Brevet FR2899942A1 — publié le 20071019

-1- La présente invention concerne une biturbine constituée de deux turbines emboîtées pouvant tourner simultanément dans le sens opposé grâce à la force d'un quelconque fluide dirigée perpendiculairement à l'axe de rotation. A l'heure actuelle une turbine traditionnelle ne peut ni capter la force résiduelle d'un fluide ni multiplier directement les tours de l'arbre de transmission. La biturbine selon l'invention peut remédier à ces inconvénients. Elle comporte en effet selon une première caractéristique, une turbine emboîtée dans une autre turbine périphérique constituées respectivement de quatre et six aubes hémicylindriques fixées sur les bras des rotors suivant une diagonale théorique matérialisée par leur propre rayon de symétrie tandis que leur positionnement axial est déterminé par le parallélisme du diamètre théorique d'aube et l'axe de rotation de la biturbine. De plus tous les côtés convexes des aubes de la même turbine sont dirigés dans le sens opposé des côtés convexes de l'autre turbine. Les angles théoriques d'échappement du fluide ainsi obtenus permettent aux aubes de capter la force initiale et résiduelle du fluide quelle que soit sa direction perpendiculaire par rapport à l'axe de rotation. Grâce à un multiplicateur-inverseur de rotation constitué de quatre pignons situés dans le stator cylindrique, les deux turbines ont un sens giratoire opposé tandis que l'arbre de transmission et la turbine interne tournent toujours dans le même sens. Selon des modes particuliers de réalisation : - l'axe du pignon central peut être prévu plus long au-dessus du filetage de manière à constituer un deuxième arbre de transmission. - les rebords des rotors peuvent être prévus plus proéminents de manière à ce qu'ils puissent remplacer entièrement leurs propres bras. - des aubes triangulaires ou ogivales ou bien demi-elliptiques peuvent être prévues pour remplacer les aubes hémicylindriques suivant le même principe de positionnement axial et radial. - un nombre plus important d'aubes peut être prévu pour les deux turbines. - une longueur plus ou moins importante peut être prévue pour les aubes de la 30 turbine périphérique. - un angle théorique d'échappement du fluide plus ou moins important peut être prévu pour l'une ou pour les deux turbines. - un cylindre peut être fixé par son extrémité supérieure interne autour du rebord de rotor de la turbine périphérique de manière à ce que plusieurs aubes 35 identiques soient fixées symétriquement sur ledit cylindre et sur le rotor de la turbine interne afin d'obtenir une biturbine constituée de deux turbines superposées d'égale envergure démunies de bras et d'angles théoriques d'échappement du fluide. - un cylindre peut être fixé par son extrémité supérieure interne autour du rebord 40 de rotor de la turbine périphérique de manière à ce que plusieurs pales identiques soient fixées symétriquement sur ledit cylindre et sur le rotor de ta turbine interne avec une inclinaison opposée afin d'obtenir une biturbine constituée de deux turbines à hélices superposées d'égale envergure démunies de bras et d'angles théoriques d'échappement du fluide mais pouvant capter la 45 force d'un fluide alignée à l'axe de rotation. - une couronne dentée peut être prévue autour de l'un ou de l'autre rebord de rotor pour recevoir une chaîne de transmission de manière à ce qu'une force rotative l'entraîne dans l'un ou dans l'autre sens de rotation lorsque l'autre rotor ou l'arbre 2899942 -2- de transmission doivent remplir des fonctions spécifiques. - une gorge trapézoïdale peut être prévue autour de l'un ou de l'autre rebord de rotor pour recevoir une courroie de transmission de manière à ce qu'une force rotative puisse l'entraîner dans l'un ou dans l'autre sens de rotation lorsque 5 l'autre rotor ou l'arbre de transmission doivent remplir des fonctions spécifiques. - une force rotative peut être appliquée directement à t'arbre de transmission afin que les deux rotors puissent remplir des fonctions spécifiques. - une gorge annulaire munie d'une rangée de billes de roulement avec leur cage 10 d'entretoisement peut être prévue sur la surface supérieure de ta saillie du stator ainsi que sur ta surface supérieure du rebord de rotor de ta turbine périphérique afin de réduire le frottement axial des organes concernés. - trois gorges annulaires, dont deux munies d'une rangée de billes de roulement avec leur cage d'entretoisement et la troisième inférieure munie d'un joint 15 d'étanchéité, peuvent être prévues respectivement autour du stator et du rotor de la turbine périphérique afin de réduire le frottement radial des organes concernés. - une gorge annulaire munie d'une rangée de bittes de roulement avec leur cage d'entretoisement peut être prévue sur la surface supérieure de la couronne 20 dentée du rotor de la turbine périphérique afin de réduire le frottement axial entre ladite couronne et le plateau assembleur lorsque la position de la biturbine est inversée de 180 degrés par rapport à t'axe de rotation. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente la biturbine. 25 La figure 2 représente le principe du positionnement radial des bras et des aubes. La figure 3 représente en coupe, te multiplicateur-inverseur de rotation. La figure 4 représente une variante de la biturbine. La figure 5 représente une variante de la biturbine. La figure 6 représente une variante de la biturbine. La figure 7 représente une variante de la biturbine. La figure 8 représente une variante de la biturbine. La figure 9 représente une variante de la biturbine. La figure 10 représente une variante de la biturbine. La figure 11 représente une variante de la biturbine. En référence à ces dessins, la biturbine est constituée de deux turbines (1) (2) emboîtées pouvant tourner respectivement dans le sens (3) (4) opposé grâce à la force (5) d'un quelconque fluide dirigée perpendiculairement à l'axe (6) commun de rotation. Ces deux turbines (1) (2) comportent respectivement quatre et six aubes hémicylindriques de même longueur fixées aux bras (7) (8) des rotors (9) (10). Le positionnement radial des ces aubes et des bras (7) (8) de chaque turbine (1) (2) est déterminé par les diagonales (11) (12) théoriques tracées dans les aubes par les rayons respectifs (13) (14) de symétrie tandis que l'écartement (15) minimum giratoire et la longueur des bras (8) du rotor (10) de la turbine périphérique (2) dépendront du coefficient de dilatation radiale des matériaux constituant la biturbine. Par contre le positionnement axial des aubes est déterminé par le parallélisme du diamètre (16) théorique d'aube et de l'axe (6) de rotation. -3- Par conséquent tous les côtés (17) convexes des aubes de la turbine (1) interne sont dirigés dans un sens (18) commun tandis que ceux (19) de la turbine (2) périphérique sont dirigés dans le sens (20) opposé de manière à ce que chaque turbine comporte son propre angle (21) (22) théorique d'échappement du fluide afin que les aubes de la turbine (1) interne puissent capter la force (5) initiale et résiduelle (23) d'un fluide dirigée perpendiculairement à l'axe de rotation (6). La surface supérieure de la saillie (24) annulaire du stator (25) cylindrique et celle du rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement une gorge (27) (28) annulaire munie d'un joint (29) (30) adéquat afin d'assurer l'étanchéité de la biturbine grâce à la surface inférieure du rebord (31) du rotor (9) de la turbine (1) interne. Le stator (25) comporte à l'intérieur un plateau (32) muni de trois entretoises (33) (34) (35) identiques positionnées symétriquement et parallèlement à l'axe (6) de rotation dont chacune comporte à l'extrémité supérieure une cavité (36) (37) (38) cylindrique filetée pour recevoir la respective vis (39) (40) (41) de fixation du plateau (42) assembleur. De plus ledit plateau (32) comporte d'une part trois cavités (43) (44) (45) cylindriques, identiques et équidistantes, pour le logement des respectifs axes (46) (47) (48) inférieurs des trois pignons (49) (50) (51) périphériques et d'autre part un orifice (52) cylindrique central permettant le libre passage de l'arbre (53) de transmission du pignon (54) central. Une gorge (55) annulaire est prévue à la périphérie de cet orifice (52) central pour le logement d'un joint (56) adéquat qui parachève l'étanchéité de la biturbine. Le plateau (42) assembleur comporte à sa périphérie six orifices (57) (58) (59) (60) (61) (62) cylindriques équidistants et un autre (63) central qui permettent d'une part le passage des vis (39) (40) (41) de fixation et de l'axe (64) du pignon (54) central et d'autre part le logement des axes (65) (66) (67) supérieurs des pignons (49) (50) (51) périphériques. Par conséquent ledit plateau (42) assembleur retient dans le sens axial les quatre pignons (49) (50) (51) (54) constitutifs du multiplicateur-inverseur de rotation ainsi que le rotor (10) de la turbine (2) périphérique de manière à ce que ces cinq organes puissent tourner librement. La partie supérieure de l'axe (64) du pignon (54) central comporte d'une part huit facettes (68) pour s'insérer parfaitement dans l'orifice (69) octogonal situé au sommet du rotor (9) de la turbine (1) interne et d'autre part un filetage (70) pour recevoir les deux écrous (71) (72) de fixation et de réglage axial de ladite turbine (1) interne. Grâce à sa couronne (73) dentée interne, le rotor (10) de la turbine (2) périphérique peut entraîner simultanément les trois pignons (49) (50) (51) périphériques afin qu'ils transmettent au pignon (54) central une rotation multipliée et inversée. Par conséquent l'arbre (53) de transmission et la turbine (1) interne ont toujours le même sens (3) de rotation. Selon une variante non illustrée, l'axe (64) du pignon (54) central est rallongé au-dessus du filetage (70) de manière à constituer un autre arbre de transmission. Selon une variante non illustrée, les deux rotors (9) (10) comportent des -4- rebords (31) (26) plus proéminents de manière à remplacer entièrement leurs propres bras (7) (8). Dans la forme de réalisation selon la figure 4, les deux turbines (1) (2) comportent des aubes triangulaires ou ogivales ou bien demi-elliptiques suivant le même principe de positionnement axial et radial des aubes hémicylindriques. Selon une variante non illustrée, les deux turbines (1) (2) comportent un nombre plus important d'aubes. Selon une variante non illustrée, la turbine (2) périphérique comporte des aubes plus ou moins longues. Selon une variante non illustrée, l'une ou les deux turbines (1) (2) comportent des angles (21) (22) théoriques d'échappement du fluide plus ou moins importants. Dans la forme de réalisation selon la figure 5, le rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte un cylindre tout autour (74), fixé par son extrémité supérieure en guise de rotor inférieur, muni symétriquement de plusieurs aubes identiques dont tous les côtés (75) convexes ou triangulaires sont dirigés dans un sens commun de rotation tandis que le rotor (9) de la turbine (1) interne est équipé de la même façon mais avec tous les côtés (76) convexes ou triangulaires dirigés dans un sens de rotation opposé de manière à obtenir une biturbine constituée de deux turbines superposées d'égale envergure démunies de bras (7) (8) et d'angles (21) (22) théoriques d'échappement du fluide. Dans la forme de réalisation selon la figure 6, le rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte un cylindre tout autour (77), fixé par son extrémité supérieure en guise de rotor inférieur, muni symétriquement de plusieurs pales identiques (78) avec un degré (79) commun d'inclinaison tandis que le rotor (9) de la turbine (1) interne est équipé de la même façon mais avec un degré (80) d'inclinaison commun opposé de manière à obtenir une biturbine constituée de deux turbines à hélices superposées d'égale envergure démunies de bras (7) (8) et d'angles (21) (22) théoriques d'échappement du fluide mais pouvant capter la force (5) d'un fluide alignée à l'axe (6) de rotation. Dans la forme de réalisation selon la figure 7, l'un ou l'autre rebord (26) (31) de rotor comporte tout autour une couronne (81) dentée munie d'une chaîne (82) de transmission afin qu'une force (83) rotative l'entraîne dans l'un ou dans l'autre sens (3) (4) de rotation de manière à ce qu'elle la transmette à des outils spécifiques fixés à l'arbre (53) de transmission. Dans la forme de réalisation selon la figure 8, l'un ou l'autre rebord (26) (31) de rotor comporte autour une gorge (84) trapézoïdale munie d'une courroie (85) de transmission afin qu'une force (86) rotative l'entraîne dans l'un ou dans l'autre sens (3) (4) de rotation de manière à ce qu'elle la transmette à des outils spécifiques fixés à l'arbre (53) de transmission. Selon une variante non illustrée, une force rotative est appliquée directement à l'arbre (53) de transmission afin que les deux rotors (9) (10) remplissent des fonctions spécifiques. Dans la forme de réalisation selon la figure 9, la surface supérieure de la saillie (24) annulaire du stator (25) ainsi que la surface supérieure du rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement une gorge (87) (88) munie d'une rangée (89) (90) de billes de roulement avec leur cage (91) (92) d'entretoisement afin de réduire le frottement axial des organes concernés -5- tandis qu'une épaisseur adéquate est prévue pour les joints respectifs (29) (30) d'étanchéité. Dans la forme de réalisation selon la figure 10, le stator (25) et le rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement tout autour trois gorges (93) (94) (95) (96) 97) (98) annulaires dont les deux supérieures sont munies d'une rangée (99) (100) (101) (102) de billes de roulement avec leur cage (103) (104) (105) (106) d'entretoisement afin de réduire le frottement radial des organes concernés tandis que les deux gorges inférieures sont munies d'un joint (107) (108) d'étanchéité. Dans la forme de réalisation selon la figure 11, la surface supérieure de la couronne (73) dentée interne du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte une gorge (109) annulaire munie d'une rangée (110) de billes de roulement avec leur cage (111) d'entretoisement afin de réduire le frottement axial entre ladite couronne (73) et le plateau (42) assembleur lorsque la position de la biturbine est inversée de 180 degrés par rapport à l'axe (6) de rotation. Les matériaux constitutifs de la biturbine permettront de déterminer la lubrification adéquate. La biturbine selon l'invention est particulièrement destinée à capter l'énergie éolienne et hydraulique. REVENDICATIONS 1) Biturbine pour capter la force (5) initiale et résiduelle (23) d'un quelconque fluide dirigée perpendiculairement à l'axe de rotation (6) caractérisée en ce qu'elle comporte une turbine (1) emboîtée dans une autre turbine (2) périphérique pouvant tourner simultanément dans le sens (3) (4) opposé, en ce que ces deux turbines (1) (2) sont munies respectivement de quatre et six aubes hémicylindriques de même longueur fixées aux bras (7) (8) des rotors (9) (10) suivant une diagonale (11) (12) théorique tracée dans ces aubes par leur propre rayon (13) (14) de symétrie tandis que le diamètre (16) théorique d'aube est parallèle à l'axe (6) de rotation, en ce que tous les côtés (17) convexes des aubes de la turbine (1) interne sont dirigés dans un sens (18) commun tandis que tous les côtés (19) convexes des aubes de la turbine (2) périphérique sont dirigés dans le sens (20) opposé définissant ainsi leur propre angle (21) (22) théorique d'échappement du fluide et l'écartement (15) minimum giratoire entre les deux turbines (1) (2), en ce que la surface supérieure de la saillie (24) annulaire du stator (25) cylindrique ainsi que la surface supérieure du rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement une gorge (27) (28) annulaire munie d'un joint (29) (30) adéquat afin d'assurer l'étanchéité de la biturbine grâce à la surface inférieure du rebord (31) du rotor (9) de la turbine (1) interne, en ce que le stator (25) comporte à l'intérieur un plateau (32) muni de trois entretoises (33) (34) (35) identiques positionnées symétriquement et parallèlement à l'axe (6) de rotation dont chacune comporte à l'extrémité supérieure une cavité (36) (37) (38) cylindrique filetée pour recevoir la vis respective (39) (40) (41) de fixation du plateau (42) assembleur, en ce que ledit plateau (32) comporte d'une part trois cavités (43) (44) (45) cylindriques, identiques et équidistantes, pour le logement des axes respectifs (46) (47) (48) inférieurs des trois pignons (49) (50) (51) périphériques et d'autre part un orifice (52) cylindrique central permettant le libre passage de l'arbre (53) de transmission du pignon (54) central, en ce que une gorge (55) annulaire située à la périphérie de cet orifice (52) central est munie d'un joint (56) adéquat qui parachève l'étanchéité de la biturbine, en ce que ledit plateau (42) assembleur comporte à sa périphérie six orifices (57) (58) (59) (60) (61) (62) cylindriques équidistants et un autre (63) central qui permettent d'une part le passage des vis (39) (40) (41) de fixation et de l'axe (64) du pignon (54) central et d'autre part le logement des axes (65) (66) (67) supérieurs des pignons (49) (50) (51) périphériques de manière à ce que ce même plateau (42) retienne dans le sens axial les quatre pignons (49) (50) (51) (54) constitutifs du multiplicateur-inverseur de rotation ainsi que le rotor (10) de la turbine (2) périphérique sans gêner la rotation des ces organes, en ce que la partie supérieure de l'axe (64) du pignon (54) central comporte tout autour d'une part huit facettes (68) qui s'insèrent parfaitement dans l'orifice (69) octogonal situé au sommet du rotor (9) de la turbine (1) interne et d'autre part un filetage (70) à son extrémité pour recevoir les deux écrous (71) (72) de fixation et de réglage axial de la turbine (1) interne, en ce que le rotor (10) de la turbine (2) périphérique est muni à son extrémité supérieure d'une couronne (73) dentée interne pour entraîner simultanément les trois pignons (49) (50) (51) périphériques afin qu'ils transmettent au pignon (54) central une rotation multipliée et inversée de manière 2899942 -7- à ce que l'arbre (53) de transmission et la turbine (1) interne tournent dans le même sens (3). 2) Biturbine selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'axe (64) du pignon (54) central est rallongé au-dessus du filetage (70) de manière à constituer 5 un arbre supplémentaire de transmission. 3) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les deux rotors (9) (10) comportent des rebords (31)(26) plus proéminents de manière à remplacer entièrement leurs propres bras (7) (8). 4) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes 10 caractérisée en ce que les deux turbines (1) (2) comportent des aubes triangulaires ou ogivales ou bien demi-elliptiques suivant le même principe de positionnement axial et radial des aubes hémicylindriques. 5) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les deux turbines (1) (2) comportent un nombre plus 15 important d'aubes. 6) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la turbine (2) périphérique comporte des aubes plus ou moins longues. 7) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes 20 caractérisée en ce que l'une ou les deux turbines (1) (2) comportent des angles (21) (22) théoriques d'échappement du fluide plus ou moins importants. 8) Biturbine selon les revendications 1, 2, 4 et 5 caractérisée en ce que le rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte tout autour un cylindre (74), fixé par son extrémité supérieure en guise de rotor inférieur, muni 25 symétriquement de plusieurs aubes identiques dont tous les côtés (75) convexes ou triangulaires sont dirigés dans un sens commun de rotation tandis que le rotor (9) de la turbine (1) interne est équipé de la même façon mais avec tous les côtés (76) convexes ou triangulaires dirigés dans le sens opposé de rotation de manière à obtenir une biturbine constituée de deux turbines superposées d'égale envergure 30 mais démunies de bras (7) (8) et d'angles (21) (22) théoriques d'échappement du fluide. 9) Biturbine selon les revendications 1, 2 et 5 caractérisée en ce que le rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte tout autour un cylindre (77), fixé par son extrémité supérieure en guise de rotor inférieur, muni 35 symétriquement de plusieurs pales identiques (78) avec un degré (79) commun d'inclinaison tandis que le rotor (9) de la turbine (1) interne est équipé de la même façon mais avec un degré (80) d'inclinaison commun opposé de manière à obtenir une biturbine constituée de deux turbines à hélices superposées d'égale envergure démunies de bras (7) (8) et d'angles (21) (22) théoriques 40 d'échappement du fluide mais qui peuvent capter la force (5) d'un fluide alignée àl'axe (6) de rotation. 10) Biturbine selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'un ou l'autre rebord (26) (31) de rotor comporte tout autour une couronne (81) dentée munie d'une chaîne (82) de transmission afin qu'une force (83) rotative l'entraîne dans l'un ou dans l'autre sens (3) (4) de rotation de manière à ce qu'elle la transmette à des outils spécifiques fixés à l'arbre (53) de transmission. 11) Biturbine selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisée en ce que l'un ou l'autre rebord (26) (31) de rotor comporte tout autour une gorge (84) trapézoïdale munie d'une courroie (85) de transmission afin qu'une force (86) rotative l'entraîne dans l'un ou dans l'autre sens (3) (4) de rotation de manière à ce qu'elle la transmette à des outils spécifiques fixés à l'arbre (53) de transmission. 12) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'une force rotative est appliquée directement à l'arbre (53) de transmission afin que les deux rotors (9) (10) remplissent des fonctions spécifiques. 13) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la surface supérieure de la saillie (24) annulaire du stator (25) ainsi que la surface supérieure du rebord (26) du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement une gorge (87) (88) munie d'une rangée (89) (90) de billes de roulement avec leur cage (91) (92) d'entretoisement afin de réduire le frottement axial des organes concernés tandis qu'une épaisseur adéquate est prévue pour les respectifs joints (29) (30) d'étanchéité. 14) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le stator (25) et le rotor (10) de la turbine (2) périphérique comportent respectivement tout autour trois gorges (93) (94) (95) (96) 97) (98) annulaires dont les deux supérieures sont munies d'une rangée (99) (100) (101) (102) de billes de roulement avec leur cage (103) (104) (105) (106) d'entretoisement afin de réduire le frottement radial des organes concernés tandis que les deux gorges inférieures sont munies d'un joint (107) (108) d'étanchéité. 15) Biturbine selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la surface supérieure de la couronne (73) dentée interne du rotor (10) de la turbine (2) périphérique comporte une gorge (109) annulaire munie d'une rangée (110) de billes de roulement avec leur cage (111) d'entretoisement afin de réduire le frottement axial entre ladite couronne (73) et le plateau (42) assembleur lorsque la position de la biturbine est inversée de 180 degrés par rapport à l'axe (6) de rotation. -8-