Brevet FR2512106A1 — publié le 19830304

Perfectionnement aux turbines destinées aux installations à cycles thermodynamiques basse et moyenne températures. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux turbines destinées aux installations à cycles thermodynamiques basse et moyenne températures. L'intérêt de ces cycles moteurs est de convertir l'énergie thermique constituant les rejets industriels de toute sorte ainsi que l'énergie solaire. Fondamentalement un rejet thermique se caractérise par deux paramètres indépendants qui sont la température de l'effluent avant récupération et sa puissance. Adapter un cycle thermodynamique à un effluent thermique revient à déterminer tous les éléments du cycle aptes à produire le maximum d'énergie utilisable (mécanique, électrique, hydraulique). L'influence des deux paramètres de L'effluent lors de son utilisation dans une turbine est partagée de la manière suivante 1 - La température du rejet, associée à une température potentielle de condensation (air ambiant, eau de rivière, eau de mer, etc.), règle la. valeur de la chute d'enthalpie potentielle à la turbine. Cette chute d'enthalpie peut se transformer effectivement en travail moteur correspondant à la condition que la turbine soit prévue à cet effet. Dans ce but, il convient de l'équiper d'un certain nombre d'étages de dimensions géométriques données tournant à une vitesse de rotation déterminée. 2 - La puissance du rejet, compte tenu des températures mentionnées ci-dessus, va déterminer la valeur du débit du fluide thermodynamique et donc les sections de passage dans les roues de la turbine. Pourtant la diversité des rejets thermiques potentiels conduit pratiquement à autant de géométries que de rejets si l'on se borne à des machines monoétagées. Pour éviter cet inconvénient on utilise des turbines pouvant être réalisées en série et comportant des roues à aubage de type axial toutes identiques qui sont adaptées à la chute d'enthalpie en jouant sur le nombre de roues disposées en série. Cette disposition conduit pour des questions de vitesse spécifique à des vitesses de rotation très basses évitant l'utilisa tion d'un réducteur de vitesse fragile et onéreux. Pour régler la section de passage en fonction de la puissance, il suffit d'adapter la hauteur des aubages par une diminution du diamètre de la roue. Pour construire une nouvelle machine, on utilise des roues obtenues en série et on les adapte, par leur nombre et par une simple opération de tournage, à une grande diversité de rejets thermiques. La réalisation de turbines de type axial conduit pour les grandes chutes d'enthalpie à des poussées axiales considérables incompatibles avec les turbines de type connu. Conformément à la présente invention, la turbine com- prend une enveloppe dans laquelle sont montées, symétriquement de part et d'autre d'un plan médian, deux séries de roues à aubage en opposition calées sur un même arbre porté à ses extrémités par deux paliers, ladite enveloppe présentant dans sa partie centrale une tubulure d'entrée de fluide moteur thermodynamique alimentant les deux séries de roues à aubage et à ses deux extrémités deux tubulures de sortie du fluide détendu. Cette disposition suivant l'invention permet d'annuler la poussée axiale sur les deux paliers portant l'arbre Suivant une autre caractéristique de l'invention, les paliers de support de l'arbre sont des paliers à fluide alimentés respectivement à partir de la tubulure d'entrée de fluide de moteur. De cette manière, le poids de l'équipage mobile est supporté par les paliers qui sont alimentés par la propre vapeur se détendant dans la machine, utilisant ainsi la différence de pression existant entre l'entrée et la sortie. En effet, compte tenu des propriétés chimiques des fluides thermodynamiques utilises généralement, les roulements à billes ne sont pas envisageables pour un fonctionnement à long terme. Quant aux paliers hydrauliques, ils nécessitent la mise en place d'une pompe, d'un réservoir et d'un séparateur destiné à récupérer les fuites d'huile s'échappant de l'intérieur du circuit thermodynamique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une vue en coupe longitudinale d'un mode de réalisation d'une turbine de type axial suivant l'invention. A la figure unique, on a représenté une turbine de type axial qui comprend une enveloppe 1 dans laquelle sont montées symétriquement de part et d'autre d'un plan médian XXî deux séries de roues à aubage 2, 2a en opposition. Les deux séries de roues à aubage 2, 2a sont calées sur un même arbre rotatif 3 porté à ses extrémités par deux paliers 4, 4a. L'enveloppe 1 présente dans sa partie médiane une tubulure 5 d'entrée de fluide moteur thermodyna miqu-e alimentant par deux passages 6, 6a, disposés symétriquement, les séries de roues à aubage 2, 2a qui sont alimentées par deux courants égaux et opposés de fluide thermodynamique. A ses deux extrémités, l'enveloppe présente deux tubulures de sortie 7, 7a du fluide thermodynamique. Cette disposition des deux séries de roues permet de supprimer les poussées axiales. par ailleurs, les paliers de support 4, 4a de l'arbre 3 sont des paliers à fluide alimentés respectivement par des conduits 8, 8a reliés à la tubulure d'entrée 5 de fluide thermodynamique. Le fluide à sa sortie des paliers 4, 4a s'échappe dans le corps de la turbine et par les tubulures de sortie 7, 7a. Les roues à aubage 2, 2a sont identiques et leur nombre dans chaque série est adapté à la chute d'enthalpie potentielle, alors que la hauteur des aubages est adaptée au débit de fluide thermodynamique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour. cela du domaine de l'invention R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Perfectionnement aux turbines de type axial destinéés aux installations à cycles thermodynamiques basse et moyenne températures, caractérisé en ce que la turbine comprend une enveloppe (1) dans laquelle sont montées, symétriquement de part et d'autre d'un plan médian (xi1), deux séries de roues à aubage (2, 2a) en opposition calées sur un même arbre (3) porté à ses extrémités par deux paliers (4, 4a), ladite enveloppe présentant dans sa partie centrale une tubulure (5) d'entrée de fluide moteur thermodynamique alimentant les deux séries de roues à aubage (2, 2a) et à ses deux extrémités deux tubulures de sortie (7, 7a) du fluide détendu. 2. Perfectionnement aux turbines suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les paliers (4, 4a) de support de l'arbre sont des paliers à fluide alimentés respectivement à- -p4rtir de la tubulure (5) d'entrée de fluide moteur. 3. Perfectionnement aux turbines suivant la revendication l, caractérisé en ce que les roues à aubage (2, 2a) sont identiques et leur nombre, dans chaque série, est adapté à la chute d'enthalpie potentielle, alors que la hauteur des aubages est adaptée au débit de fluide thermodynamique.