynamiques. Suivant une caractéristique avantageuse les relations suivantes s'appliquent à la région du contour radial intérieur du moyeu : 0,383 Selon un autre développement avantageux de l'invention 0,285 Ces relations dans la région du contour radial extérieur du carter améliorent encore plus les caractéristiques aérothermodynamiques du compresseur radial. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de compresseur radial selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une coupe méridienne d'un compresseur radial selon l'invention explicitant les paramètres de conception du compresseur radial, et la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 montrant d'autres paramètres de conception du compresseur radial. Description d'un mode de réalisation L'invention a pour objet un compresseur radial ainsi qu'un montage de compresseurs avec un tel compresseur radial. En particulier, l'invention se rapporte à un montage de compresseur formé d'un compresseur radial et d'un compresseur axial, le compresseur radial et le compresseur axial étant combinés l'un à l'autre sous la forme d'un montage dos à dos. Bien que l'utilisation du compresseur radial selon l'invention dans un montage de compresseur formé d'un com- presseur radial et d'un compresseur axial selon un montage dos à dos constitue une solution préférentielle, l'invention n'est pas limitée à une telle application du compresseur radial. Le milieu à comprimer dans le compresseur axial selon l'invention est fourni à un rotor 11 par un canal d'entrée 10. Le milieu à comprimer est conduit dans le canal d'entrée 10 en direction du rotor 11 du compresseur radial. Les figures 1 et 2 montrent une section méridienne d'un détail d'un compresseur radial selon l'invention dans la région du canal d'entrée 10 et du rotor 11 en aval du canal d'entrée 10 ; le canal d'entrée 10 selon les figures 1 et 2 est défini par un contour ra- dial intérieur 12 du moyeu et un contour radial extérieur 13 du carter, et par les aubes de guidage d'entrée 14. Le rotor 11 est en aval du canal d'entrée 10 et porte des aubes mobiles 15. Selon l'invention, le canal d'entrée 10 est tracé en diago- nal par rapport à l'axe de rotation 16 du rotor 11, c'est-à-dire qu'il est en diagonal par rapport à l'axe de rotation du compresseur radial de sorte que le milieu à comprimer dans le compresseur radial passe par le canal d'entrée 10 dans une direction en diagonale par rapport à l'axe de rotation 16 du rotor 11 du compresseur radial. Comme déjà indiqué ci-dessus, le canal d'entrée 10 est délimité par le contour radial intérieur 12 du moyeu et le contour radial extérieur 13 du carter ; selon les figures 1 et 2, l'origine du contour radial intérieur 12 du moyeu est indiquée par la référence 17 et l'extrémité de celui-ci est indiquée par la référence 18 ; l'origine du contour radial extérieur 13 du carter porte la référence 19 et son extrémité la référence 20. Les extrémités 18 et 20 du contour de moyeu 12 et du contour de carter 13 qui correspondent de préférence à la même position axiale tout en étant écartés l'une de l'autre dans la direction radiale, le canal d'entrée 10 arrive dans la région de l'embouchure d'aspiration 21 du rotor 11. L'origine 17, 19 du contour de moyeu 12 et du contour de carter 13 qui, selon les figures 1 et 2, se situent dans la même position radiale mais sont écartées l'une de l'autre dans la direction axiale, le canal d'entrée 10 débouche dans le connecteur d'aspiration du compresseur radial. Selon d'autres développements de l'invention, le contour radial intérieur 12 du moyeu est courbé en continu entre l'origine 17 et l'extrémité 18 de celui-ci, suivant une forme convexe vers l'extérieur, sans changement de courbure. Le contour radial extérieur 13 du carter au niveau du ca- nal d'entrée 10 a une section linéaire 22 adjacente à l'origine 19 de ce- lui-ci et une section courbe 23 près de l'extrémité 20 du canal. A la transition du milieu à comprimer passant du connecteur d'aspiration du compresseur radial non représenté au canal d'entrée 10, le milieu adjacent au contour radial extérieur 13 du carter est ainsi initialement guidé linéairement et de façon adjacente au con- tour radial intérieur 12 du moyeu suivant un tracé courbe. De plus, en aval, au voisinage de l'extrémité du canal d'entrée 10, le milieu à compresser est guidé suivant un tracé courbe à la fois de façon adjacente au contour radial extérieur 13 du carter et de façon adjacente au contour radial intérieur 12 du moyeu. Les aubes de guidage d'entrée 14 dans le canal d'entrée 10 ont un bord d'attaque 24 et un bord de fuite 25. Le bord d'attaque 25 est toujours en avant du bord de fuite 24. Selon un autre développement avantageux de l'invention, les extrémités radiales extérieures des bords d'attaque 24 et des bords de fuite 25 des aubes de guidage d'entrée 14 arrivent dans la section linéaire 22 du contour radial extérieur 13 du carter. Selon un développement préférentiel représenté aux fi- gures 1 et 2, les bords d'attaque 24 et bords de fuite 25 des aubes de guidage d'entrée 14 font, dans chaque cas, un angle égal à 90° par rap- port à la section droite 22 du contour radial extérieur 13 du carter de sorte que les bords d'attaque 24 et les bords de fuite 25 ne sont pas perpendiculaires à la section droite 22 du contour radial extérieur 13 du carter. De plus, selon le mode de réalisation préférentiel des figures 1 et 2, ni les bords d'attaque 24, ni les bords de fuite 25 des aubes de guidage d'entrée 14 sont d'une part perpendiculaires et d'autre part parallèles à l'axe de rotation 16 du rotor 11. La section droite 22 du contour radial extérieur 13 du carter fait un angle (a) par rapport à l'axe de rotation 16 du rotor 11 ; cet angle est de préférence compris entre 42,75° et 71,25°. De façon préférentielle, l'angle (a) est compris entre 48,45° et 65,55°. D'une manière particulièrement préférentielle, l'angle (a) est compris entre 54,15°et 59,85°. L'axe d'empilage 26 de l'aube de guidage d'entrée 14 fait un angle (() par rapport à l'axe de rotation 16 du rotor 11 qui est de préférence compris entre 33,75° et 56,25°. L'angle (() est de préférence compris entre 38,25° et 51,75° et d'une manière particulièrement préférentielle, cet angle (() est compris entre 42,75° et 47,25°. Dans la région du contour radial intérieur 12 du moyeu on a les relations suivantes 0,383 De façon particulièrement préférentielle, dans la région du contour radial intérieur 12 du moyeu, on a les relations suivantes : 0,485 De façon préférentielle, les relations suivantes s'appliquent à la région du contour radial extérieur 13 du carter : 0,323 REVENDICATIONS1°) Compresseur radial, notamment pour un montage de compresseurs formé d'un compresseur radial et d'un compresseur axial avec un canal d'entrée (10) relié par un contour radial intérieur (12) de moyeu et un contour radial extérieur (13) de carter, muni d'aubes de guidage d'entrée (14), le milieu à compresser arrivant par le canal d'entrée (10) sur un rotor (11) garni d'aubes mobiles (15), compresseur radial caractérisé en ce que le canal d'entrée (10) est dirigé en diagonale par rapport à l'axe de rota- tion (16) du rotor (11). 2°) Compresseur radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour radial intérieur (12) du moyeu du canal d'entrée (10) est courbé de façon continue entre son origine (17) et son extrémité (18). 3°) Compresseur radial selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le contour radial extérieur (13) du carter du canal d'entrée (10) adjacent à l'origine (19) de celui-ci comporte une section droite (22) et à proximité de l'extrémité (20) de celui-ci, une section courbe (23). 4°) Compresseur radial selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités radiales extérieures des bords d'attaque (24) et les extré- mités radiales extérieures des bords de fuite (25) des aubes de guidage d'entrée (14) arrivent chacune dans la section droite (22) du contour radial extérieur (13) du carter. 5°) Compresseur radial selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la section droite (22) du contour radial extérieur (13) du carter forme avec l'axe de rotation (16) du rotor, un angle (a) compris entre 42,75° et 71,25° de préférence un angle (a) compris entre 48,45° et 65,55° etd'une manière particulièrement préférentielle, un angle (a) compris entre 54,15° et 59,85°. 6°) Compresseur radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe d'empilage (26) des aubes de guidage d'entrée (14) fait avec l'axe de rotation (16) du rotor un angle ((3) compris entre 33,75° et 56,25° et de préférence un angle ((3) compris entre 38,25° et 51,75° et d'une manière particulièrement préférentielle, un angle ((3) compris entre 42,75° et 47,25°. 7°) Compresseur radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que les relations suivantes s'appliquent au contour radial intérieur (12) du moyeu : 0,383