CA2296206C - Impulseur diphasique helico-radio-axial avec carenage incurve - Google Patents
Impulseur diphasique helico-radio-axial avec carenage incurve Download PDFInfo
- Publication number
- CA2296206C CA2296206C CA002296206A CA2296206A CA2296206C CA 2296206 C CA2296206 C CA 2296206C CA 002296206 A CA002296206 A CA 002296206A CA 2296206 A CA2296206 A CA 2296206A CA 2296206 C CA2296206 C CA 2296206C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- impeller
- compression
- slope
- lid
- blades
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 24
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 8
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000003027 ear inner Anatomy 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D31/00—Pumping liquids and elastic fluids at the same time
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/08—Sealings
- F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
- F04D29/165—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
- F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/70—Shape
- F05B2250/71—Shape curved
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
Impulseur diphasique hélico-radio-axial de compression ou de détente comportant une ou plusieurs aubes montées sur un moyeu, un couvercle ou carénage monté sur la partie extérieure des aubes, l'ensemble étant disposé dans un carter. Le couvercle possède sur au moins une de ses extrémités correspondant à l'entrée et/ou à la sortie de l'impulseur une pente dont la valeur est déterminée de façon à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
Description
IMPULSEUR DIPHASIQUE HELICO-RADIO-AXIAL
AVEC CARENAGE INCURVE
L'invention concerne les impulseurs diphasiques hélico-radio-axiaux ainsi que les dispositifs de compression et de détente comprenant ce type d'impulseurs.
L'invention concerne notamment les impuiseurs diphasiques hélico-radio-axiaux suivants :
= les impulseurs hélico axiaux où l'écoulement s'effectue dans une enveloppe essentiellement cylindrique, une sous famille des impulseurs hélico radio axiaux (écoulement dans une enveloppe de révolution tridimensionnelle), = les impulseurs de compression (transfert d'énergie du rotor vers le fluide), par exemple, les impulseurs tels que ceux décrits dans le brevet FR 2.665.224 et les impulseurs de détente (transfert d'énergie du fluide vers le rotor).
Dans la suite de la description, on désigne par :
= plan méridien d'un impulseur, tout plan passant par l'axe de rotation.
= plan radial d'un impulseur, tout plan perpendiculaire à l'axe de rotation.
= canal de l'impulseur, l'espace traversé par l'écoulement, bordé par les aubes et par les enveloppes extérieure et intérieure.
L'impulseur selon l'invention est notamment utilisé dans des dispositifs de compression et de détente d'un mélange composé d'une ou de plusieurs phases liquides, d'une phase gazeuse et éventuellement d'une phase solide.
Il peut être utilisé dans différents domaines par exemple en production pétrolière, en géothermie, dans les procédés de liquéfaction (en particulier la liquéfaction du gaz naturel), la réinjection combinée d'eau et de gaz acides, les procédés de raffinage (reforming catalytique, hydrotraitement: hydrocraquage, hydrodésulfuration etc ...).
Les impulseurs monophasiques radiaux (centrifuges) et radio axiaux (en anglais mixed flow ) de compression et de détente sont généralement recouverts d'une enveloppe extérieure (couvercle ou fiasque ou carénage) de façon à limiter les débits de fuite et de recyclage entre l'intrados et l'extrados des aubes et par conséquent à augmenter le rendement de l'impulseur. Ces enveloppes sont généralement munies à une de leur extrémité d'une étanchéité
(par exemple, à
labyrinthes) de façon à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur du fait du gradient de pression (positif en compression et négatif en détente) qui s'établit au cours de la transformation d'énergie.
AVEC CARENAGE INCURVE
L'invention concerne les impulseurs diphasiques hélico-radio-axiaux ainsi que les dispositifs de compression et de détente comprenant ce type d'impulseurs.
L'invention concerne notamment les impuiseurs diphasiques hélico-radio-axiaux suivants :
= les impulseurs hélico axiaux où l'écoulement s'effectue dans une enveloppe essentiellement cylindrique, une sous famille des impulseurs hélico radio axiaux (écoulement dans une enveloppe de révolution tridimensionnelle), = les impulseurs de compression (transfert d'énergie du rotor vers le fluide), par exemple, les impulseurs tels que ceux décrits dans le brevet FR 2.665.224 et les impulseurs de détente (transfert d'énergie du fluide vers le rotor).
Dans la suite de la description, on désigne par :
= plan méridien d'un impulseur, tout plan passant par l'axe de rotation.
= plan radial d'un impulseur, tout plan perpendiculaire à l'axe de rotation.
= canal de l'impulseur, l'espace traversé par l'écoulement, bordé par les aubes et par les enveloppes extérieure et intérieure.
L'impulseur selon l'invention est notamment utilisé dans des dispositifs de compression et de détente d'un mélange composé d'une ou de plusieurs phases liquides, d'une phase gazeuse et éventuellement d'une phase solide.
Il peut être utilisé dans différents domaines par exemple en production pétrolière, en géothermie, dans les procédés de liquéfaction (en particulier la liquéfaction du gaz naturel), la réinjection combinée d'eau et de gaz acides, les procédés de raffinage (reforming catalytique, hydrotraitement: hydrocraquage, hydrodésulfuration etc ...).
Les impulseurs monophasiques radiaux (centrifuges) et radio axiaux (en anglais mixed flow ) de compression et de détente sont généralement recouverts d'une enveloppe extérieure (couvercle ou fiasque ou carénage) de façon à limiter les débits de fuite et de recyclage entre l'intrados et l'extrados des aubes et par conséquent à augmenter le rendement de l'impulseur. Ces enveloppes sont généralement munies à une de leur extrémité d'une étanchéité
(par exemple, à
labyrinthes) de façon à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur du fait du gradient de pression (positif en compression et négatif en détente) qui s'établit au cours de la transformation d'énergie.
2 Le brevet FR 2 697 870 décrit le recouvrement des aubes d'impulseurs hélico axiaux de compression par un carénage lui même recouvert sur toute la surface extérieure par un système d'étanchéité. Le carénage a deux fonctions : premièrement, réduire l'espace entre le rotor et le stator compte tenu des réductions de hauteur d'aube du premier vers le dernier étage (réduction du débit volumique), deuxièmement, réduire les fuites au niveau de chaque impulseur tout en évitant les pertes par friction en utilisant un système d'étanchéité approprié, par exemple des cannelures disposées dans le sens de rotation.
L'idée de la présente invention est de disposer un élément supplémentaire dénommé
couvercle sur la partie extérieure des aubes, qui présente à au moins une de ses extrémités une pente dont la valeur est choisie pour limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
La pente de l'extrémité du couvercle où la pression est la plus élevée est notamment définie pour qu'il y ait un équilibre entre la force de pression et la composante tangentielle de la force centrifuge s'exerçant de part et d'autre sur une masse de liquide M
piégée entre le couvercle et la partie fixe.
La forme spécifique du couvercle permet notamment d'obtenir au moins un des résultats suivants :
- supprimer en totalité le débit de fuite entre l'intrados et l'extrados des aubes d'un impulseur, et - limiter le débit de fuite à l'extérieur du couvercle (de la sortie vers l'entrée dans le cas d'une compression et de l'entrée vers la sortie dans le cas d'une détente), permettant ainsi d'augmenter le rendement de l'étage.
L'invention consiste aussi à donner une forme spécifique à la courbure moyenne du canal d'écoulement du fluide afin de limiter la séparation des phases du fluide.
L'invention concerne un impulseur diphasique hélico-radio-axial de compression ou de détente comportant une ou plusieurs aubes montées sur un moyeu, un couvercle monté sur la partie extérieure des aubes, l'ensemble étant disposé dans un carter. Il est caractérisé en ce que le couvercle possède sur au moins une de ses extrémités correspondant à l'entrée et/ou à la sortie de l'impulseur une pente dont la valeur est déterminée de façon à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
La valeur de la ou des pentes est déterminée par exemple pour qu'il y ait un équilibre entre la force de pression et la composante tangentielle de la force centrifuge s'exerçant de part et d'autre sur une masse de liquide piégée entre le couvercle et la partie fixe.
L'idée de la présente invention est de disposer un élément supplémentaire dénommé
couvercle sur la partie extérieure des aubes, qui présente à au moins une de ses extrémités une pente dont la valeur est choisie pour limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
La pente de l'extrémité du couvercle où la pression est la plus élevée est notamment définie pour qu'il y ait un équilibre entre la force de pression et la composante tangentielle de la force centrifuge s'exerçant de part et d'autre sur une masse de liquide M
piégée entre le couvercle et la partie fixe.
La forme spécifique du couvercle permet notamment d'obtenir au moins un des résultats suivants :
- supprimer en totalité le débit de fuite entre l'intrados et l'extrados des aubes d'un impulseur, et - limiter le débit de fuite à l'extérieur du couvercle (de la sortie vers l'entrée dans le cas d'une compression et de l'entrée vers la sortie dans le cas d'une détente), permettant ainsi d'augmenter le rendement de l'étage.
L'invention consiste aussi à donner une forme spécifique à la courbure moyenne du canal d'écoulement du fluide afin de limiter la séparation des phases du fluide.
L'invention concerne un impulseur diphasique hélico-radio-axial de compression ou de détente comportant une ou plusieurs aubes montées sur un moyeu, un couvercle monté sur la partie extérieure des aubes, l'ensemble étant disposé dans un carter. Il est caractérisé en ce que le couvercle possède sur au moins une de ses extrémités correspondant à l'entrée et/ou à la sortie de l'impulseur une pente dont la valeur est déterminée de façon à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
La valeur de la ou des pentes est déterminée par exemple pour qu'il y ait un équilibre entre la force de pression et la composante tangentielle de la force centrifuge s'exerçant de part et d'autre sur une masse de liquide piégée entre le couvercle et la partie fixe.
3 La valeur de la pente peut être déterminée à l'aide d'une longueur Lz, ladite longeur Lz étant au plus égale à une longueur maximale, Lmax.
Cette valeur Lmax est par exemple au plus égale à environ 20% de la longueur axiale, Lt.
Selon une variante préférentielle de réalisation, la pente est située à
I'extrémité haute pression de l'impulseur (la partie de l'impulseur qui voit la pression la plus élevée).
L'impulseur peut étre un impulseur de compression ou un impulseur de détente.
L'impulseur de compression ou l'impulseur de détente peut comporter au moins un canal d'écoulement délimité par au moins un moyeu et deux aubes successives, ledit impulseur présentant une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z), pris dans le plan méridien, ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
L'invention concerne aussi un dispositif de compression ou de détente pour un fluide polyphasique comportant au moins une phase liquide et une phase gazeuse, le dispositif comportant un carter, une ou plusieurs cellules de compression (li,Ri), les impulseurs étant montés sur un arbre de rotation, une entrée permettant l'introduction du fluide polyphasique et une sortie pour extraire le fluide polyphasique ayant acquis une certaine énergie. Le compresseur est caractérisé en ce que au moins une des cellules de compression comporte un impulseur tel que décrit précédemment.
L'impulseur ou le dispositif de compression selon l'invention s'applique notamment au pompage des effluents pétroliers.
L'invention sera mieux comprise au vu des figures suivantes illustrant de manière simplifiée et non limitative plusieurs modes de réalisation du dispositif, parmi lesqueiles :
= la figure 1 schématise un impuiseur pourvu d'un couvercle selon l'art antérieur, = la figure 2 représente une vue générale d'un dispositif de compression comportant au moins un impulseur comportant un couvercle comportant des parties courbes, = les figures 3 et 4 schématisent deux variantes de couvercle pour des impulseurs de compression ou de détente, = la figure 5 donne sur un diagramme les paramètres utilisés pour déterminer la valeur de la pente, et = la figure 6 montre une variante de réalisation comportant des moyens d'étanchéité
supplémentaires.
Cette valeur Lmax est par exemple au plus égale à environ 20% de la longueur axiale, Lt.
Selon une variante préférentielle de réalisation, la pente est située à
I'extrémité haute pression de l'impulseur (la partie de l'impulseur qui voit la pression la plus élevée).
L'impulseur peut étre un impulseur de compression ou un impulseur de détente.
L'impulseur de compression ou l'impulseur de détente peut comporter au moins un canal d'écoulement délimité par au moins un moyeu et deux aubes successives, ledit impulseur présentant une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z), pris dans le plan méridien, ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
L'invention concerne aussi un dispositif de compression ou de détente pour un fluide polyphasique comportant au moins une phase liquide et une phase gazeuse, le dispositif comportant un carter, une ou plusieurs cellules de compression (li,Ri), les impulseurs étant montés sur un arbre de rotation, une entrée permettant l'introduction du fluide polyphasique et une sortie pour extraire le fluide polyphasique ayant acquis une certaine énergie. Le compresseur est caractérisé en ce que au moins une des cellules de compression comporte un impulseur tel que décrit précédemment.
L'impulseur ou le dispositif de compression selon l'invention s'applique notamment au pompage des effluents pétroliers.
L'invention sera mieux comprise au vu des figures suivantes illustrant de manière simplifiée et non limitative plusieurs modes de réalisation du dispositif, parmi lesqueiles :
= la figure 1 schématise un impuiseur pourvu d'un couvercle selon l'art antérieur, = la figure 2 représente une vue générale d'un dispositif de compression comportant au moins un impulseur comportant un couvercle comportant des parties courbes, = les figures 3 et 4 schématisent deux variantes de couvercle pour des impulseurs de compression ou de détente, = la figure 5 donne sur un diagramme les paramètres utilisés pour déterminer la valeur de la pente, et = la figure 6 montre une variante de réalisation comportant des moyens d'étanchéité
supplémentaires.
4 La figure 1 est une coupe méridienne d'un impulseur hélico axial équipé d'un couvercle selon l'art antérieur.
L'impulseur I comporte un moyeu 1 pourvu de plusieurs aubes 3, un couvercle 4 sensiblement cylindrique fixé sur la partie extérieure des aubes 3. L'ensemble est disposé dans un carter 2.
Le couvercle peut aussi être pourvu sur sa partie exteme d'un dispositif d'étanchéité
disposé entre le couvercle et la paroi interne du carter (non représenté sur la figure).
La figure 2 représente schématiquement et en coupe axiale, un exemple particulier non limitatif d'un ensemble de pompage comportant au moins un impulseur équipé
d'un couvercle ou élément supplémentaire présentant les caractéristiques spécifiques de l'invention.
Un tel ensemble est par exemple utilisé pour le pompage d'un effluent polyphasique pétrolier.
Dans cet exemple la référence 20 désigne un carter à l'intérieur duquel sont disposées plusieurs cellules de compression. Le carter 20 comporte au moins un orifice d'admission 21 et au moins un orifice d'évacuation 22 du fluide polyphasique dont on cherche à
élever l'énergie.
Une cellule de compression comporte par exemple un impuiseur référencé li, ayant pour fonction d'augmenter l'énergie du fluide et un redresseur Ri, l'indice i correspond au rang de la cellule de compression. Les impulseurs li sont solidaires d'un arbre de rotation 23 sur lequel ils sont maintenus en place selon des moyens connus de l'homme du métier.
Un impulseur est équipé d'un couvercle 24 (figure 3) monté sur la partie extérieure des aubes 25, ces dernières étant solidaires d'un moyeu 26 (figure 3). Le couvercle comporte sur au moins une partie de sa longueur une pente dont la valeur est définie de manière à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur. La pente est positionnée par exemple au niveau de l'extrémité du couvercle qui voit la pression la plus élevée, ou extrémité
haute pression.
Le couvercle est par exemple défini par au moins les paramètres suivants :
=> une surface extérieure Sext qui est la plus proche de la paroi du carter, ==> une surface intérieure Sint située du côté du moyeu, => une épaisseur ec qui peut être constante lorsque les surfaces extérieure et intérieure ont une forme identique ou sensiblement identique.
Le moyeu 26, les aubes 25 et la surface interne Sint du couvercle délimitent un canal d'écoulement du fluide polyphasique à travers les cellules de compression.
En règle générale, une cellule de compression comporte un couple formé d'un impulseur et d'un redresseur. Toutefois, il est possible sans sortir du cadre de l'invention d'avoir une cellule de compression formée d'un impuiseur li qui n'est pas suivi par un redresseur Ri.
L'impulseur I comporte un moyeu 1 pourvu de plusieurs aubes 3, un couvercle 4 sensiblement cylindrique fixé sur la partie extérieure des aubes 3. L'ensemble est disposé dans un carter 2.
Le couvercle peut aussi être pourvu sur sa partie exteme d'un dispositif d'étanchéité
disposé entre le couvercle et la paroi interne du carter (non représenté sur la figure).
La figure 2 représente schématiquement et en coupe axiale, un exemple particulier non limitatif d'un ensemble de pompage comportant au moins un impulseur équipé
d'un couvercle ou élément supplémentaire présentant les caractéristiques spécifiques de l'invention.
Un tel ensemble est par exemple utilisé pour le pompage d'un effluent polyphasique pétrolier.
Dans cet exemple la référence 20 désigne un carter à l'intérieur duquel sont disposées plusieurs cellules de compression. Le carter 20 comporte au moins un orifice d'admission 21 et au moins un orifice d'évacuation 22 du fluide polyphasique dont on cherche à
élever l'énergie.
Une cellule de compression comporte par exemple un impuiseur référencé li, ayant pour fonction d'augmenter l'énergie du fluide et un redresseur Ri, l'indice i correspond au rang de la cellule de compression. Les impulseurs li sont solidaires d'un arbre de rotation 23 sur lequel ils sont maintenus en place selon des moyens connus de l'homme du métier.
Un impulseur est équipé d'un couvercle 24 (figure 3) monté sur la partie extérieure des aubes 25, ces dernières étant solidaires d'un moyeu 26 (figure 3). Le couvercle comporte sur au moins une partie de sa longueur une pente dont la valeur est définie de manière à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur. La pente est positionnée par exemple au niveau de l'extrémité du couvercle qui voit la pression la plus élevée, ou extrémité
haute pression.
Le couvercle est par exemple défini par au moins les paramètres suivants :
=> une surface extérieure Sext qui est la plus proche de la paroi du carter, ==> une surface intérieure Sint située du côté du moyeu, => une épaisseur ec qui peut être constante lorsque les surfaces extérieure et intérieure ont une forme identique ou sensiblement identique.
Le moyeu 26, les aubes 25 et la surface interne Sint du couvercle délimitent un canal d'écoulement du fluide polyphasique à travers les cellules de compression.
En règle générale, une cellule de compression comporte un couple formé d'un impulseur et d'un redresseur. Toutefois, il est possible sans sortir du cadre de l'invention d'avoir une cellule de compression formée d'un impuiseur li qui n'est pas suivi par un redresseur Ri.
5 Méthode de détermination de la pente du couvercle La pente du couvercle selon l'invention est définie à au moins une de ses extrémités de manière à limiter les fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur, en mettant en ceuvre par exemple les étapes décrites ci-après.
La méthode décrivant la limitation des fuites sur la partie extérieure du couvercle s'effectue par une comparaison entre les forces s'exerçant de part et d'autre d'une quantité de liquide au niveau du jeu entre le couvercle et le carter.
On distinguera deux types d'impulseur: les impuiseurs de compression et les impulseurs de détente.
a) cas d'un impuiseur de compression (figure 3).
La pression de sortie P2 étant supérieure à la pression d'entrée P, et les fuites s'établissant de la pression la plus élevée vers la plus faible, la limitation des fuites s'applique principalement en sortie d'impulseur et on dimensionne au moins la pente du couvercle au niveau de la sortie d'impulseur.
Par conséquent, à l'entrée de l'impulseur, la pente de la partie extérieure du couvercle peut être égale à la pente de la partie inférieure du couvercle, elle même définie par la pente moyenne du canal dans le plan méridien.
b) cas d'un impulseur de détente (figure 4).
La pression de sortie P2 étant inférieure à la pression d'entrée P1 et les fuites s'établissant de la pression la plus élevée vers la plus faible, la limitation des fuites s'applique principalement à
l'entrée de l'impulseur et on dimensionne au moins la pente de la partie du couvercle au niveau de l'entrée de l'impulseur. Par conséquent, à la sortie de l'impulseur, la pente de la partie extérieure du couvercle peut être égale à la pente de la partie inférieure du couvercle, elle même définie par la pente moyenne du canal dans le plan méridien.
De manière générale, les étapes de la méthode consistent à définir la pente du couvercle à
l'aide d'une valeur de longueur ou encore d'une valeur d'angle de façon à
équilibrer la force Fpj exercée par la pression du côté de l'impulseur où la pression est la plus élevée et la force exercée par l'accélération centrifuge sur la masse de liquide contenue dans un volume de révolution entre le carter et la surface extérieure du couvercle.
L'indice j correspond à 1 pour l'entrée de l'impulseur et à 2 lorsque l'on considère la sortie de l'impulseur.
La méthode décrivant la limitation des fuites sur la partie extérieure du couvercle s'effectue par une comparaison entre les forces s'exerçant de part et d'autre d'une quantité de liquide au niveau du jeu entre le couvercle et le carter.
On distinguera deux types d'impulseur: les impuiseurs de compression et les impulseurs de détente.
a) cas d'un impuiseur de compression (figure 3).
La pression de sortie P2 étant supérieure à la pression d'entrée P, et les fuites s'établissant de la pression la plus élevée vers la plus faible, la limitation des fuites s'applique principalement en sortie d'impulseur et on dimensionne au moins la pente du couvercle au niveau de la sortie d'impulseur.
Par conséquent, à l'entrée de l'impulseur, la pente de la partie extérieure du couvercle peut être égale à la pente de la partie inférieure du couvercle, elle même définie par la pente moyenne du canal dans le plan méridien.
b) cas d'un impulseur de détente (figure 4).
La pression de sortie P2 étant inférieure à la pression d'entrée P1 et les fuites s'établissant de la pression la plus élevée vers la plus faible, la limitation des fuites s'applique principalement à
l'entrée de l'impulseur et on dimensionne au moins la pente de la partie du couvercle au niveau de l'entrée de l'impulseur. Par conséquent, à la sortie de l'impulseur, la pente de la partie extérieure du couvercle peut être égale à la pente de la partie inférieure du couvercle, elle même définie par la pente moyenne du canal dans le plan méridien.
De manière générale, les étapes de la méthode consistent à définir la pente du couvercle à
l'aide d'une valeur de longueur ou encore d'une valeur d'angle de façon à
équilibrer la force Fpj exercée par la pression du côté de l'impulseur où la pression est la plus élevée et la force exercée par l'accélération centrifuge sur la masse de liquide contenue dans un volume de révolution entre le carter et la surface extérieure du couvercle.
L'indice j correspond à 1 pour l'entrée de l'impulseur et à 2 lorsque l'on considère la sortie de l'impulseur.
6 La méthode détaillée ci-après (figure 5) est donnée pour un impulseur de compression (cas a)) à titre illustratif et nullement limitatif.
Sans sortir du cadre de l'invention, le calcul s'applique de façon similaire pour un impulseur de détente, le calcul pour définir la pente s'effectue alors à l'entrée de l'impuiseur.
On part des données suivantes :
la vitesse de rotation de l'impulseur, N exprimée en tours par seconde, ~ la distance de la partie extérieure du couvercle (point C) à l'axe de rotation, Rc, en sortie d'impulseur, Rc2.
=> l'angle formé par la tangente à la surface extérieure du couvercle, au point C, avec l'axe de rotation dans le plan méridien en sortie d'impulseur, 62 ==> le jeu radial entre le couvercle et la partie fixe, en sortie, J2 ==> la pression en sortie de l'impulseur, P2 =* la pression à l'entrée de l'impulseur, P, A une vitesse de rotation, N, un rayon, Rc2, et un angle, 6z, il s'établira une condition de fuite. Les fuites tendent à se réduire lorsque l'angle 02 augmente.
On suppose dans un premier temps que la forme extérieure du couvercle est identique à la forme extérieure du canal.
Les paramètres suivants sont par exemple calculés en sortie de l'impulseur.
Paramètres donnés Hauteur du jeu dans une direction perpendiculaire à la surface du couvercle Jp2 = J2/cos(92) Surface de révolution du jeu perpendiculairement à la surface du couvercle :
Sj2 = 2* 71 *Rc2*Jp2 Détermination de la force exercée par la pression Force exercée par la pression, de la sortie vers l'entrée de l'impulseur au niveau du jeu :
FPz = Sj2*(P2-Pl) Accélération centrifuge au rayon Rc2 :
Ax2 = (2* 7c *N)2*Rcz
Sans sortir du cadre de l'invention, le calcul s'applique de façon similaire pour un impulseur de détente, le calcul pour définir la pente s'effectue alors à l'entrée de l'impuiseur.
On part des données suivantes :
la vitesse de rotation de l'impulseur, N exprimée en tours par seconde, ~ la distance de la partie extérieure du couvercle (point C) à l'axe de rotation, Rc, en sortie d'impulseur, Rc2.
=> l'angle formé par la tangente à la surface extérieure du couvercle, au point C, avec l'axe de rotation dans le plan méridien en sortie d'impulseur, 62 ==> le jeu radial entre le couvercle et la partie fixe, en sortie, J2 ==> la pression en sortie de l'impulseur, P2 =* la pression à l'entrée de l'impulseur, P, A une vitesse de rotation, N, un rayon, Rc2, et un angle, 6z, il s'établira une condition de fuite. Les fuites tendent à se réduire lorsque l'angle 02 augmente.
On suppose dans un premier temps que la forme extérieure du couvercle est identique à la forme extérieure du canal.
Les paramètres suivants sont par exemple calculés en sortie de l'impulseur.
Paramètres donnés Hauteur du jeu dans une direction perpendiculaire à la surface du couvercle Jp2 = J2/cos(92) Surface de révolution du jeu perpendiculairement à la surface du couvercle :
Sj2 = 2* 71 *Rc2*Jp2 Détermination de la force exercée par la pression Force exercée par la pression, de la sortie vers l'entrée de l'impulseur au niveau du jeu :
FPz = Sj2*(P2-Pl) Accélération centrifuge au rayon Rc2 :
Ax2 = (2* 7c *N)2*Rcz
7 Détermination de la force exercée par l'accélération centrifuge sur la masse de fluide La composante de l'accélération centrifuge tangentiellement au couvercle est :
Ac2 = Ax2 * sin(6Z) Le volume de révolution, V délimité par la surface extérieure du couvercle, une enveloppe parallèle à cette surface prise à une distance JpZ, sur une longueur axiale, Lz, est défini par V = 2* ic *Rmz*Lz*Jp2 Rmz étant le. rayon extérieur moyen du couvercle sur la longueur Lz.
La masse du volume de fluide contenu dans le volume de révolution correspondant est :
M=V*po où po est la densité du liquide.
La force exercée par l'accélération centrifuge sur la masse de fluide M
contenu dans le volume de révolution est Fc=Ac2*M = Ax2 * sin(02)* 2* n *Rmz*Lz*Jp2* po A partir de ces deux valeurs de force et de la condition d'équilibrage recherchée pour éviter les fuites on déduit la valeur de la pente à donner au niveau de la partie du couvercle disposée en sortie de l'impulseur. On donne la valeur de la pente à l'aide de la valeur Lz ou la valeur de l'angle 0.
On déduit par exemple la valeur de Lz de l'égalité précédente :
Lz = Rc2*(P2-P1)/Rmz/Ax2/sin(62)/ po On vérifie que la valeur de Lz est inférieure à une valeur maximale Lmax, = si Lz <_ Lmax alors la valeur de l'angle 62 correspondante est acceptable, = si Lz > Lmax on augmente la valeur de l'angle jusqu'à obtenir une valeur de Lz inférieure ou égale à Lmax.
La valeur de Lmax est par exemple égale à environ 20% de la longueur axiale de l'impulseur, Lt.
La figure 6 schématise une variante d'impulseur hélico axial pourvu d'un couvercle fixé sur la partie extérieure des aubes. Le couvercle présente une partie conique ou légèrement courbe, dans un plan méridien à une extrémité de l'impulseur (sur le schéma l'entrée) et une partie courbe, dans un plan méridien, à l'autre extrémité (sur le schéma la sortie). Cet arrangement convient plus particulièrement à un impulseur hélico axial de compression, avec, par exemple, à l'entrée, une
Ac2 = Ax2 * sin(6Z) Le volume de révolution, V délimité par la surface extérieure du couvercle, une enveloppe parallèle à cette surface prise à une distance JpZ, sur une longueur axiale, Lz, est défini par V = 2* ic *Rmz*Lz*Jp2 Rmz étant le. rayon extérieur moyen du couvercle sur la longueur Lz.
La masse du volume de fluide contenu dans le volume de révolution correspondant est :
M=V*po où po est la densité du liquide.
La force exercée par l'accélération centrifuge sur la masse de fluide M
contenu dans le volume de révolution est Fc=Ac2*M = Ax2 * sin(02)* 2* n *Rmz*Lz*Jp2* po A partir de ces deux valeurs de force et de la condition d'équilibrage recherchée pour éviter les fuites on déduit la valeur de la pente à donner au niveau de la partie du couvercle disposée en sortie de l'impulseur. On donne la valeur de la pente à l'aide de la valeur Lz ou la valeur de l'angle 0.
On déduit par exemple la valeur de Lz de l'égalité précédente :
Lz = Rc2*(P2-P1)/Rmz/Ax2/sin(62)/ po On vérifie que la valeur de Lz est inférieure à une valeur maximale Lmax, = si Lz <_ Lmax alors la valeur de l'angle 62 correspondante est acceptable, = si Lz > Lmax on augmente la valeur de l'angle jusqu'à obtenir une valeur de Lz inférieure ou égale à Lmax.
La valeur de Lmax est par exemple égale à environ 20% de la longueur axiale de l'impulseur, Lt.
La figure 6 schématise une variante d'impulseur hélico axial pourvu d'un couvercle fixé sur la partie extérieure des aubes. Le couvercle présente une partie conique ou légèrement courbe, dans un plan méridien à une extrémité de l'impulseur (sur le schéma l'entrée) et une partie courbe, dans un plan méridien, à l'autre extrémité (sur le schéma la sortie). Cet arrangement convient plus particulièrement à un impulseur hélico axial de compression, avec, par exemple, à l'entrée, une
8 vitesse absolue axiale (n'entraînant que peu de séparation des phases à
l'entrée) et à la sortie, une vitesse absolue fortement déviée (résultant de la transformation d'énergie et entraînant une séparation des phases importante surtout en présence de canaux rectilignes, dans un plan méridien).
La partie amont du couvercle, en considérant le sens de l'écoulement du fluide, est équipée sur sa partie extérieure d'un système d'étanchéité 30, tel qu'un système à
labyrinthes de façon à
limiter les fuites de part et d'autre des extrémités de l'impulseur. Le dimensionnement d'un tel système d'étanchéité (à bagues, à labyrinthes ou autres) se fera par des méthodes connues de l'Homme du métier.
Les parties conique du couvercle (ou légèrement incurvée) et incurvée peuvent être inversées entre l'entrée et la sortie selon, la fonction (compression ou détente) et la conception de l'impulseur (fortes accélérations à l'entrée ou à la sortie de l'impuiseur).
Exemple numérique concernant la limitation des fuites entre le couvercle et le carter, en sortie d'impuiseur, en fonction de la pente du canal dans le plan méridien.
Données:
Vitesse de rotation de l'impuiseur N : 100 rps Distance du couvercle à l'axe de rotation: Rcz=0.125 m Angle formé par le couvercle avec l'axe de rotation dans le plan méridien en sortie d'impulseur : 250 Jeu entre le couvercle et la partie fixe (en sortie): J2=0.00045 m Pression en aval de l'impulseur: P2 = 1 MPa abs Pression en amont de l'impulseur: P, = 0.8 MPa abs Toutes les valeurs ci-dessous sont calculées en sortie de l'impulseur (sauf indication contraire) Hauteur du jeu dans une direction perpendiculaire à la surface du couvercle JpZ = J2/cos(25)=0.0005 m Surface de révolution du jeu perpendiculairement à la surface du couvercle :
Sj2 = 2*ii*Rc2*Jp2 = 0.000392 mZ
Force exercée par la pression de l'aval vers l'amont au niveau du jeu:
Fp2 = Sj2*(P2-P,) = 78 N
Accélération centrifuge au rayon Rc2:
Ax2 = (2*7t*N)2*Rc2 = 49300 m/s2 Composante de l'accélération centrifuge parallèlement au couvercle:
Ac2 = Ax2 * sin(25) = 20835 m/sz
l'entrée) et à la sortie, une vitesse absolue fortement déviée (résultant de la transformation d'énergie et entraînant une séparation des phases importante surtout en présence de canaux rectilignes, dans un plan méridien).
La partie amont du couvercle, en considérant le sens de l'écoulement du fluide, est équipée sur sa partie extérieure d'un système d'étanchéité 30, tel qu'un système à
labyrinthes de façon à
limiter les fuites de part et d'autre des extrémités de l'impulseur. Le dimensionnement d'un tel système d'étanchéité (à bagues, à labyrinthes ou autres) se fera par des méthodes connues de l'Homme du métier.
Les parties conique du couvercle (ou légèrement incurvée) et incurvée peuvent être inversées entre l'entrée et la sortie selon, la fonction (compression ou détente) et la conception de l'impulseur (fortes accélérations à l'entrée ou à la sortie de l'impuiseur).
Exemple numérique concernant la limitation des fuites entre le couvercle et le carter, en sortie d'impuiseur, en fonction de la pente du canal dans le plan méridien.
Données:
Vitesse de rotation de l'impuiseur N : 100 rps Distance du couvercle à l'axe de rotation: Rcz=0.125 m Angle formé par le couvercle avec l'axe de rotation dans le plan méridien en sortie d'impulseur : 250 Jeu entre le couvercle et la partie fixe (en sortie): J2=0.00045 m Pression en aval de l'impulseur: P2 = 1 MPa abs Pression en amont de l'impulseur: P, = 0.8 MPa abs Toutes les valeurs ci-dessous sont calculées en sortie de l'impulseur (sauf indication contraire) Hauteur du jeu dans une direction perpendiculaire à la surface du couvercle JpZ = J2/cos(25)=0.0005 m Surface de révolution du jeu perpendiculairement à la surface du couvercle :
Sj2 = 2*ii*Rc2*Jp2 = 0.000392 mZ
Force exercée par la pression de l'aval vers l'amont au niveau du jeu:
Fp2 = Sj2*(P2-P,) = 78 N
Accélération centrifuge au rayon Rc2:
Ax2 = (2*7t*N)2*Rc2 = 49300 m/s2 Composante de l'accélération centrifuge parallèlement au couvercle:
Ac2 = Ax2 * sin(25) = 20835 m/sz
9 L'équilibre entre la force de pression et la force correspondant à la centrifugation d'une masse de liquide M (volume V et densité po) piégée entre le couvercle et la partie fixe, est réalisée lorsque :
Fp2 = M'Ac2 c'est à dire lorsque M= 0.0037 kg soit un volume de 3.7.10'6 m3 pour une densité de liquide de 1000 kg/ m3. Ce volume de liquide correspond à une longueur axiale de l'ordre de quelques mm (cette valeur est à comparer à la longueur axiale de l'impulseur de l'ordre de quelques cm), la longueur étant déterminée de façon précise en fonction de la pente mais également de la courbure du couvercle.
Le calcul montre qu'à partir d'une certaine accumulation de liquide à
l'extérieur du couvercle (volume entre le couvercle tournant et la partie fixe), la composante de l'accélération centrifuge parallèlement au couvercle incliné est suffisante pour s'opposer à la force de pression. A l'équilibre des forces aucun échange de fluide n'est réalisé au niveau du jeu séparant l'impulseur de la partie fixe.
Le couvercle décrit aux figures 2 à 6 peut être disposé sur la partie extérieure des aubes d'un impulseur comportant un canal d'écoulement pour lequel le rayon de courbure moyen par exemple est déterminé selon la méthode décrite dans la demande de brevet FR
98/16522 ayant pour titre impulseur diphasique avec canal incurvé dans le plan méridien .
La forme spécifique de ce rayon de courbure permet notamment de limiter la séparation des phases d'un fluide polyphasique.
On part d'un impulseur de détente ou de compression pourvu d'un couvercle ayant une pente correspondant respectivement à une valeur d'angle 01 ou 02 obtenue à
l'aide des étapes de calcul précitées.
Rappel des étapes de la méthode de calcul pour déterminer la valeur de la courbure moyenne à donner au canal d'écoulement.
On part d'un impulseur ayant un rayon de courbure initial connu, la valeur Anc(z) est connue pour toutes les valeurs de z. Anc(z) correspond à l'accélération radiale et à un canal non courbe dans le plan méridien tenant compte de différentes accélérations données dans la demande de brevet précitée.
On cherche à minimiser la valeur AT. Le nouveau rayon de courbure moyen du canal d'écoulement pris dans un plan méridien est déterminé par exemple de la manière suivante :
= Avec Z=0 définissant l'entrée du canal d'écoulement et Z=1 définissant la sortie, on détermine le point Zo correspondant à la valeur minimum de Anc(z), = A Z=Zo, on choisit par exemple une pente nulle (T(Zo)=0) dans le plan méridien pour l'enveloppe Cmoy (enveloppe moyenne du canal qui correspond à la trajectoire moyenne suivie par l'écoulement du fluide). Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de prendre une valeur différente de 0 sans changer la procédure de calcul de Rh(Z), = On choisit une valeur de départ At_max = At_max_1 valable pour toutes les valeurs de z, = On calcule Ac(z).
5 on compare la valeur connue de Anc(z) à la valeur de At_max, Deux cas a), b) peuvent se présenter :
a) Anc(z) <= At_max, alors Ac(z) peut prendre toute valeur comprise entre 0 et At_max -Anc(z) avec Rh(z) (W sin P) ' cosy et on choisit une de ces valeurs. Dans cette Ac(z) condition Rh(z) est négatif et la concavité de l'enveloppe Cmoy est orientée vers les x
Fp2 = M'Ac2 c'est à dire lorsque M= 0.0037 kg soit un volume de 3.7.10'6 m3 pour une densité de liquide de 1000 kg/ m3. Ce volume de liquide correspond à une longueur axiale de l'ordre de quelques mm (cette valeur est à comparer à la longueur axiale de l'impulseur de l'ordre de quelques cm), la longueur étant déterminée de façon précise en fonction de la pente mais également de la courbure du couvercle.
Le calcul montre qu'à partir d'une certaine accumulation de liquide à
l'extérieur du couvercle (volume entre le couvercle tournant et la partie fixe), la composante de l'accélération centrifuge parallèlement au couvercle incliné est suffisante pour s'opposer à la force de pression. A l'équilibre des forces aucun échange de fluide n'est réalisé au niveau du jeu séparant l'impulseur de la partie fixe.
Le couvercle décrit aux figures 2 à 6 peut être disposé sur la partie extérieure des aubes d'un impulseur comportant un canal d'écoulement pour lequel le rayon de courbure moyen par exemple est déterminé selon la méthode décrite dans la demande de brevet FR
98/16522 ayant pour titre impulseur diphasique avec canal incurvé dans le plan méridien .
La forme spécifique de ce rayon de courbure permet notamment de limiter la séparation des phases d'un fluide polyphasique.
On part d'un impulseur de détente ou de compression pourvu d'un couvercle ayant une pente correspondant respectivement à une valeur d'angle 01 ou 02 obtenue à
l'aide des étapes de calcul précitées.
Rappel des étapes de la méthode de calcul pour déterminer la valeur de la courbure moyenne à donner au canal d'écoulement.
On part d'un impulseur ayant un rayon de courbure initial connu, la valeur Anc(z) est connue pour toutes les valeurs de z. Anc(z) correspond à l'accélération radiale et à un canal non courbe dans le plan méridien tenant compte de différentes accélérations données dans la demande de brevet précitée.
On cherche à minimiser la valeur AT. Le nouveau rayon de courbure moyen du canal d'écoulement pris dans un plan méridien est déterminé par exemple de la manière suivante :
= Avec Z=0 définissant l'entrée du canal d'écoulement et Z=1 définissant la sortie, on détermine le point Zo correspondant à la valeur minimum de Anc(z), = A Z=Zo, on choisit par exemple une pente nulle (T(Zo)=0) dans le plan méridien pour l'enveloppe Cmoy (enveloppe moyenne du canal qui correspond à la trajectoire moyenne suivie par l'écoulement du fluide). Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de prendre une valeur différente de 0 sans changer la procédure de calcul de Rh(Z), = On choisit une valeur de départ At_max = At_max_1 valable pour toutes les valeurs de z, = On calcule Ac(z).
5 on compare la valeur connue de Anc(z) à la valeur de At_max, Deux cas a), b) peuvent se présenter :
a) Anc(z) <= At_max, alors Ac(z) peut prendre toute valeur comprise entre 0 et At_max -Anc(z) avec Rh(z) (W sin P) ' cosy et on choisit une de ces valeurs. Dans cette Ac(z) condition Rh(z) est négatif et la concavité de l'enveloppe Cmoy est orientée vers les x
10 négatifs, f3)2 b) Anc(z) > At_max, alors Ac(z) = At_max -Anc(z) avec Rh(z) (W sin cosy _-Ac(z) Dans cette condition Rh(z) est positif et la concavité de l'enveloppe Cmoy est orientée vers les X positifs, = En procédant par exemple du point Zo vers l'entrée du canal d'écoulement, on obtient une pente T, à l'entrée pour l'enveloppe Cmoy et de la même façon par exemple du point 7o vers la sortie avec une pente T2 en sortie. On détermine ainsi la courbure de l'impuiseur en tout point. Aux pentes Tl et T2 correspondent deux valeurs d'angle yl et y2.
= En un point quelconque, l'angle y correspondant à la pente T(z) doit être compris entre -90 et +90 degrés. Au cours de la procédure de calcul, si en un point quelconque, l'angle devient inférieur à -90 degrés ou supérieur à 90 degrés, alors on diminue la valeur d'origine d'At_max et on réitère le calcul jusqu'à obtenir une valeur d'angle comprise entre -90 et 90 , [yl, y2].
= Pour des raisons propres à la fonction de l'impulseur (compression, détente, ou autres applications spécifiques), si les valeurs absolues des pentes sont trop élevées alors on diminue la valeur d'origine d'At_max et on réitère le calcul jusqu'à obtenir une valeur d'angle comprise entre -90 et 90 .
= Il est possible de choisir des valeurs d'At_max différentes entre l'entrée et la sortie du canal d'écoulement.
En fonction de la nature des impulseurs et de leur fonction (compression, détente ou autres applications) il est possible de définir des valeurs pour les angles yl, y2 correspondantes aux pentes T, et T2 différentes des valeurs spécifiées ci-dessus -90, 90 .
= En un point quelconque, l'angle y correspondant à la pente T(z) doit être compris entre -90 et +90 degrés. Au cours de la procédure de calcul, si en un point quelconque, l'angle devient inférieur à -90 degrés ou supérieur à 90 degrés, alors on diminue la valeur d'origine d'At_max et on réitère le calcul jusqu'à obtenir une valeur d'angle comprise entre -90 et 90 , [yl, y2].
= Pour des raisons propres à la fonction de l'impulseur (compression, détente, ou autres applications spécifiques), si les valeurs absolues des pentes sont trop élevées alors on diminue la valeur d'origine d'At_max et on réitère le calcul jusqu'à obtenir une valeur d'angle comprise entre -90 et 90 .
= Il est possible de choisir des valeurs d'At_max différentes entre l'entrée et la sortie du canal d'écoulement.
En fonction de la nature des impulseurs et de leur fonction (compression, détente ou autres applications) il est possible de définir des valeurs pour les angles yl, y2 correspondantes aux pentes T, et T2 différentes des valeurs spécifiées ci-dessus -90, 90 .
11 Choix des valeurs de 61 et de 02 = si 1 6j 1 >_ ( yj 1 l'impulseur est défini par les deux angles Oj pour le couvercle et yj pour le canal d'écoulement, = si 1 8j ~< 1 yj 1 on prend comme valeur d'angle Oj pour le couvercle une des valeurs comprises dans l'intervalle [ 1 oj I; 1 Yj 1 ];
avec j = 1 pour l'entrée d'un impulseur (par exemple de détente - figure 4), et j = 2 pour la sortie d'un impulseur (par exemple de compression - figure 3).
On définit par exemple un impulseur de compression comportant une section d'entrée et une section de sortie, au moins un canal d'écoulement délimité par au moins un moyeu et deux aubes successives. L'impuiseur présente une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z) (pris dans le plan méridien), ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté
au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
Le diamètre du carter peut être constant sur toute la longueur ou variable.
Le nombre, l'épaisseur et le matériau des aubes ainsi que l'épaisseur et le matériau du couvercle sont déterminés de façon à assurer l'intégrité du système compte tenu des efforts mécaniques s'exerçant sur les parties internes de l'impulseur et résultant principalement de la vitesse de rotation et du couple transmis. Ces méthodes de calcul sont connues de l'Homme du métier.
Le nombre, l'épaisseur et les angles des aubes sont déterminés sur un plan hydraulique selon l'état de l'art ou les brevets antérieurs.
avec j = 1 pour l'entrée d'un impulseur (par exemple de détente - figure 4), et j = 2 pour la sortie d'un impulseur (par exemple de compression - figure 3).
On définit par exemple un impulseur de compression comportant une section d'entrée et une section de sortie, au moins un canal d'écoulement délimité par au moins un moyeu et deux aubes successives. L'impuiseur présente une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z) (pris dans le plan méridien), ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté
au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
Le diamètre du carter peut être constant sur toute la longueur ou variable.
Le nombre, l'épaisseur et le matériau des aubes ainsi que l'épaisseur et le matériau du couvercle sont déterminés de façon à assurer l'intégrité du système compte tenu des efforts mécaniques s'exerçant sur les parties internes de l'impulseur et résultant principalement de la vitesse de rotation et du couple transmis. Ces méthodes de calcul sont connues de l'Homme du métier.
Le nombre, l'épaisseur et les angles des aubes sont déterminés sur un plan hydraulique selon l'état de l'art ou les brevets antérieurs.
Claims (10)
1. Impulseur diphasique hélico-radio-axial de compression ou de détente, comportant une ou plusieurs aubes montées sur un moyeu, un couvercle monté sur une partie extérieure des aubes, l'ensemble étant disposé
dans un carter, caractérisé en ce que le couvercle possède sur au moins une de ses extrémités correspondant à l'entrée et/ou à la sortie de l'impulseur une pente ayant une valeur déterminée de façon à limiter des fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
dans un carter, caractérisé en ce que le couvercle possède sur au moins une de ses extrémités correspondant à l'entrée et/ou à la sortie de l'impulseur une pente ayant une valeur déterminée de façon à limiter des fuites entre l'entrée et la sortie de l'impulseur.
2. Impulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur de la ou des pentes est déterminée pour qu'il y ait un équilibre entre une force de pression et une composante tangentielle d'une force centrifuge s'exerçant de part et d'autre sur une masse de liquide piégée entre le couvercle et une partie fixe.
3. Impulseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit impulseur a une longueur maximal Lmax, et la pente a une valeur déterminée à l'aide d'une longueur Lz qui est au plus égale à
Lmax.
Lmax.
4. Impulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que Lmax est au plus égale à environ 20% d'une longueur axiale Lt.
5. Impulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pente est située à une extrémité haute pression de l'impulseur.
6. Impulseur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 5, comportant au moins un canal d'écoulement délimité par le moyeu et les aubes qui sont formées de deux aubes successives, caractérisé en ce que ledit impulseur présente une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z), pris dans le plan méridien, ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté
au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
7. Impulseur selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un canal d'écoulement délimité par le moyeu et les aubes qui sont formées de deux aubes successives, caractérisé
en ce que ledit impulseur présente une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z), pris dans le plan méridien, ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
en ce que ledit impulseur présente une longueur axiale Lt et un rayon de courbure moyen Rh(z), pris dans le plan méridien, ledit rayon de courbure Rh(z) étant adapté au moins sur une partie de la longueur Lt pour limiter la séparation des phases dudit fluide polyphasique à l'intérieur du canal d'écoulement.
8. Dispositif de compression ou de détente pour un fluide polyphasique comportant au moins une phase liquide et une phase gazeuse, le dispositif comportant un carter, une ou plusieurs cellules de compression (li,Ri), des impulseurs étant montés sur un arbre de rotation, une entrée permettant une introduction du fluide polyphasique et une sortie pour extraire le fluide polyphasique ayant acquis une certaine énergie, caractérisé en ce que au moins une des cellules de compression comporte un impulseur selon une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Utilisation de l'impulseur selon une quelconque des revendications 1 à 6 à un pompage d'un effluent pétrolier.
10. Utilisation du dispositif selon la revendication 8 à un pompage d'un effluent pétrolier.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR98/16521 | 1998-12-28 | ||
| FR9816521A FR2787836B1 (fr) | 1998-12-28 | 1998-12-28 | Impulseur diphasique helico-radio-axial avec carenage incurve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2296206A1 CA2296206A1 (fr) | 2000-06-28 |
| CA2296206C true CA2296206C (fr) | 2008-07-15 |
Family
ID=9534576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA002296206A Expired - Fee Related CA2296206C (fr) | 1998-12-28 | 1999-12-23 | Impulseur diphasique helico-radio-axial avec carenage incurve |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6273672B1 (fr) |
| JP (1) | JP2000205187A (fr) |
| CA (1) | CA2296206C (fr) |
| FR (1) | FR2787836B1 (fr) |
| GB (1) | GB2346654B (fr) |
| IT (1) | IT1313969B1 (fr) |
| NO (1) | NO327890B1 (fr) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7150600B1 (en) | 2002-10-31 | 2006-12-19 | Wood Group Esp, Inc. | Downhole turbomachines for handling two-phase flow |
| EP2386766B1 (fr) | 2010-05-11 | 2022-10-12 | Sulzer Management AG | Pompe hélico-axiale, rotor pour une pompe hélico-axiale,palier hydrodynamique d'un rotor d'une pompe hélico-axiale et pompe hybride dotée d'un rotor pour une pompe hélico-axiale |
| GB2482861B (en) | 2010-07-30 | 2014-12-17 | Hivis Pumps As | Pump/motor assembly |
| IT1401868B1 (it) | 2010-08-31 | 2013-08-28 | Nuova Pignone S R L | Turbomacchina con stadio a flusso misto e metodo. |
| FR3069290B1 (fr) * | 2017-07-19 | 2019-08-09 | Yves Charron | Machine rotodynamique comprenant des impulseurs helico radio axiaux avec controle du glissement interfacial |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2333139A1 (fr) * | 1975-11-27 | 1977-06-24 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif perfectionne pour le pompage des fluides |
| US4097186A (en) * | 1976-11-18 | 1978-06-27 | Worthington Pump, Inc. | Multi-stage ring type centrifugal pumps with inducer means |
| FR2471501A1 (fr) * | 1979-12-17 | 1981-06-19 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de pompage de fluides diphasiques |
| GB8821729D0 (en) * | 1988-09-16 | 1988-11-16 | Nat Nuclear Corp Ltd | Impeller pumps |
| FR2665224B1 (fr) * | 1990-07-27 | 1992-11-13 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de pompage ou de compression polyphasique et son utilisation. |
| FR2683598B1 (fr) * | 1991-11-07 | 1994-03-04 | Ecia | Virole annulaire profilee pour helice de ventilateur et son application aux motoventilateurs d'automobile. |
| FR2697870A1 (fr) * | 1992-11-09 | 1994-05-13 | Technicatome | Pompe axiale à faible débit. |
| FR2743113B1 (fr) * | 1995-12-28 | 1998-01-23 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de pompage ou de compression d'un fluide polyphasique a aubage en tandem |
| US5997242A (en) * | 1996-12-02 | 1999-12-07 | Alden Research Laboratory, Inc. | Hydraulic turbine |
| DE19703551A1 (de) * | 1997-01-31 | 1998-08-13 | Bayer Ag | Axialförderer, vorzugsweise mit Begasungselement, und Schlaufenreaktor, diesen enthaltend |
-
1998
- 1998-12-28 FR FR9816521A patent/FR2787836B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-12-22 GB GB9930371A patent/GB2346654B/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-23 CA CA002296206A patent/CA2296206C/fr not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-27 US US09/472,444 patent/US6273672B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-27 NO NO19996494A patent/NO327890B1/no not_active IP Right Cessation
- 1999-12-27 IT IT1999MI002710A patent/IT1313969B1/it active
- 1999-12-28 JP JP11373094A patent/JP2000205187A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2787836B1 (fr) | 2001-02-02 |
| NO996494D0 (no) | 1999-12-27 |
| NO996494L (no) | 2000-06-29 |
| CA2296206A1 (fr) | 2000-06-28 |
| GB9930371D0 (en) | 2000-02-16 |
| US6273672B1 (en) | 2001-08-14 |
| GB2346654A (en) | 2000-08-16 |
| ITMI992710A1 (it) | 2001-06-27 |
| GB2346654B (en) | 2002-11-13 |
| NO327890B1 (no) | 2009-10-12 |
| FR2787836A1 (fr) | 2000-06-30 |
| ITMI992710A0 (it) | 1999-12-27 |
| JP2000205187A (ja) | 2000-07-25 |
| IT1313969B1 (it) | 2002-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0468877B1 (fr) | Dispositif de pompage ou de compression polyphasique et son utilisation | |
| EP0228097B1 (fr) | Séparateur tournant à vortex pour liquide hétérogéne | |
| CA2204664C (fr) | Systeme de pompage polyphasique et centrifuge | |
| FR2774136A1 (fr) | Dispositif de compression-pompage monoarbre associe a un separateur | |
| CA2296206C (fr) | Impulseur diphasique helico-radio-axial avec carenage incurve | |
| CA2258350A1 (fr) | Dispositif de compression de gaz humide comportant un etage de compression/separation integrees | |
| FR2782755A1 (fr) | Turmomachine polyphasique a melange de phases ameliore et methode associee | |
| EP0104966B1 (fr) | Centrifugeuse à récupération d'énergie | |
| CA2320927C (fr) | Cellule de pompage d'un effluent polyphasique et pompe comportant au moins une de ces cellules | |
| FR2605060A1 (fr) | Pompe a roue centrifuge a bandage | |
| FR2652610A1 (fr) | Procede de pompage de melange liquide gaz dans un puits d'extraction petrolier et dispositif de mise en óoeuvre du procede. | |
| EP0490773B1 (fr) | Pompe multi-étagée destinée particulièrement au pompage d'un fluide multiphasique | |
| FR2652762A1 (fr) | Dispositif destine a separer des fluides et des solides d'un fluide porteur. | |
| EP0246261A1 (fr) | Compresseur de fluide gazeux, associe a un separateur gaz-liquide | |
| EP0989306B1 (fr) | Système de compression-pompage comportant une section de compression en fonctionnement alterné et son procédé | |
| FR2787837A1 (fr) | Impulseur diphasique avec canal incurve dans le plan meridien | |
| WO2008104670A1 (fr) | Convertisseur de couple hydraulique pour vehicule automobile | |
| WO2007119010A1 (fr) | Pompe polyphasique compacte | |
| FR2481376A1 (fr) | Machine volumetrique a palettes | |
| FR2697870A1 (fr) | Pompe axiale à faible débit. | |
| FR3069290B1 (fr) | Machine rotodynamique comprenant des impulseurs helico radio axiaux avec controle du glissement interfacial | |
| EP3801917A1 (fr) | Separateur rotodynamique pour fluide multiphasique sans moyeu central | |
| FR2867525A1 (fr) | Enveloppe cylindrique propulsive autour des rotors centrifuges coniques | |
| BE517317A (fr) | ||
| BE376282A (fr) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request | ||
| MKLA | Lapsed |