Brevet FR2367186A1 — publié le 19780505

La présente invention concerne un engin rotatif à fluide sous pression comportant deux organes formant respectivement un rotor et un stator qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre le long d'une surface géométrique commune, engin comportant de chaque c8té de son axe transversal central au moins deux étages. L'invention a pour objet de perfectionner de tels engins en vue de la réalisation d'un engin particulièrement compact à haut rendement. Suivant l'invention, ledit rotor comporte au niveau de chaque étage une série de cavités distribuées régulièrement autour de la circonférence du rotor et qui sont ouvertes vers l'extérieur et délimitées chacune par deux parois sensiblement parallèles à un premier axe transversal du rotor et un fond sensiblement parallèle à un deuxième axe perpendiculaire audit premier axe, dans chaque cavité étant prévue une cloison intermédiaire s'étendant à partir du fond de la cavité sur une partie de la profondeur de celle-ci, les cavités étant délimitées en direction axiale du rotor par des cloisons de séparation des étages voisins qui présentent au voisinage du fond des cavités une ouverture pour l'écoulement du fluide d'un étage à l'autre. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'engin selon l'invention, le rotor présente au niveau de chaque étage un bourrelet annulaire à section sensiblement semi-circulaire, les bourrelets des différents étages étant séparés par des parties intermédiaires cylindriques, l'alésage du stator présentant des rainures annulaires et des parties intermédiaires cylindriques correspondant auxdits bourrelets et aux parties intermédiaires du totor. De préférence, la largeur axiale des cloisons intermédiaires crptt en direction du fond des cavités de manière à obtenir un fond de cavité courbe en direction axiale rejoignant sans discontinuité le fond courbe de la cavité voisine de l'étage voisin. On obtient ainsi un meilleur écoulement du fluide. Suivant un autre mode de réalisation particul4èrement avantageux ledit rotor est constitué de deux parties d'une configuration générale tronconique reliées entre elles par leurs extrémités de plus petite section par une partie cylindrique s'étendant au niveau de l'axe transversal central de l'engin On obtient ainsi un rendement amélioré et une construction très compacte. D'autres réalisations et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et en se référant aux dessins annexés montrant à titre d'exemple un mode de réalisation préféré de l'engin selon l'invention. Sur ces dessins Fig. 1 est une vue en perspective schématique d'un étage de l'engin selon l'invention, Fig. 2 est une vue en élévation latérale d'un rotor de moteur à gaz selon l'invention, Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale du moteur selon l'invention suivant la ligne A-A de la figure 4, Fig. 4 est une vue en coupe partielle suivant la ligne B-B de la figure 3, Fig. 5 est une vue en coupe partielle suivant la ligne C-C de la figure 3, et Fig. 6 est une vue en coupe suivant la ligne D-D de la figure 3. La figure 1 est une vue en perspective schématique d'un étage d'un mode de réalisation du rotor de l'engin selon l'invention. Cet étage est constitué d'un corps sensiblement cylindrique dans lequel sont pratiquées, à des distances angulaires régulières, quatre cavités s'étendant sur toute la longueur axiale de l'étage. La chemise du corps cylindrique est bombée en direction axiale comme représenté en 100, de sorte que le diamètre de l'étage est plus petit ;ux deux extrémités de l'étage, tandis qu'il croit progressivement jusqu'au centre axial de l'étage. Chaque cavité 102 présente un fond sensiblement parallèle à l'un des axes 0 et P du corps et deux parois latérales parallèles à l'autre axe.Chaque cavité est subdivisée par une cloison intermédiaire 105 s'étendant à partir du fond de la cavité sur une partie de la profondeur de celle-ci. L'épaisseur axiale de cette cloison 105 croit en direction radiale de l'extérieur vers l'intérieur jusqu'à atteindre uns valeur égale à la longueur de l'étage. Aux extrémités axiales de l'étage, les cavités 102 sont partiellement obturées par des cloisons de séparation d'étage 107 présentant au voisinage du fond de chaque cavité 102, une ouverture 104 pour le passage du fluide d'un étage à l'autre. Ce rotor est destiné à Btre monté dans un stator 101 représenté ici schématiquement par une chemise cylindrique 106. Aux figures 2 à 6 est représenté plus en détails un mode de réalisation préféré de l'enfin selon linvention. Le moteur à turbine à gaz selon l'invention représenté aux figures 2 à 6 comporte essentiellement un rotor portant une référence générale 1 et qui est monté à rotation, par deux paliers 2 et 3 dans un stator désigné dans son ensemble par la référence 4. Le stator 4 est constitué essentiellement par une pièce tubulaire présentant une paroi extérieure cylindrique 5 fermée à ses extrémités par des flasques 6, 7 dans lesauels sont fixées les bagues extérieures des roulements 2 et 3. L'alésage du stator est constitué par deux sections coniques 8,9 disposées symétriquement par rapport à l'axe transversal central X du stator et qui s'étgient par leur extrémité de plus faible section au niveau de cet axe. Entre ces extrémités est ménagée une partie cylindrique 10 communiquant par un raccord Il avec une tubulure d'admission de gaz 12 (figures 3 et 4).La tubulure 12 débouche dans- une chambre de combustion 13 dans laquelle est prévue une bougie 14.Le carburant est envoyé dans cette chambre à travers un conduit 15, tandis que l'air aspiré à travers un filtre 16 et comprimé par un compresseur 17 est envoyé dans la chambre 13 à travers un conduit 18. Comme on le voit aux figures 2 et 3, le mode de réalisation représenté ici du moteur selon l'invention comporte de chaque côté de l'axe central X trois étages de turbine K, L, M et K', L', M'. Au niveau de chaque étage, l'alésage du stator comporte une gorge annulaire à section sensiblement semi-circulaire 20,21, 22 destinée à recevoir une partie en saillie correspondante 23, 24, 25 du rotor 1. Ces sections 20 à 22 sont reliées entre elles par des sections cylindriques de faible longueur axiale 26, 27. Le rotor 1 est constitué de deux sections d'une configuration générale conique 30,31 reliées entre elles par leur exttémité de plus faible section au niveau de l'axe central X par une section cylindrique 33 destinée à coopérer avec la section cylindrique centrale du stator (figures 1 et 2). Le rotor est supporté par des tourillons 34, 35 dans lesdits roulements 2, 3 du stator. Chaque section du rotor est constituée de trois parties en forme de disque dont la configuration extérieure correspond à celle de la rainure annulaire correspondante du stator de manière à former un corps présentant trois nervures de bourrelets de section sensiblement semi-circulaire reliées entre elles par des parties cylindriques 36, 37 et dont le diamètre croit en direction de I'extrieur du rotor.La nervure extérieure 25 est reliée par une partie cylindrique 38 à une partie extérieure conique 39 présentant une paroi extrème 40 épousant sensiblement la forme de la paroi intérieure du flasque 6,7 du stator et qui forme un étage d'échappement0 Au niveau de chaque étage; le rotor comporte quatre logements creux 41, 42, 43, 44 distribués régulièrement sur la circonférence du rotor et dont la section axiale suit sensiblement la configuration générale conique du rotor comme on le voit à la figure 2.Chaque étage du rotor est ainsi formé par quatre ailettes radiales 45, 46, 47, 48, 45', 46', 47', 48' et 45", 46", 47", 48" respectivement présentant, chacune, une partie radiale extérieure plus large en direction circonférentielle et en direction axiale et qui est formée par la partie correspondante de la nervure ou du bourrelet correspondant du rotor (figures 3 à 6) cette partie extérieure étant représentée à la figure 2 en 25', 24' et 23' et comme on le voit à cette figure, sa largeur axiale diminue à partir de l'ailette de manière à obtenir une pointe 25", 24", 23". Les ailettes de chaque étage sont reliées entre elles par des cloisons intermédiaires 49, 50 et 51 s'étendant jusqu'à une distance radiale prédéterminée inférieure aux rayons desdites ailettes. Les cloisons de séparation entre les différents étages 35', 36', 37' et 381 présentent au niveau des cavités 45 à 48 des ouvertures radiales intérieures 52 à 54 permettant un écoulement du gaz d'un etage à l'autre au niveau de ces cavités. La partie 39 de l'étage d'évacuation du rotor comporte au niveau de chaque cavité 41 à 44 une cavité communiquant à travers le passage 55 (figure 3) avec la cavité de l'étage M et qui est ouvert vers l'extérieur pour permettre l'échappement des gaz à travers un canal d'échappement annulaire 29 ménagé entre les parties 5 et 9 du stator0 Les gaz de combustion s'écoulent, en fonctionnement, à partir de la chambre 13 à travers le raccord Il dans la chambre annulaire 10 d'où ils passent dans les cavités 41 à 44 des étages L et L' lors de leur passage à travers les cavités des différents étages, les gaz entrainent par réaction le rotor en rotation et sont ensuite évacués à travers le canal d'échappement 2. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, on pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1" - Engin rotatif à fluide sous pression sumPcrtant deux organes formant respectivement un rotor et un stator qui peuvent tourner l'un par rapport à l'autre le ltng d'une surface géométrique commune, l'engin comportant de chaque côté de son axe transversal central au moins deux étages, caractérisé en ce que ledit rotor comporte au niveau de chaque étage une série de cavités distribuees -régulièrement autour de la circonférence du rotor et qui sont ouvertes vers l'extérieur et délimitées, chacune, par deux parois sensiblement parallèles à un premier axe transversal du rotor et un fond sensiblement parallèle à un deuxième axe perpendiculaire audit premier axe, dans chaque cavité étant prévue une cloison internediaire stie- tendant à partir du fondtditla cavité sur une partie de la profondeur de celle-ci, les cavités étant délimitées en direction axiale du rotor par des cloisons de séparation des étages voisins qui présentent au voisinage du fond des cavités une ouverture pour l'écoulement du fluide d'un étage à l'autre. 20 - Engin rotatif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor présente au niveau de chaque étage un bourrelet annulaire à section sensiblement sesi-circulaire, les bourrelets des différents étages étant séparés par des parties intermédiaires cylindriques, l'alésage du stator présentant des rainures annulaires et des parties intermédiaires cylindriques correspondant auxdits- bourrelets et aux parties intermédiaires du rotor0 3 - Engin rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la section transversale des étages consécutifs croSt à partir de 1axe transversal central de l'engin vers les extrémités axiales de celui-ci. 40 - Engin rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur axiale des cloisons intermédiaires crptt en direction du fond des cavités de manière 9 obtenir un fond de cavité courbe en direction axiale rejoignant sans discontinuité le fond courbe de la cavité voisine de l'étage voisin. 5 - Engin rotatif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qué le fluide sous pression est alimenté en direction tangentielle dans une chambre annulaire centrale du rotor, laquelle chambre communique avec les cavités des étages voisins du rotor. 6" - Engin rotatif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les cavités des étages disposés aux extrémités axiales extérieures du rotor communiquent avec des cavités d'échappement pratiquées dans le rotor permettant un écoulement en direction radiale du fluide dans un conduit d'éc > -appement prévu dans le stators 70 - Engin rotatif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que ledit rotor est constitué de deux parties d'une configuration générale tronconique reliées entre elles par leurs extrémités de plus petite section par une partie cylindrique stétendant au niveau de l'axe transversal central de lten- 3BinO 80 - Engin suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que l'alésage du stator est délimité par deux demi-coquilles reliées entre elles d'une manière amovible. 9" - Engin rotatif suivant les revendications 2 et 4 caractérisé en ce que les parties circonférentielles du rotor ménagées entre les cavités de chaque étage présentent une largeur axiale diminuant en direction de leur extrémité libre arrière vue dans le sens de rotation du rotor. 100 - Engin rotatif suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ltextrémité arrière desdites parties circonférentielles est conformée en pointe arrondie.