Brevet FR2692621A1 — publié le 19931224

ROUE D'UNE TURBINE DESTINEE A EOUIPER UNE UNITE MOTRICE. TELLE OU'UNE PIECE A MAIN ET TURBINE EOUIPEE D'UNE TELLE ROUE La présente invention concerne une roue d'une turbine d'entraînement destinée à équiper une unité motrice, telle qu'une tête d'une pièce à main dentaire. De même, elle concerne une turbine d'entraînement, destinée à entraîner en rotation un outil, équipée d'une telle roue. Les roues classiques des turbines équipant les pièces à main dentaires comprennent un moyeu qui est relié mécaniquement à un organe de prise, tel qu'un mandrin de serrage d'un outil, et qui est conformé pour transmettre un couple moteur à l'outil. De ce moyeu, font radialement saillie plusieurs aubes ou pales de propulsion. Ces aubes sont arrangées pour recevoir un flux de gaz moteur, généralement formé par un fluide essentiellement gazeux, tel que de l'air. Cette roue et la turbine qui en est équipée sont donc du type à entraînement pneumatique. La tête de pièce à main qui est pourvue de ce type de turbine comporte une ou plusieurs arrivées d'air disposées en regard des aubes, ainsi qu'un ou plusieurs canaux d'échappement pour assurer l'évacuation du flux de gaz moteur vers l'extérieur de la tête. Pour améliorer le couple moteur fourni par ce type de turbine, on a ménagé, sur la roue, des flasques de forme essentiellement annulaire, qui recouvrent entièrement le côté des aubes et qui s'étendent de façon normale à l'axe de rotation de la turbine. On a donc formé dans ce type de roue des chambres de propulsion qui sont complètement isolées les unes des autres, et qui débouchent uniquement en direction radiale. Ces chambres sont généralement réalisées par usinage, dans la roue, à l'aide d'une fraise de forme. Ce type de roue ne donne toutefois pas entière satisfaction car elle présente des caractéristiques de couple limitées. La présente invention a donc pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant une roue ainsi qu'une turbine, tournant à de très hautes vitesses, destinées à équiper un instrument dentaire tel qu'une pièce à main, qui soient capables de fournir un couple moteur suffisant pour pouvoir assurer un travail de l'outil, satisfaisant dans toutes les conditions d'utilisation. A cet effet, l'invention a pour objet une roue d'une turbine destinée à équiper une unité motrice, telle qu'une tête de pièce à main comprenant - un moyeu destiné à entraîner en rotation un organe, tel qu'un mandrin de serrage d'un outil, - une pluralité d'aubes ou pales de propulsion solidaires dudit moyeu et conformées pour recevoir un flux moteur, et - des flasques latéraux reliant lesdites aubes de propulsion entre elles et formant avec celles-ci des chambres de propulsion destinées à recevoir ledit flux moteur, caractérisée en ce que cette roue comporte des conduits d'échappement reliant au moins certaines desdites chambres entre elles pour permettre une circulation du flux moteur entre ces chambres. selon une autre caractéristique de l'invention, les conduits d'échappement sont ménagés directement dans le corps des aubes. on précisera aussi que les conduits d'échappement sont ménagés dans les aubes, au voisinage de leur extrémité qui est la plus proche du moyeu de la roue. L'invention a aussi pour objet une turbine comprenant une roue, telle que celle susmentionnée, et comportant un carter à l'intérieur duquel ladite roue est guidée en rotation, ce carter comprenant des parois latérales entre lesquelles s'étend une paroi périphérique, ces parois latérales et périphériques définissant un logement à l'intérieur duquel est logée ladite roue, cette turbine étant caractérisée en ce que les conduits d'échappement sont respectivement ouverts en direction des parois latérales dudit carter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, prise en référence aux dessins annexés qui sont donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une turbine selon un premier mode de réalisation de l'invention, montrant plus particulièrement une roue, vue en demi-coupe longitudinale faite selon la ligne I-I de la figure 2, montée à rotation dans le corps de cette turbine (représentée ici de façon schématique) par l'intermédiaire d'un mandrin de serrage représenté aussi de façon schématique, en traits mixtes interrompus;; - la figure 2 est une vue de dessus d'une roue seule destinée à équiper la turbine de la figure 1, et - les figures 3 et 4 sont des vues similaires aux figures respectivement 1 et 2, mais montrant une roue partiellement en coupe et une turbine selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Comme on le voit sur les figures annexées, la roue 1 selon l'invention comporte un moyeu 2 à l'intérieur duquel est logé un organe, tel qu'un mandrin de serrage 4, représenté uniquement sur la figure 1, en traits mixtes interrompus. Le mandrin de serrage 4 est lié en rotation au moyeu 2 par l'intermédiaire de moyens mécaniques classiques, non représentés, tels qu'une clavette et/ou des cônes de serrage. Le mandrin de serrage 4 qui n'est pas l'objet de la présente invention et qui ne sera par conséquent pas décrit ici de façon détaillée, est de façon classique conformé pour recevoir et maintenir fixement un outil, non représenté, afin de lui transmettre un couple moteur reçu de la roue 1 et de l'entraîner en rotation. A cet effet, la roue 1 est logée dans un corps ou carter 8 représenté sur la figure 1 de façon très schématique. La roue 1 et le carter 8 forment une turbine T. Le mandrin 4 est guidé en rotation dans le carter 8 par l'intermédiaire de moyens de guidage en rotation 10, tels que par exemple des roulements à billes, de même représentés sur la figure 1 de façon très schématique en traits mixtes interrompus. Le moyeu 2 est donc destiné à entraîner en rotation le mandrin 4 autour d'un axe de rotation A, confondu avec l'axe géométrique longitudinal de la roue 1, axe qui est aussi l'axe longitudinal de la turbine T. Le mandrin 4 et les moyens de guidage 10 assurent le guidage de ce moyeu 2 (et donc de la roue 1) autour de l'axe de rotation A. Le carter 8 comporte des parois latérales 12 et 14 de forme essentiellement annulaire qui sont dites respectivement paroi supérieure et paroi inférieure en référence à la turbine T dans sa position telle que représentée aux figures 1 et 2 et qui s'étendent de façon perpendiculaire à l'axe A. Le carter 8 comporte de plus une paroi périphérique cylindrique 16 qui s'étend entre les parois latérales 12 et 14, et qui est orientée de façon parallèle à l'axe géométrique A. Les parois latérales 12 et 14 s'étendent donc de façon normale à la paroi périphérique cylindrique 16 et elles définissent avec celle-ci un logement annulaire 18 à l'intérieur duquel est logée la roue 1, à l'exception du moyeu 2. La roue 1 comporte par ailleurs plusieurs aubes 20 (dont une seule a été référencée) qui s'étendent radialement en étoile depuis le moyeu 2. Le moyeu 2 a donc sur la roue 1 une position centrale par rapport aux aubes 20 qui sont fixement solidaires de celui-ci. Les aubes 20 présentent respectivement des bases ou pieds 20a (extrémités proximales) ancrés sur le moyeu 2 et des extrémités libres ou têtes 20b (extrémités distales) éloignées radialement des pieds 20a. Les aubes 20 comportent respectivement des surfaces frontales ou surfaces de propulsion 22 qui recoivent directement un flux moteur, représenté schématiquement par la flèche M sur la figure 2. Le flux moteur M est formé par un fluide gazeux, tel que de l'air, amené sous pression par un canal d'arrivée non représenté, ménagé dans le carter 8. L'air moteur est ensuite évacué par un canal d'échappement non représenté, de même ménagé dans ledit carter. Chaque aube 20 comporte une surface arrière 24 qui est contiguë à la surface frontale 22 de l'aube suivante, dite aube avale en prenant pour sens amont-aval le sens d'écoulement du flux représenté par la flèche M. Les surfaces frontales 22 sont orientées de façon normale à l'axe de rotation A. Par ailleurs, la surface frontale 22 de chaque aube est de préférence sensiblement perpendiculaire à la surface arrière 24 de l'aube amont qui lui est adjacente. Sur le côté (au-dessus et au-dessous, sur les figures 1 et 3) des aubes ou pales 20 sont disposés des flasques latéraux 26 et 28 qui relient les aubes 20 mécaniquement entre elles, ainsi que les surfaces frontales et arrière contiguës et qui délimitent la largeur active, non référencée, des aubes 20. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, les flasques latéraux 26 et 28 viennent de matière avec les aubes 20 et donc avec les surfaces frontales 22 et arrière 24, ainsi qu'avec le moyeu 2. La roue 1 est donc réalisée en une pièce du type monolithique, dans laquelle on été usinés les flasques 26 et 28, ainsi que les surfaces 22 et 24. Ces flasques 26 et 28 définissent avec les surfaces contiguës 22 et 24 des chambres de propulsion C (une seule étant ici référencée). Comme on le voit sur la figure 1, les flasques latéraux 26 et 28 sont ménagés jusqu'à l'extrémité libre 20b des aubes 20, si bien que les surfaces frontales 22 sont totalement intégrées à l'intérieur de leurs chambres de propulsion C respectives. On notera aussi que les flasques 26 et 28 ont une forme de disque et qu'ils présentent une épaisseur faible par rapport à la hauteur des aubes 20. On remarquera que dans le mode de réalisation représenté aux figures 1 et 2, les flasques 26 et 28 ne recouvrent que partiellement les aubes 20, en s'étendant depuis leur extrémité libre 20b jusqu'à une région médiane (non référencée) située environ à mi-distance entre les extrémités libres 20b et les pieds 20a correspondants. Les flasques 26 et 28 s'étendent donc de façon circulaire et continue depuis la périphérie de la roue 1, vers le moyeu 2 mais en laissant, dans ce mode de réalisation, un espace libre entre ces flasques et ledit moyeu. Cette configuration est due à la disposition de gorges annulaires 30 et 32 qui sont ménagées entre le moyeu 2 et les flasques 26 et 28, ces gorges étant toutes deux centrées sur l'axe A. Les gorges 30 et 32 définissent donc l'espace libre entre le moyeu 2 et les flasques latéraux 26 et 28. En dégageant ainsi les pieds 20a des aubes 20, les gorges 30 et 32 constituent des conduits d'échappement continus El et E2 (figure 1) reliant, dans cet exemple, toutes les chambres C entre elles. Bien que cela ne soit pas représenté, on comprendra que l'invention n'est pas limitée à cet exemple préféré et peut comprendre des conduits oblongs , non représentés, de forme courbe formés par des gorges s'étendant sur des arcs limités et ne reliant que certaines des chambres entre elles. En faisant ainsi communiquer les chambres de propulsion C entre elles, les conduits d'échappement El et E2 permettent une circulation du flux moteur M entre ces chambres autour du moyeu 2. On remarquera que les conduits El et E2 sont ménagés directement dans le corps des aubes 20, au voisinage de leur extrémité la plus proche du moyeu (extrémité proximale), formant les pieds 20a. On remarquera aussi que ces conduits El et E2 sont, grâce aux gorges annulaires 30 et 32, ménagés de façon continue autour du moyeu 2 et de façon latérale à la roue 1, c'est-à-dire de part et d'autre des aubes 20. Les conduits El et E2 débouchent axialement, c'est-à-dire parallèlement à l'axe A, d'une part extérieurement à la roue 1 dans des sens opposés, c'est-à-dire respectivement en direction des parois latérales supérieure 12 et inférieure 14 du carter 8. On remarquera que, d'autre part, ces gorges ou conduits débouchent axialement, intérieurement à cette roue, l'un vers l'autre via les chambres C. En se référant désormais aux figures 3 et 4, on décrira ci-après un deuxième mode de réalisation de la roue et de la turbine selon l'invention, les éléments de ce mode de réalisation, qui sont analogues à ceux du mode de réalisation précédent portant les mêmes références que celles indiquées aux figures 1 à 2. La roue et la turbine des figures 3 et 4 se distinguent du mode de réalisation précédent en ce que la roue 1 comporte des conduits d'échappement E3, E4, jusqu'à En (les autres conduits n'étant pas référencés) formés par des orifices ou canaux cylindriques 40 réalisés transversalement dans les aubes 20 et débouchant chacun dans deux chambres de propulsion adjacentes pour les relier entre elles. Dans cet exemple, chaque aube 20 comporte deux canaux 40 ménagés parallèlement dans les pieds respectifs 20a des aubes 20. On remarquera que les aubes 20 sont, dans ce mode de réalisation, intégralement couvertes par les flasques latéraux 26 et 28 qui s'étendent de façon continue depuis l'extrémité libre 20b des aubes 20 jusqu'au pied correspondant 20a et notamment jusqu'à la paroi cylindrique extérieure du moyeu 2. Les conduits d'échappement E3 à En ne débouchent donc que dans les chambres de propulsion C qui sont ainsi fermées axialement, mais ouvertes uniquement en direction radiale. On précisera que dans les deux modes de réalisation décrits la disposition des conduits d'échappement permet des transferts directs et indirects des gaz moteur entre les chambres de propulsion, et notamment entre toutes les chambres. Ainsi, chaque chambre disposée en aval d'une autre chambre (flèche M) reçoit directement, via la chambre amont, une partie du flux moteur, et indirectement, aussi depuis cette chambre, une partie dite résiduelle du flux moteur, qui a déjà fourni une partie de son énergie à l'aube amont frappée par le flux moteur et la plus exposée à celui-ci. On favorise donc l'effet de "frappe" sur les surfaces frontales 22 disposées en aval, et le transfert du gaz moteur de chambre en chambre jusqu'à l'orifice d'échappement, en éliminant au maximum les pertes. De ce fait, on élimine considérablement les pertes de puissance dues, dans les roues et turbines classiques, à l'air qui s'échappe de la chambre de propulsion directement sollicitée et qui glisse autour de la turbine inutilement sans rencontrer d'obstacle jusqu'à l'orifice d'échappement. Ces pertes se produisent notamment lors des sollicitations mécaniques élevées subies par la turbine, sollicitations qui produisent une diminution de la vitesse de cette turbine par rapport à celle du gaz moteur, et un échappement "non profitable" du gaz moteur en excès. REVENDICATIONS 1. Roue d'une turbine destinée à équiper une unité motrice, telle qu'une tête de pièce à main comprenant - un moyeu (2) destiné à entraîner en rotation un organe (4), tel qu'un mandrin de serrage d'un outil, - une pluralité d'aubes ou pales (20) de propulsion solidaires dudit moyeu (2) et conformées pour recevoir un flux moteur (M), et - des flasques latéraux (26, 28) reliant lesdites aubes de propulsion (20) entre elles et formant avec celles-ci des chambres de propulsion (C) destinées à recevoir ledit flux moteur (M), caractérisée en ce qu'elle comporte des conduits d'échappement (El à En) reliant au moins certaines desdites chambres (C) entre elles pour permettre une circulation du flux moteur (M) entre ces chambres (C). 2. Roue selon la revendication 1, caractérisée en ce que les conduits d'échappement (El à En) sont ménagés directement dans le corps des aubes (20). 3. Roue selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les conduits d'échappement (E1-E14)sont ménagés dans les aubes au voisinage de leur extrémité (20a) qui est la plus proche du moyeu (2) 4. Roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les conduits d'échappement (El; E2) sont ménagés de façon continue autour du moyeu. 5. Roue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte deux conduits d'échappement continus (El; E2) qui sont ménagés de façon latérale respectivement de part et d'autre de la roue et qui débouchent axialement dans des sens opposés. 6. Roue selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les conduits d'échappement (El; E2) sont formés par des gorges annulaires coaxiales (30, 32) ouvertes entre le moyeu (2) et les flasques (26, 28) qui présentent une forme annulaire. 7. Roue selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les conduits d'échappement (E3 à En) sont formés par des canaux cylindriques (40) débouchants uniquement de façon respective dans les chambres de propulsion adjacentes 8. Turbine comprenant une roue (1) selon l'une des revendications 1 à 6 et comportant un carter (8) à l'intérieur duquel ladite roue (1) est guidée en rotation, ce carter comprenant des parois latérales (12, 14) entre lesquelles s'étend une paroi cylindrique (16), ces parois définissant un logement (18) à l'intérieur duquel est logée ladite roue (1), caractérisé en ce que les conduits d'échappement (El; E2) sont respectivement ouverts en direction des parois latérales (12, 14).