Brevet FR2338376A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne une turbine péripherique pour fluide, comprenant un disque rotatif à la périphérie duquel sont fixees des aubes et un canal torique dans lequel tourneatles'-aubes, de aorte que le fluide moteur décrit une trajectoire hélicoidale à linterieur de la machine entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie. On connaît deja des compresseurs ayant une telle structure, de tels compresseurs sont d'une construction plus economique, ont une vitesse peripherique mode- rée et ont une robustesse tres superieure aux machines axiales et centrifuges~. De tels compresseurs peuvent également fonctionner en turbine et la présente invention a pour but une turbine reprenant cette structure mais presentant des performances améliorées. La turbine selon l'invention est caracterisee en ce que la section des aubes par un plan pernendiculaire à l'axe de rotation du disque à la forse d'un croissant et en ce qu'il existe un espace libre entre la paroi interne du canal torique et la base des aubes ainsi qu'entre la paroi externe du canal torique et la partie supérieure des aubes et aussi entre la paroi latérale du canal torique et les extrémités laterales des aubes. La forte de tes aubes stapp entant à celle des aubes des turbines à action. Elle comporte en outre de préférence au moins l'une-des caracteristiques suivantes - les aubes sont disposees symetriquement par rapport au plan de synetrie du disque qui les porte, - les aubes sont a bords effiles, dont les parties externe et interne- font- des angles aigus avec les plans tangents aux cylindres decrits par les bords. - la forme de la roue et la forme du canal dans lequel tournent les aubes sont telles que le gaz rentre entre deux aubes par leurs parties inférieures et en ressortent par leurs parties supérieures. - le canal d'entre du fluide dans la turbine comporte dans Sa partie centrale des filets un guide/de fluide entrant qui les dirige vers les parties laterales du canal torique, de façon que les filets du fluide arrivent au contact des aubes par leur partie inferieure, - le canal torique comporte un barrage, entre la sortie et l'entrez du fluide dont le profil presente deux courbures continues se raccordant tangentiellement chacune, d'une part a la paroi cylindrique interne dudit canal, et d'autre part a la paroi du canal de sortie pour l'une des deux courbures et du canal d'entree sous l'autre, - la roue porte de part et d'autre, sur au moins une partie de la hauteur des aubes, deux flasques tournant avec elle, qui imposent la direction de ltecoule- ment interne. Il est décrit ci-apres, à titre d'exemple et en reference au dessin annexe, une turbine périphérique selon l'invention. La figure 1 represente en coupe par un plan perpendiculaire l'axe de rotation (représente par l'axe I-I de la figure 2), une moitie de turbine, avec un certain nombre d'aubes du côté des ouvertures d'entree et de sortie du fluide moteur séparées par une pièce de barrage entre la sortie et l'entree. La figure 2 represente la turbine en coupe au-dessus de son axe de rotation (selon l'axe II-II de la figure 1). La figure 3 represente schématiquement, en projection sur un plan passant par l'axe de rotation (representé par l'axe III-III de la figure 1), la circulation du fluide à l'intérieur du canal. La figure 4 montre, suivant une coupe IV-5t de la figure 1, l'entrez du fluide dans la turbine. La figure 5 represente une variante du compresseur en coupe au-dessus de son axe de rotation au débouche de son orifice d'entree (coupe par l'axe TV-IV de la figure I correspondante, analogue à la coupe representée en figure 4). On voit sur la figure 1 que la turbine comporte un disque 1 monté sur un arbre 2, et pouvant tourner dans un coros 3, sur des roulements 3 billes 4, 5 (ces derniers apparaissent nettement sur la figure 2) ; le disque 1 comporte sur son pourtour un jeu d'aubes 6. Celles-ci tournent dans un canal torique 7 relié des ouvertures de sortie 8 et d'entrée 9, séparées ar une cloison 10, dans le sens indiqué par le fleche 11 ; un barrage 12 placé dans le canal torique permet de réduire au minimtan possible les fuites du fluide moteur de l'ouverture d'entree 9 vers l'ouverture de sortie 8.Deux aubes successives telles que 6A et 6B sont séparées par des canaux tels que 13, et elles possèdent des bords effilés tels que 14, 15, le fluide moteur pénétrant dans les canaux 13 dans le sens indiqué par la flèche 16. La figure 2 montre la disposition, sur le pourtour du disque 1, des aubes vues du côté de leur face concave, tournant dans le canal torique 7. Ce canal est coupé dans le plan de la figure par le barrage 12 servant à séparer les ouver- tures de sortie et d'entrée du fluide. Dans la figure 3, on voit le sens de circulation du fluide dans les canaux inter-aubes 13 du canal torique 7. Le canal torique 7 est divisé en deux parties, l'une a droite et l'autre à gauche sur la figure 3, par le prolonRerent 17 du disque 1 portant les aubes. Le fluide pénètre dans les canaux inter-aubes 13 (figure 1), par le bas et en ressort par le haut puis revient vers le bas par la partie latérale du canal torique 7, dans le sens indique par les flèches 18A, 18B, selon des trajets sensiblement circulaires dans le nlan de la figure.La composition du deplacement circulaire selon les flèches 18A, 18B et de la translation dans le canal torique 7 imprimée par les aubes, donne un denlacement hélicoïdal des filets fluides dans le canal, de l'ouverture d'entrée à celle de sortie. La figure 4 represente une coupe par un plan passant par l'axe de rotation dans le secteur de l'ouverture d'entrée 9 (represente par l'axe IV-IV de la figure 1). Cette figure montre seulement ltouverture 9 par laquelle le fluide rentre dans la turbine. La figure 5 represente une variante de la turbine selon l'invention, en coupe au-dessus de son axe de rotation au debouchfi de l'orifice d'entree (coupe par l'axe IV-TV) de la figure 1 correspondante, analogue à la coupe representee en figure 4). Dans cette variante, on a place une piece deflectrice ou guide 19 qui a pour but de diriger les filets du fluide vers les parties laterales du canal torique 7 de façon que le fluide penêtre dans les canaux inter-aubes par leurs parties inferieures. En outre, les aubes 6 portent des flasques 20 qui imposent au fluide de traverser les aubages de la roue en entrant par la section situee au rayon inférieur et en sortant par la section située sur le diamètre superieur de la roue. Sur la figure, la hauteur des flasques est égale å la hauteur des aubes mais ils peuvent ne couvrir qu'une nartie de la hauteur des aubes. Bien que la forme de realisation de l'invention qui vient d'%tre decrite paraisse preferable, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportees sans sortir du cadre de l'invention, certains des organes de la turbine pouvant être remnlaces par d'autres qui y joueraient le même rôle technique. REVENDICATIONS 1/ Turbine peripherique pour fluide, comprenant un disque rotatif (1) à la peripherie duquel sont fixees des aubes, et un canal torique (7) dans lequel tournent les aubes, caractérise en ce que la section des aubes (6) par un plan permendieulaire à l'axe de rotation du disque a la forme d d'un croissant et en ce qu'il existe un espace libre entre la paroi interne du canal torique (7) et la base des aubes (6) ainsi qu' entre la paroi externe du canal torique et la partie supérieure des aubes et aussi entre les parois latérales du canal torique et les extrémités latérales des aubes. 2/ Turbine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les aubes sont disposées symétriquement par rapport au nlan de symetrie du disque qui les porte. 3/ Turbine selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les aubes (6) sont a bords effilés dont les parties externe et interne font des anp,les aigus avec les nlans tangents aux cylindres décrits nar les bords. 4/ Turbine selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que le canal d'entrée du fluide comporte dans Sa partie centrale un guide (13} des filets de fluide entrant qui les dirige vers les parties latérales du canal torique, de façon que les filets du fluide arrivent au contact des aubes par leur partie inférieure. 5/ Turbine selon l'une des revendications 1 4, caractérise en ce que le canal torique comporte un barrage (12) entre la sortie et l'entrée dont le profil présente deux courbures continues se raccordant tangentiellement chacune d'une part à la paroi interne dudit canal torique, et d'autre part a la paroi du canal de sortie pour l'une des deux courbures et du canal d'entrée pour l'autre. 6/ turbine selon l'une des revendications 1 a 5, caractérisé en ce que la roue porte de part et d'autre, sur au moins une partie de la hauteur des aubes, des flasques (20) tournant avec elle.