FR2488950A1 - METHOD FOR OPERATING AN AXIAL TURBOMACHINE AND MACHINE OF THIS TYPE FOR THE IMPLEMENTATION OF THE METHOD - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE FONCTIONNEMENT D'UNE TURBOMACHINE AXIALE COMPORTANT UN ROTOR MUNI D'UN MOYEU ET AUQUEL EST ADJOINTE UNE ENVELOPPE PAR EXEMPLE CYLINDRIQUE. PROCEDE CARACTERISE PAR LE FAIT QUE D'UNE PART, DANS LA REGION DU MOYEU DU ROTOR EXPOSEE AU DETACHEMENT, AFIN DE DIMINUER LA DEVIATION DE L'ECOULEMENT RELATIF ET DONC AUSSI LA CHARGE DE LA GRILLE D'AUBES, ON DIMINUE L'APPORT D'ENERGIE DANS LES SECTIONS DE PROFIL CORRESPONDANTES EN DIMINUANT LA VARIATION DE LA COMPOSANTE CIRCONFERENTIELLE DE L'ECOULEMENT ABSOLU C ENTRE L'ENTREE ET LA SORTIE DU ROTOR ET QUE D'AUTRE PART, DANS CES SECTIONS DE PROFIL, ON FOURNIT UN SUPPLEMENT D'ENERGIE AVANT ETOU APRES LE ROTOR POUR MAINTENIR APPROXIMATIVEMENT CONSTANTE DANS TOUTES LES SECTIONS D'AUBES LA QUANTITE D'ENERGIE RESULTANT DE LA CONCEPTION.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR THE OPERATION OF AN AXIAL TURBOMACHINE INCLUDING A ROTOR EQUIPPED WITH A HUB AND TO WHICH IS ADDED A ENCLOSURE FOR EXAMPLE CYLINDRICAL. PROCESS CHARACTERIZED BY THE FACT THAT ON THE ONE HAND, IN THE REGION OF THE ROTOR HUB EXPOSED TO THE DETACHMENT, IN ORDER TO DECREASE THE DEVIATION OF THE RELATIVE FLOW AND THEREFORE ALSO THE LOAD OF THE AUBES GRID, WE REDUCE THE INPUT D 'ENERGY IN THE CORRESPONDING PROFILE SECTIONS BY DECREASING THE VARIATION OF THE CIRCUMFERENTIAL COMPONENT OF THE ABSOLUTE FLOW C BETWEEN THE INPUT AND OUTPUT OF THE ROTOR AND THAT ON THE OTHER HAND, IN THESE PROFILE SECTIONS, AN ADDITIONAL SUPPLEMENT IS PROVIDED. ENERGY BEFORE AND OR AFTER THE ROTOR TO MAINTAIN APPROXIMATELY CONSTANT IN ALL SECTIONS OF AUBES THE QUANTITY OF ENERGY RESULTING FROM THE DESIGN.
Description
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L'invention concerne un procédé de fonctionnement d'une turbomachine axiale comportant un rotor muni d'un The invention relates to a method of operating an axial turbomachine comprising a rotor provided with a
moyeu et auquel est adjointe une enveloppe par exemple cylin- hub and to which is added an envelope, for example cylindrical
drique. L'invention concerne en outre une turbomachine axiale pour la mise en oeuvre du nouveau procédé, comportant drique. The invention further relates to an axial turbomachine for implementing the new method, comprising
un rotor entouré d'une enveloppe par exemple cylindrique. a rotor surrounded by an envelope, for example cylindrical.
Il est connu que dans les turbomachines axiales telles que les ventilateurs axiaux, compresseurs axiaux et pompes axiales, en cas de fort étranglement en dessous de la gamme normale de fonctionnement, donc en cas de débit réduit, il se produit une instabilité de la caractéristique qui commence, sur celle-ci, à gauche du point dit "de décollement". Cette instabilité de la caractéristique doit être attribuée à des phénomènes de détachement, lorsque l'écoulement relatif en rotation se détache dans deux régions typiques du rotor axial, à savoir dans différents canaux d'aubes, sous la forme d'un détachement tournant non stationnaire, et sur le moyeu du rotor en rotation, ce qui It is known that in axial turbomachines such as axial fans, axial compressors and axial pumps, in case of strong throttling below the normal operating range, so in case of reduced flow, there is an instability of the characteristic which begins, on this one, to the left of the point said "of detachment". This instability of the characteristic must be attributed to detachment phenomena, when the relative rotational flow is detached in two typical regions of the axial rotor, namely in different vane channels, in the form of a non-stationary rotating detachment. , and on the rotor hub in rotation, which
s'appelle "eau morte de moyeu". Le détachement dans diffé- is called "hub dead water". Detachment in different
rents canaux d'aubes a pour effet que les canaux d'aubes momentanément concernés sont à peu près bouchés par suite de l'écoulement pulsé et fortement tourbillonnant tandis que les autres canaux sont parcourus normalement, la zone de perturbation tournant elle-même aussi avec une certaine The effect of the vane channels is that the vane channels momentarily involved are nearly plugged as a result of the pulsating and strongly swirling flow while the other channels are traversed normally, the disturbance zone itself also rotating with a certain
vitesse circonférentielle relativement à l'aubage tournant. circumferential speed relative to the rotating blade.
Par suite de l'apparition de l'"eau morte de moyeu", il se produit un resserrement de l'écoulement normal, la zone d'eau morte s'agrandit à mesure que le débit volumétrique As a result of the appearance of the "dead water of hub", there is a tightening of the normal flow, the zone of dead water is enlarged as the volumetric flow
diminue et le point de détachement se déplace vers l'amont. decreases and the point of detachment moves upstream.
L'inconvénient de ces phénomènes de détachement est que, d'une part, ils constituent un danger pour les aubes sous l'angle de la résistance pure et que, d'autre part, ils sont The disadvantage of these phenomena of detachment is that, on the one hand, they constitute a danger for the blades from the point of view of pure resistance and that, on the other hand, they are
la cause de bruits importants de sorte qu'ils sont indési- the cause of loud noises so that they are undesirable
rables, ne serait-ce que pour des raisons acoustiques. rable, if only for acoustic reasons.
Etant donné que le point de fonctionnement varie de façon incontrôlable, il se produit des charges dynamiques supplémentaires qui peuvent conduire à des ruptures par oscillations des aubes tournantes et à des oscillations de toute l'installation. Le niveau de bruit augmente et il se Since the operating point varies in an uncontrollable manner, additional dynamic loads occur which can lead to oscillation failures of the rotating vanes and oscillations of the entire plant. The noise level is increasing and it is
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produit, par suite du fonctionnement instable, des variations de niveau de bruit qui sont désagréables pour l'oreille humaine et qui sont connus des spécialistes, par exemple, sous le nom de "pompage". On a déjà proposé différentes mesures pour stabiliser l'écoulement. Ainsi par exemple, le brevet DE 697 816 propose de disposer, du côté de pression As a result of the unstable operation, noise level variations which are unpleasant for the human ear and which are known to those skilled in the art, for example, are known as "pumping". Various measures have already been proposed to stabilize the flow. For example, the patent DE 697 816 proposes to dispose, on the pressure side
du rotor, une plaque de guidage annulaire placée concentri- of the rotor, an annular guide plate placed
quement à l'axe du ventilateur. Le brevet CH 288 243 propose, only to the axis of the fan. Patent CH 288 243 proposes,
dans une machine à refoulement axial de l'espèce ici considé- in an axial displacement machine of the species here considered
rée, de disposer avant le rotor une roue directrice et de disposer entre eux un anneau cylindrique coaxial. La DE-AS 1 064 191 propose de prévoir, entre le rotor et une roue directrice secondaire, un ou des anneaux de moyeu et éventuellement aussi de disposer ceux-ci après la roue directrice secondaire. Une autre proposition connue est de prévoir avant l'entrée des aubes une surface stabilisatrice, ce qui est conseillé par exemple dans le modèle d'utilité DE 1 949 833. Toutefois, les mesures ci- dessus n'ont pas conduit à un résultat satisfaisant: il semble à vrai dire que l'on pourrait ainsi obtenir une certaine stabilisation de l'écoulement, mais il se produit encore les phénomènes indésirables de détachement dont il a été question plus To provide a steering wheel before the rotor and to have a coaxial cylindrical ring between them. DE-AS 1 064 191 proposes to provide, between the rotor and a secondary steering wheel, one or hub rings and possibly also to arrange them after the secondary steering wheel. Another known proposal is to provide before the entry of the blades a stabilizing surface, which is recommended for example in the utility model DE 1 949 833. However, the above measures have not led to a satisfactory result : it seems to be true that one could thus obtain a certain stabilization of the flow, but it still occurs the undesirable phenomena of detachment which was discussed more
haut. Enfin, le brevet DE 1 428 077 propose aussi un inter- above. Finally, patent DE 1 428 077 also proposes a
stice annulaire servant à ramener du fluide à l'espace qui précède la roue et ensuite, selon un développement, un dispositif de stabilisation sous la forme d'un canal de annular method for returning fluid to the space preceding the wheel and then, according to a development, a stabilizing device in the form of a channel of
dérivation avec grille de reflux. Toutefois, dans ces dispo- bypass with reflux grid. However, in these provisions
sitions aussi, s'il est vrai que les phénomènes de détache- also, although it is true that the phenomenon of
ment sont stabilisés localement, on ne peut pas les empêcher, are locally stabilized, we can not prevent them,
tout à fait indépendamment du fait que les mesures propo- quite apart from the fact that the proposed measures
sées dans ces publications antérieures sont également très coûteuses. En outre, il semble que l'"eau morte de moyeu" These earlier publications are also very expensive. In addition, it seems that the "dead water hub"
ne puisse guère être diminuée par les mesures ci-dessus. can hardly be diminished by the above measures.
L'invention a pour but d'éviter les inconvénients The object of the invention is to avoid the disadvantages
ci-dessus et à cet effet, elle vise à fournir une possibili- above and to this end, it aims to provide a possibility
té et une disposition permettant, par des moyens relative- and a provision allowing, by relative
ment réduits et clairs, dans des machines axiales destinées à des volumes aussi grands que possible, à des pressions aussi élevées que possible et à des degrés de réaction aussi élevés que possible, d'éviter les phénomènes de détachement qui se produisent à l'endroit du moyeu du rotor et/ou dans in axial machines intended for as large a volume as possible, at as high a pressure as possible and at as high a degree of reaction as possible, to avoid the phenomena of detachment occurring in the rotor hub and / or in
les canaux d'aubes, avec toutes leurs conséquences désagréa- canals, with all their unpleasant consequences
bles. A cet effet, selon l'invention, on propose un procé- dé caractérisé par le fait que d'une part, dans la région du moyeu du rotor, exposée au détachement, afin de diminuer la déviation de l'écoulement relatif et donc aussi la charge de la grille d'aubes, on diminue l'apport d'énergie dans les sections de profil correspondantes en diminuant la variation de la composante circonférentielle de l'écoulement absolu A ct entre l'entrée et la sortie du rotor et que d'autre part, dans ces sections de profil, on fournit un supplément ble. For this purpose, according to the invention, a method is proposed characterized in that on the one hand, in the region of the rotor hub, exposed to detachment, in order to reduce the deviation of the relative flow and therefore also the charge of the vane grid reduces the energy input in the corresponding profile sections by decreasing the variation of the circumferential component of the absolute flow A ct between the inlet and the outlet of the rotor and that on the other hand, in these profile sections, a supplement is provided
d'énergie avant et/ou après le rotor pour maintenir approxi- before and / or after the rotor to maintain approxi-
mativement constante dans toutes les sections d'aubes la quantité d'énergie résultant de la conception. Un mode d'exécution est par exemple caractérisé par le fait que pour diminuer la variation de la composante circonférentielle de l'écoulement absolu A c entre l'entrée et la sortie du u rotor, on agence le profil des aubes, dans les sections de profil exposées, en particulier dans la région du moyeu, en vue d'une moindre augmentation totale de pression qu'il n'était prévu primitivement dans toutes les sections, ce in all blade sections, the amount of energy resulting from the design is substantially constant. An embodiment is for example characterized in that to reduce the variation of the circumferential component of the absolute flow A c between the inlet and the outlet of the rotor, the blade profile is arranged in the sections of profile, especially in the hub region, for a lesser total pressure increase than originally planned in all sections,
qui conduit à un profil d'aubes modifié à moindre courbure. which leads to a modified blade profile with less curvature.
On peut aussi par exemple, pour maintenir constante la quantité d'énergie résultant de la conception, augmenter la pression totale avant et/ou après le rotor. L'invention propose, pour la mise en oeuvre du nouveau procédé, une turbomachine axiale comportant un rotor entouré d'une enveloppe cylindrique à la suite duquel une roue directrice One can also for example, to maintain constant the amount of energy resulting from the design, increase the total pressure before and / or after the rotor. The invention proposes, for the implementation of the new method, an axial turbomachine comprising a rotor surrounded by a cylindrical envelope following which a steering wheel
secondaire est prévue, dans le sens d'écoulement, caractéri- in the direction of flow, characterizes
sée par le fait qu'avant le rotor est prévu un rotor auxi- the fact that before the rotor is provided an auxiliary rotor
liaire qui lui est coaxial et dont les aubes ont une moindre extension radiale. Par exemple, le rotor auxiliaire peut être entouré d'une cloison annulaire coaxiale sous la forme d'un anneau extérieur dont le diamètre est plus petit que which is coaxial and whose vanes have a smaller radial extension. For example, the auxiliary rotor may be surrounded by a coaxial annular partition in the form of an outer ring whose diameter is smaller than
celui de l'enveloppe. Toutefois, une autre disposition pos- that of the envelope. However, another provision
sible est par exemple caractérisée par le fait qu'à la suite du rotor est prévu un rotor auxiliaire présentant des aubes sible is for example characterized by the fact that after the rotor is provided an auxiliary rotor with vanes
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de moindre extension radiale, à la suite duquel est à of lesser radial extension, as a result of which is
nouveau prévue, dans le sens d'écoulement, une roue directri- the new direction, in the direction of flow, a steering wheel
ce auxiliaire de grandeur à peu près égale et qu'au moins la roue directrice auxiliaire est entourée d'une cloison annulaire coaxiale sous la forme d'un anneau extérieur dont -le diamètre est plus petit que celui de l'enveloppe. Dans une turbomachine axiale selon l'invention comportant un rotor entouré d'une enveloppe par exemple cylindrique, une aspiration de couche limite peut aussi s'effectuer depuis la région exposée au détachement, en passant par une dépression, le tuyau d'aspiration partant de préférence d'une zone située dans la région de sortie. Enfin, dans une autre disposition possible, il s'effectue dans la région d'entrée du rotor une accélération de couche limite, par exemple par un tuyau de pression. Le fluide aspiré peut aussi servir à l'accélération de couche limite dans this auxiliary of approximately equal size and at least the auxiliary steering wheel is surrounded by a coaxial annular partition in the form of an outer ring whose diameter is smaller than that of the envelope. In an axial turbomachine according to the invention comprising a rotor surrounded by an envelope, for example cylindrical, a boundary layer suction can also be carried out from the region exposed to the detachment, via a depression, the suction pipe starting from preferably an area in the exit region. Finally, in another possible arrangement, a boundary layer acceleration, for example by a pressure pipe, is effected in the region of entry of the rotor. The aspirated fluid can also be used for boundary layer acceleration in
un circuit secondaire fermé.a closed secondary circuit.
Ainsi, l'invention se propose d'éliminer les insta- Thus, the invention proposes to eliminate the insta-
bilités de caractéristique ou pour mieux dire, de déplacer le point de décollement dans le sens de petits débits characteristics or, to put it better, to move the point of separation in the direction of small flows
volumétriques pour augmenter ainsi la gamme de fonctionne- volumetric devices to increase the operating range
ment stable, elle se propose en outre d'abaisser le niveau de bruit dans des états de fonctionnement avec étranglement et enfin, elle a aussi pour but de permettre une diminution dirigée du rapport de moyeu, c'est-à-dire de la partie du rotor qui ne laisse pas passer l'écoulement, ce qui a pour effet d'uniformiser le profil de vitesse à la sortie de la machine, étant donné que cela diminue le coeur d'eau morte qui se forme lorsque l'écoulement passe de la section annulaire résultant du moyeu à la section circulaire d'un it also proposes to lower the noise level in operating states with throttling and finally, it also aims to allow a directed reduction of the hub ratio, that is to say of the part of the rotor which does not let flow, which has the effect of standardizing the speed profile at the output of the machine, since it reduces the dead water core that forms when the flow passes from the annular section resulting from the hub to the circular section of a
tube raccordé, faisant suite à la sortie de la machine. connected tube, following the exit of the machine.
Ainsi, l'invention ne vise pas seulement à éviter l'insta- Thus, the invention is not only aimed at avoiding the insta-
bilité de la caractéristique ou à la réduire dans le sens d'un étranglement plus fort, mais encore, simultanément, à maintenir un degré de réaction élevé, à obtenir de grands volumes et à uniformiser aussi le profil de vitesse character of the characteristic or to reduce it in the direction of a stronger throttle, but also, at the same time, to maintain a high degree of reaction, to obtain large volumes and also to standardize the speed profile.
à la sortie de la machine.at the exit of the machine.
A cet effet, elle propose de fournir de l'énergie dans la région exposée au détachement, soit en augmentant To this end, it proposes to supply energy in the region exposed to the detachment, either by increasing
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la pression avant et/ou après le rotor, soit en aspirant la couche limite de la région exposée au détachement, soit en accélérant la couche limite. Avec la solution selon l'invention, on obtient différents avantages: faible encombrement, degré de réaction élevé, grands volumes, hautes pressions (ce qui correspond à une grande densité de puissance), augmentation de la gamme de fonctionnement stable c'est-à-dire déplacement du point de décollement vers de plus petits débits volumétriques, amélioration du comportement de bruit, uniformisation du profil de vitesse the pressure before and / or after the rotor, either by suctioning the boundary layer of the region exposed to the detachment, or by accelerating the boundary layer. With the solution according to the invention, different advantages are obtained: small size, high degree of reaction, large volumes, high pressures (which corresponds to a high power density), increase in the stable operating range, that is to say -deferring displacement of the separation point to smaller volumetric flow rates, improvement of the noise behavior, uniformity of the velocity profile
à la sortie de la machine, etc..at the exit of the machine, etc.
D'autres caractéristiques et avantages de l'objet Other features and benefits of the object
de l'invention apparaîtront dans la description ci-après, of the invention will appear in the description below,
portant sur plusieurs exemples d'exécution du ventilateur axial selon l'invention, destinés à la mise en oeuvre du procédé nouveau et représentés par les dessins, dans lesquels: la figure 1 est une élévation latérale schématique d'un relating to several examples of execution of the axial fan according to the invention, intended for the implementation of the new method and represented by the drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic side elevation of a
premier mode d'exécution de ventilateur axial selon l'inven- first embodiment of axial fan according to the invention
tion; la figure 2 est une élévation latérale schématique d'une variante de la disposition de la figure 1, et la figure 3 est une vue analogue aux figures 1 et 2, tion; FIG. 2 is a diagrammatic side elevation of a variant of the arrangement of FIG. 1, and FIG. 3 is a view similar to FIGS. 1 and 2;
montrant un deuxième mode d'exécution modifié de l'invention. showing a second modified embodiment of the invention.
Dans le ventilateur axial selon l'invention repré- In the axial fan according to the invention
senté par la figure 1, l'apport d'énergie s'effectue à l'extérieur du rotor 1, entouré d'une enveloppe cylindrique 1, the energy supply is effected outside the rotor 1, surrounded by a cylindrical envelope
2, et à la suite duquel est prévue, dans le sens d'écoule- 2, and following which it is planned, in the sense of
ment, la roue directrice secondaire 3. Avant le rotor 1 est "prévu un rotor auxiliaire 4 coaxial à celui-ci et dont les aubes, comme on le voit, ont une moindre extension radiale que les aubes du rotor principal 1. Ce rotor auxiliaire 4 peut être entouré d'une cloison annulaire coaxiale 5 sous Secondly, the secondary steering wheel 3. Before the rotor 1 is provided an auxiliary rotor 4 coaxial with it and whose vanes, as we see, have a smaller radial extension than the vanes of the main rotor 1. This auxiliary rotor 4 can be surrounded by a coaxial annular partition 5 under
la forme d'un anneau extérieur dont le diamètre est infé- the shape of an outer ring whose diameter is less than
rieur à celui de l'enveloppe 2. Une telle cloison 5 est avantageuse dans bien des cas, mais elle n'est pas toujours nécessaire. Le rotor 1 et le rotor auxiliaire 4 sont harmonisés entre eux de telle sorte qu'à la sortie 6 du rotor, on obtient une augmentation totale de pression qui This partition 5 is advantageous in many cases, but it is not always necessary. The rotor 1 and the auxiliary rotor 4 are harmonized with one another so that at the outlet 6 of the rotor, a total pressure increase is achieved which
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est constante sur toute la hauteur des aubes. Le rotor axial d'amont ou rotor auxiliaire 4 peut, comme dans la disposition représentée par la figure 1, tourner en sens opposé (flèche 7) au rotor (flèche 8), mais il peut aussi tourner dans le même sens que le rotor, une roue directri- is constant over the entire height of the blades. The axial upstream rotor or auxiliary rotor 4 can, as in the arrangement shown in FIG. 1, rotate in the opposite direction (arrow 7) to the rotor (arrow 8), but it can also rotate in the same direction as the rotor, a steering wheel
ce devant alors être prévue à la suite du rotor auxiliaire. this must then be provided after the auxiliary rotor.
Au rotor auxiliaire, disposé dans la région du moyeu, peut At the auxiliary rotor, arranged in the region of the hub, can
être adjoint un moteur d'entraînement séparé mais l'entraî- be accompanied by a separate drive motor but the trainer
nement peut aussi être dérivé de celui du rotor principal. It can also be derived from the main rotor.
Etant donné le plus petit diamètre extérieur du rotor auxi- Given the smaller outer diameter of the rotor
liaire, celui-ci peut tourner à une plus grande vitesse. it can turn at a higher speed.
L'anneau extérieur 5 adjoint au rotor auxiliaire peut The auxiliary outer ring 5 auxiliary rotor can
être fixe, mais il peut aussi tourner avec le rotor auxi- be fixed, but it can also rotate with the rotor
liaire, cet anneau peut, comme dans l'exemple d'exécution représenté par la figure 1, s'étendre axialement sur une longueur égale ou inférieure à celle du rotor en restant à l'extérieur du rotor, mais l'anneau extérieur adjoint au rotor auxiliaire peut aussi s'étendre axialement sur une longueur supérieure à celle du rotor auxiliaire et arriver jusque dans la région du rotor. Au rotor 1 est adjoint un anneau intermédiaire 9 qui tourne avec lui et qui s'étend sur toute la longueur axiale du rotor ou sur une partie this ring may, as in the embodiment shown in FIG. 1, extend axially over a length equal to or less than that of the rotor while remaining outside the rotor, but the outer ring auxiliary rotor may also extend axially over a length greater than that of the auxiliary rotor and reach the region of the rotor. Rotor 1 is an intermediate ring 9 which rotates with it and extends over the entire axial length of the rotor or a part
de sa longueur et qui arrive de préférence jusqu'à l'exté- length and preferably to the outside.
rieur de la région d'entrée 10 du rotor et dont le diamètre est supérieur à celui de l'anneau extérieur 5 adjoint au rotor auxiliaire, l'anneau intermédiaire 9 commençant dans la région de l'extrémité postérieure de l'anneau extérieur 5. Ainsi, à l'aide de l'anneau auxiliaire 5, on subdivise l'afflux à l'étage axial en un courant principal 11 et un courant secondaire 12 qui est enrichi en énergie. L'anneau intermédiaire 9 empêche les courants principal et secondaire de se mélanger dans la région d'entrée du rotor ou sur 10 of the rotor input region and whose diameter is greater than that of the auxiliary outer ring 5 of the auxiliary rotor, the intermediate ring 9 starting in the region of the posterior end of the outer ring 5. Thus, with the aid of the auxiliary ring 5, the influx is divided into the axial stage into a main stream 11 and a secondary stream 12 which is enriched with energy. The intermediate ring 9 prevents the main and secondary currents from mixing in the rotor inlet region or on the
toute l'extension axiale de celui-ci. all the axial extension of it.
Ainsi, dans la disposition selon la figure 1, on part de cette idée que l'écoulement relatif à travers le rotor doit être dévié le plus fort dans la région du moyeu Thus, in the arrangement according to FIG. 1, one starts from the idea that the relative flow through the rotor must be deflected the strongest in the region of the hub.
de sorte que la charge de la grille d'aubes est particuliè- so that the load of the blade grate is particularly
rement forte dans la région du moyeu et qu'ainsi l'écoule- strong in the hub region and so the
ment relatif est aussi particulièrement exposé au détache- relative reliance is also particularly vulnerable to
7 24889507 2488950
ment. Les mesures décrites plus haut servent donc à dimi- is lying. The measures described above therefore serve to reduce
nuer l'apport d'énergie dans les sections de profil qui sont situées au sein de la région du moyeu, exposée au détachement, afin d'éviter le plus possible les dangers ci-dessus. Toutefois, étant donné que l'énergie fournie (correspondant à l'élévation totale de pression Apt) doit être maintenue constante dans toutes les sections d'aube, la diminution de l'apport d'énergie dans la région du moyeu du rotor est compensée, dans le mode d'exécution de la figure 1, par un apport supplémentaire d'énergie avant l'entrée des aubes du rotor, de façon que l'énergie fournie dans toute section de profil soit constante, par exemple selon la formule: apt, conception = Apt, L + Apt, V + t\pt, N = constante réduit dans laquelle- à pt, L signifie l'élévation de pression engendrée dans le rotor, A pt, V l'élévation de pression engendrée avant l'entrée des aubes du rotor et à pt, N l'élévation de pression engendrée après la sortie des aubes du rotor, tandis que Aept signifie l'élévation totale de To reduce the energy input in the profile sections that are located within the hub region, exposed to the detachment, in order to avoid the above hazards as much as possible. However, since the energy supplied (corresponding to the total pressure elevation Apt) must be kept constant in all blade sections, the decrease in energy input in the region of the rotor hub is compensated. in the embodiment of FIG. 1, by an additional supply of energy before the entry of the blades of the rotor, so that the energy supplied in any profile section is constant, for example according to the formula: apt , design = Apt, L + Apt, V + t \ pt, N = reduced constant in which, at L, L means the pressure elevation generated in the rotor, A p, V the pressure elevation generated before the rotor blades and at P, N the pressure rise generated after the rotor blades exit, while Aept means the total elevation of
pression, c'est-à-dire l'apport d'énergie. pressure, that is to say the supply of energy.
Dans la variante de la figure 2, sur le moyeu 13 est monté le rotor 14 entouré par une enveloppe cylindrique In the variant of Figure 2, on the hub 13 is mounted the rotor 14 surrounded by a cylindrical envelope
et à la suite duquel est placée, dans le sens d'écoule- and after which is placed, in the sense of
ment suivant la flèche 17, une roue directrice secondaire 16. Dans le cas présent, à la suite du rotor 14 est placé un rotor auxiliaire 18 coaxial à celui-ci et dont les aubes ont une moindre extension radiale que celles du rotor principal. A la suite de ce rotor auxiliaire 18 est placée à nouveau, dans le sens d'écoulement, une roue directrice auxiliaire 19 à peu près de même grandeur. En outre, une cloison annulaire coaxiale aux différentes roues est encore prévue, sous la forme d'un anneau extérieur 20 dont le diamètre est inférieur à celui de l'enveloppe et qui entoure extérieurement le rotor auxiliaire 18 mais de préférence aussi la roue directrice auxiliaire 19. Le rotor et le rotor auxiliaire sont harmonisés entre eux de telle sorte que l'écoulement à la sortie de la machine subit, sur toute la section annulaire, un apport d'énergie According to the arrow 17, a secondary steering wheel 16. In the present case, following the rotor 14 is placed an auxiliary rotor 18 coaxial thereto and whose blades have a smaller radial extension than those of the main rotor. Following this auxiliary rotor 18 is placed again, in the direction of flow, an auxiliary steering wheel 19 of about the same size. In addition, an annular partition coaxial with the different wheels is also provided, in the form of an outer ring 20 whose diameter is smaller than that of the casing and which externally surrounds the auxiliary rotor 18 but preferably also the auxiliary steering wheel 19. The rotor and the auxiliary rotor are harmonized with each other so that the flow at the outlet of the machine undergoes, over the entire annular section, a supply of energy
8 24889508 2488950
constant. Le rotor auxiliaire 18 peut tourner dans le même constant. The auxiliary rotor 18 can rotate in the same
sens (flèche 21) que le rotor ou rotor- principal -14 (flèche- direction (arrow 21) that the rotor or main rotor -14 (arrow-
22) mais il peut, comme dans le mode d'exécution de la figu- 22) but it can, as in the embodiment of FIG.
re 1, tourner en sens opposé au rotor principal. Au rotor auxiliaire peut être adjoint, comme dans la variante décrite re 1, turn in the opposite direction to the main rotor. Auxiliary rotor can be added, as in the described variant
-plus haut, un moteur d'entraînement séparé mais l'entraine- higher, a separate drive motor but the drive
ment du rotor auxiliaire peut aussi être dérivé de celui du rotor principal. L'anneau extérieur 20 adjoint au rotor auxiliaire peut être fixe mais il peut aussi tourner avec le rotor auxiliaire. Il est prévu que l'anneau extérieur 20 adjoint au rotor auxiliaire s'étende axialement sur une longueur qui correspond approximativement à la longueur du rotor auxiliaire et/ou de la roue directrice, en restant hors de la région de la roue directrice placée à la suite du rotor, il faut donc que cet anneau auxiliaire soit placé au moins en face du rotor auxiliaire mais de préférence qu'il entoure aussi la roue directrice auxiliaire mais n'arrive pas jusque dans la roue directrice qui fait suite au rotor principal. Toutefois, l'anneau extérieur adjoint au rotor auxiliaire peut aussi arriver jusque dans la région de la roue directrice qui fait suite au rotor principal et la subdiviser en une roue directrice extérieure et une roue directrice intérieure ou, au lieu de cela, on peut aussi adopter un anneau extérieur 23 séparé, adjoint à la roue The auxiliary rotor can also be derived from that of the main rotor. The outer ring 20 of the auxiliary rotor can be fixed but it can also rotate with the auxiliary rotor. It is provided that the outer auxiliary ring 20 of the auxiliary rotor extends axially along a length which corresponds approximately to the length of the auxiliary rotor and / or the steering wheel, remaining out of the region of the steering wheel placed at the Following the rotor, it is necessary that this auxiliary ring is placed at least in front of the auxiliary rotor but preferably that it also surrounds the auxiliary steering wheel but does not reach into the steering wheel which follows the main rotor. However, the auxiliary outer ring of the auxiliary rotor may also reach the region of the steering wheel which follows the main rotor and subdivide it into an outer steering wheel and an inner steering wheel or, instead, one can also adopt a separate outer ring 23, assistant to the wheel
directrice principale et séparé de l'anneau extérieur 20. principal director and separated from the outer ring 20.
En tous cas, l'écoulement partant du rotor est.subdivisé In any case, the flow leaving the rotor is subdivided
en un courant principal passant à travers la roue directri- in a main stream passing through the steering wheel
ce extérieure suivant la flèche 24 et un courant secondaire this outside following arrow 24 and a secondary current
qui traverse le rotor auxiliaire et dans lequel s'effec- passing through the auxiliary rotor and in which
tue,4à l'intérieur du rotor auxiliaire, l'apport supplémen- kills, within the auxiliary rotor, the additional
taire d'énergie. Une autre mesure qui sert à cet effet est qu'au rotor ou rotor principal 14 est adjoint un anneau intermédiaire 26 tournant avec lui et qui s'étend sur toute la longueur axiale du rotor ou sur une partie de sa silenced energy. Another measure which serves for this purpose is that at the rotor or main rotor 14 is an intermediate ring 26 rotating with it and which extends over the entire axial length of the rotor or a part of its
longueur et dépasse de préférence hors de la région de sor- length and preferably extends beyond the region of
tie du rotor et dont le diamètre est par exemple plus petit of the rotor and whose diameter is for example smaller
que celui de l'anneau extérieur adjoint au rotor auxiliaire. that of the outer ring adjoining the auxiliary rotor.
Dans la variante de la figure 3, il s'agit d'un ventilateur axial comportant un rotor 30 qui est entouré In the variant of Figure 3, it is an axial fan having a rotor 30 which is surrounded
9 24889509 2488950
d'une enveloppe cylindrique 31 et suivi d'une roue directri- of a cylindrical envelope 31 and followed by a wheel
ce 32. Dans le cas présent, du fluide est aspiré, par un tuyau 36, de la région du moyeu 33 exposée au détachement, par exemple en 34 dans la région de la sortie 35, ce qui s'effectue à l'aide d'un enfoncement non représenté auquel est relié le tuyau d'aspiration 36. L'aspiration s'effectue 32. In the present case, fluid is drawn, by a pipe 36, from the region of the hub 33 exposed to the detachment, for example at 34 in the region of the outlet 35, which is effected with the aid of FIG. an unrepresented depression to which the suction pipe 36 is connected.
suivant la flèche 37.following arrow 37.
Dans un autre exemple d'exécution non représenté, on peut aussi résoudre le problème abordé par l'invention, dans le cas d'un ventilateur axial comportant également un rotor entouré d'une enveloppe cylindrique et naturellement des roues directrices de nature en elle-même connue, en amenant du fluide à la région d'entrée du rotor par un tuyau In another example of embodiment not shown, it is also possible to solve the problem addressed by the invention, in the case of an axial fan also comprising a rotor surrounded by a cylindrical envelope and naturally steering wheels of nature in itself. same known, by supplying fluid to the rotor inlet region through a pipe
de pression.pressure.
Dans tous les exemples d'exécution de ventilateurs à courant axial selon l'invention, le procédé réside donc dans le fait que d'une part, dans la région du moyeu du rotor, exposée au détachement, afin de diminuer la déviation de l'écoulement relatif et donc aussi la charge de la grille d'aubes, on diminue l'apport d'énergie dans les sections de profil situées au sein de la région du moyeu, exposée au détachement, et on rend donc plus petite aussi la vitesse In all the embodiments of axial flow fans according to the invention, the method therefore resides in the fact that on the one hand, in the region of the rotor hub, exposed to the detachment, in order to reduce the deflection of the rotor. relative flow and thus also the load of the blade grid, the energy input is reduced in the profile sections located within the region of the hub, exposed to the detachment, and therefore the speed is also reduced
absolue A CU et que d'autre part, pour compenser la diminu- at CU and that, on the other hand, to compensate for
tion de l'apport d'énergie et pour maintenir approximative- contribution of energy and to maintain approximate
ment constante la quantité d'énergie résultant de la conception, dans toutes les sections d'aubes, on fournit à nouveau de l'énergie avant et/ou après le rotor et on augmente donc à P st, par exemple en augmentant la pression en ces endroits ou en aspirant de l'énergie à la sortie des aubes, ou, enfin, en ramenant du fluide de la sortie des the amount of energy resulting from the design, in all the blade sections, energy is again supplied before and / or after the rotor and is thus increased to P st, for example by increasing the pressure in these places or by sucking energy at the exit of the blades, or finally by bringing back fluid from the outlet of the
aubes à l'entrée.blades at the entrance.
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