Brevet FR3012539A1 — publié le 20150501

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un compresseur radial comportant au moins un étage de compression dans lequel : - cet étage ou chaque étage de compression comporte une roue de compresseur avec de multiples aubes mobiles sur le côté rotor et qui sont disposées dans un canal d'écoulement de l'étage de compresseur respectif, le canal d'écoulement de l'étage de compresseur respectif étant délimité par un contour de moyeu et un contour de boîtier ou con- tour de disque de couverture, et - chaque ailette mobile ayant un bord d'attaque et un bord de fuite. Etat de la technique Le document DE 10 2009 019 061 A1, décrit la structure de base d'un compresseur radial ayant plusieurs étages. Chaque étage de compresseur comporte une roue de compresseur avec de multiples aubes mobiles, côté rotor, dans le canal d'écoulement de l'étage de compresseur respectif. Le canal d'écoulement de l'étage de compresseur respectif est lié au contour de moyeu et au contour de boîtier ou au contour de disque de couverture. Chaque ailette mobile a un bord d'attaque et un bord de fuite. Selon cet état de la technique, le contour de moyeu du canal d'écoulement respectif de chaque étage de compresseur a une courbure concave continue et le contour de boîtier ou contour de disque de couverture du canal d'écoulement respectif de chaque étage de compresseur a une forme convexe continue. But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour objet de développer un nouveau type de compresseur radial plus efficace. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un compresseur radial du type défini ci-dessus caractérisé en ce que dans la région d'au moins un étage de compresseur sur le contour du moyeu du canal d'écoulement respectif, initialement la courbure change d'une première courbure concave en une courbure convexe suivie d'un changement de courbure passant de la courbure convexe à une seconde courbure con- cave et/ou le contour du boîtier ou contour de disque de couverture du canal d'écoulement respectif a initialement un changement de courbure passant d'une première courbure convexe à une courbure concave suivie d'un changement de courbure passant de la courbure concave à une seconde courbure convexe. En d'autres termes, dans la région d'au moins un étage de compression le compresseur radial a initialement un changement de courbure du contour du moyeu du canal d'écoulement respectif passant d'une première courbure concave à une courbure convexe suivie par un changement de courbure passant de la courbure convexe à une seconde courbure concave et/ou le contour du boîtier ou contour du disque de couverture du canal d'écoulement respectif a initialement un changement de courbure passant d'une première courbure convexe en une courbure concave suivie par un changement de courbure passant de la courbure concave à une seconde courbure convexe. Le changement de courbure convexe et de courbure concave sur le contour du moyeu, permet d'égaliser la charge appliquée à l'aube mobile. La courbure concave et le changement de courbure ci-dessus du contour de boîtier ou du contour de disque de couverture, permettent d'égaliser de la même manière la charge appliquée à l'aube ou ailette mobile. Cette égalisation de la charge appliquée à l'aube ou ailette mobile réduit le risque de séparation du flux et permet de conserver le rendement de la plage utile ou d'améliorer celui-ci. Selon un développement avantageux, les conditions sui- vantes s'appliquent au contour de moyeu du canal d'écoulement respec- tif : 0,05 Selon une autre caractéristique avantageuse, la variation de courbure du contour de moyeu du canal d'écoulement respectif passant de la première courbure concave à la courbure convexe se situe dans une plage comprise entre 10,0 % et 60,0 % de la longueur du contour de moyeu en projection méridionale, le contour de moyeu du canal d'écoulement respectif présente un changement de courbure passant de la courbure convexe à la courbure concave dans une plage comprise entre 15,0 `)/0 et 75,0 `)/0 de la longueur du contour de moyeu en projection méridionale. Sur le contour de boîtier ou contour de disque de couver- ture du canal d'écoulement respectif, le changement de courbure pas- sant de la première courbure convexe à la courbure concave se situe dans une plage comprise entre 0,0 % et 25 % de la longueur du contour de boîtier ou contour de disque de couverture en projection méridionale, le contour de boîtier ou contour de disque de couverture du canal d'écoulement respectif présentant une variation de courbure entre la courbure concave et la seconde courbure convexe située dans une plage comprise entre 10,0 `)/0 et 60,0 `)/0 du contour de boîtier ou contour du disque de couverture en projection méridionale. Ce positionnement du changement de courbure sur le contour de moyeu et le contour de boîtier ainsi que le contour de disque de couverture sont des modifications choisies de préférence pour égaliser la charge appliquée à l'aube mobile. Selon un autre développement avantageux, au moins deux et de préférence au moins trois et d'une manière particulièrement préférentielle, au moins quatre et d'une manière très préférentielle, toutes les conditions suivantes s'appliquent à la région de l'étage de compression comme suit : 0,15 Ces paramètres de conception de l'étage de compresseur respectif sont choisis de manière préférentielle pour égaliser la charge appliquée à l'aube mobile. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue de détail d'un compresseur radial selon l'invention en coupe méridionale servant à expliquer les paramètres de conception du compresseur radial, la figure 2 est une vue de détail de la figure 1 servant à expliquer les paramètres de conception du compresseur radial. Description de modes de réalisation de l'invention La présente invention se rapporte à un compresseur ra- dial ayant au moins un étage de compression. Les figures 1 et 2 montrent le détail d'un compresseur radial selon l'invention vu dans la région de l'étage de compression en coupe méridionale. Le ou chaque étage de compression du compresseur radial selon l'invention comporte une roue de compresseur 10 avec de multiples aubes ou ailettes mobiles 12, côté rotor, installées dans le ca- nal d'écoulement 11 de l'étage de compresseur respectif. Le canal d'écoulement 11 de l'étage de compresseur respectif est fixé par un contour de moyeu 13 au côté rotor et par un contour de boîtier 14 au côté stator ou contour de disque de couverture 14, côté rotor. Chaque ailette mobile 12 a un bord d'entrée ou bord d'attaque 15 et un bord de sortie ou bord de fuite 16. Les figures 1 et 2 montrent différents paramètres de con- ception de l'étage de compression avec notamment le diamètre de moyeu D 1 de la roue de compresseur 10 respective, le diamètre d'embouchure d'aspiration D3 de la roue de compresseur 10, le dia- mètre extérieur D2 de la roue de compresseur 10, la longueur axiale L 1 du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 du canal d'écoulement respectif 11, la longueur axiale L2 du bord de sortie ou bord de fuite 16 des aubes mobiles de la roue de rotor 10 respective et l'angle d'inclinaison a du bord d'attaque 15 des aubes mobiles 12 de la roue de compresseur 10 respective dans la direction radiale de celle-ci. En outre, à la figure 1 les paramètres de l'étage de com- pression 10 sont la première courbure concave R1-N, un rayon de cour- bure convexe R2-N et un second rayon de courbure concave R3-N du contour de moyeu 13 du canal d'écoulement respectif 11. La figure 2 montre un premier rayon de courbure convexe R1-D, un rayon de courbure concave R2-D et un second rayon de courbure convexe R3-D du contour de boîtier ou contour de disque de cou- verture 14 du canal d'écoulement respectif 11 que l'on a appliqués en plus. Selon l'invention, le changement initial de courbure pas- sant de la première courbure concave à une courbure convexe suivie d'un changement de courbure passant de la courbure convexe à une seconde courbure concave est réalisé dans la région d'au moins un premier étage de compresseur sur le contour de moyeu 13 du canal d'écoulement respectif 11, côté rotor, selon la direction de passage de l'écoulement dans le premier canal d'écoulement 11. En variante ou de manière préférentielle, en plus, le changement initial de courbure passant d'une première courbure con- vexe en une courbure concave suivie d'un changement de courbure passant de la courbure concave à une seconde courbure convexe est appliqué au contour de boîtier ou au contour de disque de couverture 14 du canal d'écoulement respectif 11 considéré dans la direction de passage du canal d'écoulement respectif 11. Les variations de courbure ci-dessus du contour de moyeu 13 et/ou du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 permettent d'égaliser la charge appliquée aux aubes mobiles de la roue de rotor 10. L'égalisation de la charge appliquée aux aubes mobiles de la roue de compresseur respec- tive réduit le risque de séparation de flux et permet ainsi d'améliorer la plage de travail tout en conservant la même efficacité ou une efficacité meilleure. Le contour de moyeu 13 du canal d'écoulement respectif 11 correspond à un changement de courbure passant de la première courbure concave vers la courbure convexe avec une variation comprise entre 10,0 `)/0 et 60,0 `)/0 de la longueur L-N du contour de moyeu en projection méridionale, lorsque le contour de moyeu 13 du canal d'écoulement respectif 11 a un changement de courbure passant de la courbure convexe à une seconde courbure concave dans une plage comprise entre 15,0 `)/0 et 75,0 `)/0 de la longueur L-N du contour de moyeu en projection méridionale. La valeur de 0 `)/0 de la longueur L-N du contour de moyeu 13 en projection méridionale se situe en amont du bord d'attaque ou bord d'entrée d'écoulement 15 des aubes mobiles 12 et la valeur de 100 `)/0 de la longueur L-N du contour de moyeu 13 en projection méri- dionale se situe dans la région du bord de sortie d'écoulement ou bord de fuite 15 des aubes mobiles 12 de la roue de compresseur respective. De façon préférentielle, le changement de courbure passant de la première courbure concave à la courbure convexe se situe dans une plage comprise entre 16,0 % et 46,0 % de la longueur du con- tour de moyeu 13 en projection méridionale et le changement de courbure passant de la courbure convexe à la seconde courbure concave se situe dans une plage comprise entre 30,0 % et 65,0 % de la longueur du contour de moyeu en projection méridionale. Ces paramètres de concep- tion sont choisis de préférence en particulier si le canal d'écoulement respectif 11 est lié par un contour de moyeu 13, côté rotor et un contour de disque de couverture 14, côté rotor, c'est-à-dire dans le cas de compresseurs radiaux fermés. Le contour de boîtier ou le contour de disque de couver- ture 14 du canal d'écoulement respectif 11 ont un changement de cour- bure passant de la première courbure convexe à la courbure concave située dans une plage comprise entre 0,0 `)/0 et 25,0 `)/0 de la longueur L-D du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 en projection méridionale, et sur le contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 du canal d'écoulement respectif 11, le changement de courbure passant de la courbure concave à la seconde courbure convexe se situe dans une plage comprise entre 10,0 `)/0 et 60,0 `)/0 de la longueur L-D du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 en projection méridionale. La valeur de 0 `)/0 de la longueur L-D du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 en projection méridionale se situe en amont du bord d'entrée d'écoulement ou bord d'attaque 15 des aubes mobiles 12 et la valeur de 100 `)/0 de la longueur L-D du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 en projection méridio- nale se situent dans la région du bord de sortie d'écoulement ou bord de fuite 15 des aubes mobiles 12 de la roue de compresseur respective. De façon préférentielle, le changement de courbure passant de la première courbure convexe à la courbure concave se situe dans une plage comprise entre 5,0 % et 9,0 % de la longueur du contour de boîtier ou contour de disque de couverture 14 en projection méridionale et le changement de courbure passant de la courbure concave à la seconde courbure convexe se situe dans une plage comprise entre 21,0 `)/0 et 35,0 % de la longueur du contour de boîtier ou contour de disque de couverture en projection méridionale. Ces paramètres de conception sont choisis de préférence pour les compresseurs radiaux fermés. Pour le contour de moyeu 13 du canal d'écoulement res- pectif 11 de la roue de compresseur respective 10, du côté rotor, on a les conditions suivantes : 0,05 REVENDICATIONS1°) Compresseur radial comportant au moins un étage de compression dans lequel : - cet étage ou chaque étage de compression comporte une roue de compresseur (10) avec de multiples aubes mobiles (12) côté rotor et qui sont disposées dans un canal d'écoulement (11) de l'étage de compresseur respectif, le canal d'écoulement (11) de l'étage de compresseur respectif étant délimité par un contour de moyeu (13) et un contour de boîtier ou contour de disque de couverture (14), et chaque ailette mobile (12) ayant un bord d'attaque (15) et un bord de fuite (16), compresseur radial caractérisé en ce que dans la région d'au moins un étage de compresseur sur le contour du moyeu (13) du canal d'écoulement (11) respectif, initialement la cour- bure change d'une première courbure concave en une courbure convexe suivie d'un changement de courbure passant de la courbure convexe à une seconde courbure concave et/ou le contour du boîtier ou contour de disque de couverture (14) du canal d'écoulement respectif (11) a ini- tialement un changement de courbure passant d'une première courbure convexe à une courbure concave suivie d'un changement de courbure passant de la courbure concave à une seconde courbure convexe. 2°) Compresseur radial selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le contour de moyeu (13) du canal d'écoulement respectif (11) pour le premier rayon de courbure concave R 1-N et le second rayon de courbure concave R3-N du canal d'écoulement respectif (11), on a la relation suivante pour le diamètre extérieur D2 de la roue de compresseur (10) qui s'applique dans chaque cas : 0,05