Brevet FR2355177A1 — publié le 19780113

La présente invention se rapporte aux machines rota tives, et plus particulièrement aux turbines, dans lesquelles une partie de lténergie moléculaire de turbulence de l'eau ou de l'air environnante admis dans la turbine est transmise à l'arbre moteur, Dans ce qui suit, on appellera aubes directrices" les aubes fixes, et "aubes mobiles" les aubes tournant avec le rotor de la turbine. Tout fonctionnement d'une turbine consiste en une modio fication du moment angulaire d'un fluide en mouvement La force crée par cette modification s'applique uniformement, et en di- rections opposées, au fluide même et aux aubes de la turbine, Tant que la force créée et appliquée est due au changement de la direction du mouvement du fluide, on n'a pas besoin de modifier sa vitesse de passage ; donc, dans ces limtes, leénergie trans- mise à l'arbre de la turbine n'entrave en ren l'énergie cinét- que du passage delta masse fluide.Les molecules individuelles de tout fluide sont en mouvement libre, et forment ainsi un réservoir d'énergie cinetique qui peut & re mise en oeuvre dans les turbines selon l'inventlèn pour l'entrainement de l'arbre moteurs De telles turbines font partie d'une classe générale de machines motrices qui inclut les turbines hydrauliques axiales à plusieurs étages, mues par l'air ou par la vapeur, Les turbines de ce type comportent des demi-étages d'aubes directrices en alternance avec des demi-etages d'aubes mobiles disposées de façon à permettre le passage d'un fluide. Leur agencement a, jusqu'à présent, repondu au postulat que la transmission d'énergie à l'arbre de la turbine pouvait se faire seulement aux dépens de l'énergie de passage-du fluide.La réduction de la vitesse de passage nécessite une extension des sections de passage du fluide, étage par étage, Dans la présente invention, par contre, ces sections sont identiques d'un étage à l'autre, ce qui permet de maintenir constantes les vitesses de passage si on utilise l'eau comme fluide, et assez rapprochées les unes des autres dans le cas de l'airs Selon 11 invention, la turbine est caractérisée en ce qu?- elle comprend une enceinte de diamètre intérieur constant, comportant à sa surface intérieure des aubes de plusieurs demiétages d'aubes directrices, lesdits demi-étages alternant avec un nombre correspondant de demi-étages d'aubes mobiles, ces dernières étant chacun fixée sur un rotor zesteur de dimension circonférentielle constante, lesdites aubes directrices et aubes mobiles étant disposées a un angle d'inclinaison optimal de 45', et diri oses en seins opposés les unes par rapport aux autres Le maillticn d'une vitesse de passage élevée permet une régénération de la pression du fluide dans chaque demi-étage d'aubes mobiles, une partie de cette pression ayant été perdue dans le demi-étage d' aubes directrices immediatement précédent, La pression des gaz est connue depuis longtemps, comme résultante statistique impacts moléculaires, et ce sont ces impacts contre les aubes de la turbine agencées en agrégat qui provoquent ltenw trainement de l'arbre de la turbine.Le rendement final obtenu par l'arbre est proportionnel au nombre d'étages, la vitesse de passage exerçant, en quelque sorte, seulement une action catalytique, Pour le fonctionnement des turbines selon l'invention 1) une vitesse de passage relativement élevée est maintenue entre l'entrée et la sortie, gracie à un gradient de pression relativement faie, 2) les équations d'énergie entre la sortie et l'entrée tiennent compte de l'énergie thermique du fluide, avec très peu - ou aucun - de rendement final résultant de l'énergie thermique à l'entrée0 3) les équations des moments ou couples sont données par les for ces réactives agissant sur l'enceinte de la turbine, et qui sont équivalentes au couple d'entraînement de l'arbre moteur, avec une faible différence due aux pertes provoquées par les molécules du fluide0 4) un pré-compresseur peut être installé en amont de l'arbre mo teur, ce qui fait de l'ensemble une unité à alimentation d'énergie automatique par l'eau ou l'air environnant, une fois que celle-ci a éte mise en route par une source extérieure0 5) le jet concentré prélevé à la sortie d'un demi-étage final d'aubes directrices peut être utilisé à l'entraînement d'une turbines à réaction sur un arbre séparé, ou à une propulsion par jet. On se réfèrera maintenant à un mode de réalisation selon l'invention, donné à titre d'exemple et illustré dans le dessin annexé, dont l'unique figure A montre un prototype d'une turbine hydraulique. La turbine de la figure A comporte un tube d'amenée 1 'veau à une pression sensiblement plus grande que la pression atmosphérique ; l'eau passe à travers la turbine de la figure A pour entre déchargée à travers un tube de sortie 2. L'arbre moteur 3 est monté tournant dans un palier frontal 4 et dans un palier arrière 5, et il est centré et fixé sur un rotor cylindrique 6 qui porte à sa périphérie quatre couronnes d'aubes mobiles 8, 10, 12, 14 représentées de manière conventionnelle, et qui sont inclinées à un angle de 450 vers l'avant dans le sens des aiguilles d'une montre.Les quatre couronnes d'aubes mobiles 8, 10, 12, 14 sont disposées en alternance avec quatre couronnes d'aubes di- rectrices 7, 9, 11, 13 représentées de manière conventionnelle et fixées à l'intérieur sur un conduit cylindrique 15, chacune d'elles étant inclinée à un angle de 450 vers l'avant, et dans le sens opposé-des aiguilles d'une montrez Lors du fonctionnement rotatif d'apres le dessin, l'eau entre par le tube d'amenée 1 et rencontre la première couronne d'aubes directrices 7 qui confère à l'eau une turbulence à un angle de 45 ; l'eau passe ensuite à la première couronne d'aubes mobiles 8 qui prélève la turbulence à l'eau passante et transmet ainsi un couple de rotation au rotor 3. Le même procédé de conférer une turbulence à liteau et de la lui prélever ensuite est répété trois fois, ce qui signifie que le rotor 3 reçoit quatre fois un couple de rotation lors d'un même passage d'eau, De la couronne finale d'aubes mobiles 14, l'eau s'écoule à travers le tube de sortie 2. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté ici, mais on pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATION Turbine axiale à plusieurs étages mue par un fluide et destinée à transmettre une partie de l'énergie de turbulence moléculaire de l'eau ou de l'air environnant admis dans la turbine à un arbre moteur, caractérisée en ce qu'elle comprend une enceinte de diamètre intérieur constant, comportant à sa surface intérieure des aubes de plusieurs demi-étages d'aubes directrices, lesdits demi-étages alternant avec un nombre correspondant de demi-étages d'aubes mobiles, ces dernières étant chacune fixée sur un rotor moteur de dimension circonférentielle constante, lesdites aubes directrices et aubes mobiles étant disposées à un angle d'inclinaison optimal de 45", et dirigées en sens opposés les unes par rapport aux autres,