Brevet FR2706944A1 — publié le 19941230

_i _ Elle concerne un ou plusieurs aménagements apportés dans l'environnement proche du dispositif objet des brevets précités, lequel est un dispositif mécanique homogène échangeant de l'énergie avec un fluide ( Turbomachine), constitué d'une roue mobile autour d'un axe, la dite roue comportant une grille d'aubes mobiles formant un ensemble homogène sans aubages fixes internes ou interca- laires comme dans les machines classiques, tel que le squelette des aubes dessine de l'entrée à la sortie du fluide dans la roue des lignes régulières, matérielle- ment interrompues, discontinues, à inflexion de cour- bure et à courbures alternées, tel que le nombre de demi-alternances du profil des aubes vu par le fluide de l'entrée à la sortie de la roue mobile soit au moins égal à trois dans certaines parties de l'espace parcouru par le fluide, soit prés du rayon intérieur, soit prés du rayon extérieur, soit le long d'une ou plusieurs lignes intermédiaires ou non, tel que les aubes sont réalisées à partir de tronçons d'aubes de manière à permettre par un ou plusieurs jeux ou espaces alignés ou non alignés, des échanges de fluide entre les canaux successifs, afin de favoriser le fonctionnement, sim- plifier la réalisation mécanique, réduire le coût de fabrication, tel que la première cambrure du squelette du profil vue par les filets fluides à l'entrée de la roue soit ou nulle, ou tournée vers le sens nominal de rotation de la roue, ou tournée en sens inverse, selon la position diamétrale examinée et les caractéristiques recherchées pour le dispositif mécanique, tel que la dernière cambrure du squelette du profil vue par les filets fluides à la sortie de la roue soit ou nulle, ou tournée vers le sens nominal de rotation de la roue, ou tournée en sens inverse, selon la position diamétrale examinée et les caractéristiques recherchées pour le dispo- -- 2 -- sitif mécanique dans chaque type d'application spécifique. La technique classique utilisée dans les moteurs aéro- nautiques les plus récents, tels le M 53 sur lequel ltau- teur du présent brevet a travaillé à la SNECMA, tels le CFM 56 et le GE 90 de SNECMA/GENERAL ELECTRIC, est basé sur des compresseurs axiaux classiques et des turbines axiales classiques, à grand nombre d'étages, formés d'un empilement alterné d'aubages fixes et d'aubages mobiles. La technique nouvelle proposée en 1982 dans le brevet 2 538 447 était plus simple de par la conception nouvelle de l'aubage mobile, mais son développement a rencontré une opposition de spécialistes, naturelle au demeurant, car elle semblait s'opposer au Théorème d'EULER, bien connu des aérodynamiciens, un des Théorèmes les plus subtils de la Physique. La technologie nouvelle proposée a néanmoins fait l'objet d'un développement pertinent aux ETATS UNIS, ce qui vient a posteriori justifier sa validité technique. En effet, la Société ALLIED-SIGNAL AEROSPACE COMPANY a utilisé dans un de ses moteurs un compresseur utilisant un profil d'aubes dont le squelette est à trois courbures alternées: Il s'agit du moteur GARRETT ETJ 1081 développé dans le cadre du programme militaire MSOW pour " Modular Stand Off Weapon ". A ce programme international se sont associées les sociétés MTU, FIAT AVIAZIONE et TURBOMECA, seulement jusqu'en 1988 pour cette dernière. Par ailleurs, la technologie nouvelle proposée par brevet 2 538 447, a fait l'objet de deux autres dévelop- pements en FRANCE, l'un en 1983 avec M.JOSEPH SZYDLOWSKI et TURBOMECA, l'autre, avec la collaboration du Minis- tère de la Défense ( Service Technique des Productions Aéronautiques) et la Société MICROTURBO du Groupe LABINAL Une tentative de l'auteur pour intégrer son invention dans le moteur SNECMA M 53 s'est avérée sans succès, et il a quitté cette Société sur transaction en 1984. Ceci pour l'état de la technique. -3 - Le présent brevet décrit les aménagements apportés dans l'environnement proche du dispositif mécanique objet des brevets précités, de manière à créer des dispositifs mécaniques plus complets sur le plan industriel. Le dispositif mécanique selon l'invention est constitué du dispositif mécanique dont les caractéris- tiques sont données en page 1 du présent brevet, auquel est associé un carter en une ou plusieurs parties, dans lequel il tourne, lequel carter est destiné entr'autres fonctions possibles, à canaliser le fluide et réaliser la limitation mécanique de l'encombrement de la veine. Le dispositif mécanique selon l'invention est tel que le carter décrit plus haut est caractérisé en ce qu'il peut comporter des passages de fluide, permettant, soit des prélèvements de fluide de la veine vers l'extérieur, soit des introductions de fluide de l'extérieur vers la veine, soit à la fois les deux, ces passages étant situés de préférence au voisinage des jeux ou espaces entre les tronçons d'aubes mobiles de manière à perturber le moins possible l'écoulement du fluide dans la veine et gêner le moins possible les parties mécaniques sous l'aspect vibratoire. Par ailleurs, le dispositif mécanique selon l'inven- tion est caractérisé en ce que le carter peut comporter une ou plusieurs grilles d'aubes tronquées ou non tron- quées, développées sur toute la largeur de la veine ou seulement partiellement, fixes par rapport au dit carter ou orientables de manière régulée en fonctionne- ment ou non régulée en fonctionnement. Par ailleurs encore, le dispositif mécanique selon l'invention est caractérisé en ce que la ou les grilles d'aubes associées au carter sont soit situées en amont de la roue mobile, soit situées en aval de la roue mobile, soit situées en amont et en aval de la roue mobile. Ceci constitue des variantes au dispositif principal. Une autre variante est telle qu'au moins une grille d'aubes associée au carter comporte un ou des passages de fluide ou autre entre la veine et l'extérieur. 4- La technologie objet des brevets précités apporte une grande souplesse de réalisation mécanique. Elle peut être complétée en agissant de façon appropriée sur la section de passage de veine pour accélérer ou retarder le débit moyen de la roue mobile de manière à transformer le triangle de vitesse. Selon ce qui vient d'être dit, le dispositif mécanique selon l'invention est dans ses variantes, caractérisé en ce que les parois de veine sont, par rapport à une ligne moy- enne préalablement définie, modulées de manière à réaliser une veine à profil méridien modulé, tel que, de l'amont à l'aval de la roue mobile, la section de passage de veine pri- se dans un plan méridien soit, ou convergente, ou divergen- te, ou constante, et que la somme des convergences et des divergences soit égale ou supérieure à deux. Parmi les variantes de veine pouvant utiliser le dispo- sitif mécanique selon l'invention, on retiendra soit une veine à encombrement purement axial, soit une veine à encom- brement purement centrifuge, soit une veine à encombrement purement centripète, soit une veine à encombrement hélico- centrifuge, soit une veine à encombrement hélicocentrip-,te soit une veine à encombrement axialocentrifuge, soit une vei- ne à encombrement axialocentripète, soit une veine à encom- brement axialocentrifuge axial, soit une veine à encombrement axialocentripète axial, soit une veine à encombrement axialo- hélicocentrifuge axial, soit une veine à encombrement axialo- hélicocentripète axial, soit une veine à encombrement parfaite- ment ondulatoire avec trois quarts ondulations ou plus, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. Parmi les machines pouvant utiliser le dispositif mécani- que selon l'invention, on retiendra les turbomachines telles que, turboréacteur, monocorps ou multicorps, monoflux ou multiflux, turbopropulseur, turbocompresseur, turbodémar- reur, turbogénérateur de puissance, turbine à gaz, turbine à vapeur, turbine hydraulique, turbopompe, soufflante, éolienne, transmission hydrodynamique, débitmètre, etc, caractérisées particulièrement en ce qu'elles utilisent un ou plusieurs dispositifs mécaniques selon l'invention. -- 5 -- REVENDICATIONS 1 - Dispositif mécanique homogène échangeant de l'énergie avec un fluide ( Turbomachine), constitué d'une roue mobile autour d'un axe, la dite roue compor- tant une grille d'aubes mobiles formant un ensemble homo- gène sans aubages fixes internes ou intercalaires comme dans les machines classiques, tel que le squelette des aubes dessine de l'entrée à la sortie du fluide dans la roue des lignes régulières, matériellement interrompues, discontinues, à inflexion de courbure et à courbures alternées, tel que le nombre de demi-alternances du pro- fil des aubes vu par le fluide de l'entrée à la sortie de la roue mobile soit au moins égal à trois dans certaines parties de l'espace parcouru par le fluide, soit prés du rayon intérieur de veine, soit prés du rayon extérieur de veine, soit le long d'une ou plusieurs lignes intermé- diaires ou non, tel que les aubes sont réalisées à partir de tronçons d'aubes de manière à permettre par un ou plu- sieurs jeux ou espaces, alignés ou non alignés, des échanges de fluide entre les canaux successifs formés par la grille d'aubes, afin de favoriser le fonctionnement, simplifier la réalisation mécanique, réduire le coût de fabrication, tel que la première cambrure du squelette du profil vue par les filets fluides à l'entrée de la roue mobile soit ou nulle, ou tournée vers le sens nominal de rotation de la roue, ou tournée en sens inverse, selon la position diamétrale examinée et les caractéristiques recherchées pour le dispositif mécanique, tel que la dernière cambrure du squelette du profil vue par les filets fluides à la sortie de la roue soit ou nulle, ou tournée vers le sens nominal de rotation de la roue, ou tournée en sens inverse, selon la position diamétrale examinée et les caractéristiques recherchées pour le dispositif mécanique, caractérisé en ce que le rotor ainsi décrit est associé à un carter en une ou plusieurs parties, dans lequel il tourne, lequel carter est destiné entr'autres fonctions possibles, à canaliser le fluide et réaliser la limitation mécanique de l'encombrement de la veine. -- 6 -- 2 - Dispositif mécanique selon la revendication l caractérisé en ce que le carter comporte des passages de fluide, permettant, soit des prélèvements de fluide de la veine vers l'extérieur, soit des introductions de fluide de l'extérieur vers la veine, soit à la fois les deux, ces passages étant situés de préférence au voisinage des jeux ou espaces entre les tronçons d'aubes mobiles. 3 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le carter comporte une ou plusieurs grilles d'aubes tronquées ou non tronquées, développées sur toute la largeur de la veine ou seulement partiellement, fixes par rapport au dit carter ou orientables de manière régulée en fonction- nement ou non régulée en fonctionnement. 4 - Dispositif mécanique selon la revendication 3 caractérisé en ce que au moins une grille d'aubes asso- ciée au carter, comporte un ou des passages de fluide ou autre entre la veine et l'extérieur. 5 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la ou les grilles d'aubes associées au carter sont situées en amont de la roue mobile. 6 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la ou les grilles d'aubes associées au carter sont situées en aval de la roue mobile. 7 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 caractérisé en ce que la ou les grilles d'aubes associées au carter sont situées en amont et en aval de la roue mobile. 8 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les parois de veine sont, par rapport à une ligne moyenne préalable- ment définie, modulées de manière à réaliser une veine à profil méridien modulé, tel que, de l'amont à l'aval de la roue mobile, la section de passage de veine prise dans un plan méridien soit, ou convergente, ou divergente, ou constante, et que la somme des convergences et des di- vergences soit égale ou supérieure à deux. -7- 9 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est purement axial, le dit encom- brement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est purement centrifuge, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 11 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est purement centripète, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 12 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est hélicocentrifuge, le dit encom- brement de veine étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 13 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est hélicocentripète, le dit encom- brement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 14 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialocentrifuge, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes I à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialocentripète, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 16 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialocentrifuge axial, le dit -8 encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 17 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialocentripète axial, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 18 - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialo-hélicocentrifuge axial, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roué mobile. 19 -Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est axialo-hélicocentripète axial, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. - Dispositif mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 8 caractérisé en ce que l'encombrement de veine est purement ondulatoire avec trois quarts ondulations ou plus, le dit encombrement étant pris entre l'entrée de la roue mobile et la sortie de la roue mobile. 21 - Turbomachine telle que, turboréacteur, monocorps ou multicorps, monoflux ou multiflux, turbopropulseur, turbocompresseur, turbodémarreur, turbogénérateur de puissance, turbine à gaz, turbine à vapeur, turbine hydraulique, turbopompe, soufflante, éolienne, trans- mission hydrodynamique, débitmètre, etc, caractérisée en ce qu'elle utilise un ou plusieurs dispositifs mécani- ques selon l'une quelconque des revendications précédentes.