Brevet FR2538447A1 — publié le 19840629

La présente invention concerne un nouveau type de turbomachine, réceptrace ou motrice, à réaction, capable de fonctionner sans l'aide d'aubages fixes. Il est bien connu que le degré de performance des turbomachines, c'està-dire des machines échangeant de l'énergie mécanique entre une roue et un fluide, dépend beaucoup de la manière dont s'effectue le déplacement du fluide et par conséquent, du soin apporté à la géométrie des éléments mécaniques en contact avec lui et en particulier à la distribution des vitesses. Les effets des conditions d'écoulement du fluide se font pléinement sentir lorsque, pour un dimensionnement donné, une performance élevée est deman dée aux aubages mobiles assurant la transmission de l'énergie mécanique. Le fonctionnement des aubages mobiles est amélioré par un premier procédé consistant à placer devant ceux-ci un aubage fixe "distributeur". Un second procédé consiste à placer, réciproquement, derrière ceux-ci, un aubage fixe "redresseur" ou "diffuseur". Ces deux procédés sont combinés dans les machines à plusieurs étages en intercalant aubages fixes et aubages mobiles. Un troisième procédé d'amélioration du fonctionnement des aubages mobiles réside dans l'utilisation de profils d'aubes adaptés à l'utilisation recherchée. Le dispositif mécanique selon l'invention appartient à cette dernière catégorie. Il s'applique aux turbomachines à réaction, c'est- -dire à celles dans lesquelles le fluide subit une variation de pression à la traversée de l'aubage mobile. Le dispositif mécanique selon l'invention s' applique aux turbomachines à réaction, axiales, radiales centripètes, radiales centrifuges, mixtes hélico centripètes, hélico centrifuges, aux turbomachines réceptrices (de compression) et aux turbomachines motrices (de détente). Il s'applique aux turbomachines fonctionnant avec un fluide compressible ou incompressible, liquide (eau, pétrole, huile, gaz naturel liquéfié, etc..), sous phase gazeuse (air, vapeur saturée ou non saturée, hydrocarbure, etc...), homogène ou transportant des particules en suspension ou non. Le dispositif mécanique selon l'invention est basé sur l'utilisation d'un aubage mobile constitué d'une grille d'aubes caractérisées en ce que leur squelette dessine une ligne régulière dite "A INFLEXION DE COURBURE ET A COURBURE ALTERNEE" permettant la réalisation de la fonction de compression ou de détente sans avoir besoin ou nécessité de faire appel pour cela à des aubages fixes. Le dispositif mécanique selon l'invention présente de ce fait un avantage de simplicite par comparaison aux machines utilisant des aubages fixes. De plus, les phénomènes tels que chocs, vibrations, pompage, décollement des filets fluides, se trouvent améliorés. Le dispositif mécanique selon l'invention est caractérisé par le fait que la ligne d'aube mobile est successivement cambrée dans le sens de la vitesse d'entratnement du fluide et dans le sens opposé, le nombre total des cambrures étant pair et la première cambrure étant orientée dans le sens de la vitesse d'entraînement. Une première variante du dispositif selon l'invention consiste à combiner celui-ci à un dispositif faisant appel à des aubages fixes pour réaliser une machine mixte combinant les avantages des deux dispositifs. A titre d'exemple, on peut disposer à l'entrée d'un ventilateur centrifuge une grille d'entrée fixe à ventelles orientables permettant de modifier et d'adapter le débit du fluide si nécessaire et d'éviter la prérotation du fluide à l'entrée de la roue mobile. Une seconde variante du dispositif selon l'invention est basée sur l'emploi de lignes d'aubes intercalaires destinées à réduire le pas de la grille dans certaines parties de la roue. La figure 1 représente le schéma de principe de la ligne d'aube selon l'invention dans un cas d'application à une turbomachine motrice ou réceptrice à passage axial. La figure 2 représente le schéma de principe de la ligne d'aube selon l'invention dans le cas d'une machine motrice ou réceptrice centrifuge. La figure 3 représente le schéma de principe de la ligne d'aube selon l'invention dans le cas d'une turbomachine motrice ou réceptrice centripète. Dans chaque figure, l'aubage est formé d'une grille d'aubes numérotées 1-1, 1-2, 1-3, etc... Les lignes d'aubes sont-représentées en trait continu. Les lettres AI, A2, etc... représentent le bord d'attaque. Les points d'inflexion de chaque ligne d'aube sont désignés par les lettres B1, A'l, B'1, etc...B2, A'2, B'2, etc... La flèche 2 représente le sens pris pour la vitesse d'entraînement. La flèche 3 représente le sens de l'écoulement. Le fluide entre dans la roue avec la vitesse absolue Va , reliée à la vitesse Wa relative à l'es pace tournant par la relation Va = Wa + U, où U désigne la vitesse d'entre nement. Le dispositif selon l'invention est utilisable chaque fois que dans un projet de turbomachine, des performances liées à la simplicité sont recherchées. REVENDICATIONS 1 - Dispositif mécanique de compression d'un fluide ou de détente d'un fluide caractérisé par un aubage mobile constitué d'une grille d'aubes telle que le squelette des aubes dessine une ligne régulière dite "A INFLEXION DE COURBURE ET A COURBURE ALTERNEE" et caractérisé par le fait qu'il permet la réalisation de la fonction de compression ou de détente sans avoir besoin ou nécessité de faire appel pour cela à des aubages fixes. 2 - Dispositif mécanique selon la revendication N" 1 caractérisé par le fait que la ligne d'aube mobile est successivement cambrée dans le sens de la vitesse d'entralnement du fluide et dans le sens opposé, le nombre total de cambrures étant pair et la première cambrure étant orientée dans le sens de la vitesse d'entraînement. 3 - Dispositif mécanique selon la revendication NO 1 caractérisé par son association à un dispositif faisant appel à des aubages fixes pour réaliser une machine mixte combinant les avantages des deux dispositifs. 4 - Dispositif mécanique selon la revendication N" 1 caractérisé par l'emploi de lignes d'aubes intercalaires destinées à réduire le pas de la grille dans certaines parties de la roue. 5 - Utilisation du dispositif mécanique selon la revendication N"1 aux turbomachines à réaction, c'est- -dire aux machines échangeant de l'énergie mécanique entre'une roue et un fluide et dans lesquelles le fluide subit une variation de pression à la traversée de l'aubage mobile, aux turbomachines à réaction receptrices (de compression), motrices (de détente) fonctionnant avec un fluide compressible ou incompressible, liquide (eau, pétrole, huile, gaz naturel liquifié, etc..), sous phase gazeuse (air, vapeur saturée ou non saturée, hydrocarbure, étc..), homogène ou transportant des particules en suspension ou non, du type "axial", "radial centripète", "radial centrifuge", "mixte hélico-centripète" et "mixte hélico-centrifuge".