Brevet FR3040427A1 — publié le 20170303

TURBINE A FRICTION, INSTALLATION DE PRODUCTION D'ENERGIE COMFJi,:TA.,:T UNE TELLE TURBINE ET SCA D'UTILISATION La présente invention concerne une turbine à friction ainsi qu'une installation de production d'énergie comportant une telle turbine et son procédé de fonctionnement. Une telle turbine est un type de turbine à friction, sans pale, appelée également turbine à effet de couche lirec, ir _iginée au début du XXème siècle par TESLA. Elle est basée sur le frottement d'un fluide, généralement un gaz, sur les parois de disques, le frottement étant dû à l'adhésion de la couche limite du gaz et à sa viscosité. En s'écoulant, le gaz cède de l'énergie aux disques et entraîne ceux-ci en rotation. L'at--?,nc -,î pales permet une grande robustesse d'une '.311 turbine en étant simple de construction. Parmi les évolutions apportées depuis sa création, on peut citer l'ajout sur les disques rotatifs superposés de spirales, gravées dans les disques, afin d'améliorer le rendement d'une telle turbine. US-A-2014/0252772 divulgue un:. :clle turbine ayant un rotor équipé d'un arbre central creux et fermé à une extrémité. Le gaz entre dans l'arbre par l'extrémité ouverte et s'échE dg l'arbre par des spirales ménagées dans des disques mon' _ur l'arbre. Les sorties des spirales, en périphérie du rotor, sont disposées de sorte à entraîner en rotation le rotor, en sens inverse du sens de rotation des spirales. En d'autres termes, s'il y a deux spirales, leurs sorties sont diamétralement opposées. Dans un mode de réalisation de cette turbine, la spirale présente un rayon à augmentation exponentielle. Ainsi le gaz exerce une force à un angle constant en tout point de la spirale. Ceci étant, une telle turbine est réalisée à partir d'un empilement de disques parallèles, montés sur un arbre central. Une telle construction est relativement complexe, non seulement du fait du nombre de pièces mais également par la difficulté à réaliser e-s fixations précises et fiables entre les différentes pièces. Les fixations, du fait de \. ations, ont tendance à se relâcher et/ou à casser, ce qui est 3040427 2 potentiellement dangereux, sans parler des coûts de maintenance et des défauts d'étanchéité. Par ailleurs, on constate que l'arbre central a tendance à - er axialement sous l'effet de la chaleur dégagée lors du fonctionnement de la tu le alors que les disques se dilatent :'n1ement. Cela génère des contraintes qui 5 affaiblissent la structure, en particulier au niveau des fixations. Le phénomène de dilatation impacte également la géométrie des spirales ménagées dans les disques et donc affectent les performances de la turbine. La dilatation différenciée des disques et de l'arbre ainsi que la présence de fixations affectent également l'étanchéité entre les pièces constitutives de la turbine. De plus, un tel mode de 10 réalisation de la turbine induit un poids tel qu'il pénalise le fonctionnement de la turbine. L'invention vise à prcp:,ser un autre mode réalisation d'une turbine à friction de type Tesla d'une construction et d'une mair,,nance aisées tout en ayant un rendement et un fonctionnement optimisés en palliant aux fEis inhérents à la 15 présence de fixations et au mode de construction décrits ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une turbine à friction comportant au moins un stator de réception d'un rotor, led:t Î.:latcr étant pourvu d'au moins une entrée du fluide et une sortie d'un fluide, ledit rotor comprenant au moins une bobine, cylindrique à base circulaire, ouverte aux extrémités et libre en rotation autour d'un 20 axe longitudinal, ladite bobine étant t)rm,:;e de couches de matière enroulée sur elle-même et qui ne se touchent jamais, définissant ainsi au moins une spirale reliant l'entrée et la sortie dudit fluide et formant un canal d'écoulement du fluide, caractérisée en ce que la spire de plus faible diamètre définit un conduit central de circulation du fluide et en ce qu'elle con-, :end des caches d'extrémité, équipés 25 d'un arbre de rc,'':ion dont l'extrémité libre sort du stator, le cache d'extrémité étant a&pté pour maintenir une extrémi, la bobine, et en ce qu'au moins un des caches d'elrémité est équipé d'un arbre de rotation creux définissant un passage du flule et situé dans le prolongement de la spire de plus petit diamètre . 30 Grâce à l'invention, la bobine, formée d'une seule pièce, est maintenue dans 3040427 3 le stator par les caches d'extrémité. Les formes des extrémités et des caches d'extrémité sont adaptées pour assurer et maintenir l'assemblage lors de la rotation de la bobine qui est donc dépourvue d'un arbre central distinct du reste de la bobine. P,insi, la fixation des nièce constitutives de la turbine et l'étanchéité 5 sont réalisées par complémentarité de formes. On résout ainsi les problèmes dû à la dilatation différenciée entre les pièces, celle-ci se faisant désormais toujours selon les sens axial. Par ailleurs, la dilatation de la bobine et des caches d'extrémité selon la même direction permet de renforcer la fixation et l'étanchéité entre les pièces. Cela permet d'utiliser la turbine à des pressions élevées, 10 typiquement supérieures à 100 bars, donc en obtenant des puissances élevées. Une telle construction permet également de réduire le nombre de pièces constitutives de la turbine, donc :le réduire le poids et l'encombrement de cette dernière. Une telle construction Is-Jrmet de réaliser de manière précise et contrôlée le canal d'écoulement du fluide définit par les sres, ce qui optimise non 15 seulement la fabrication mais également les rendements de la turbine. Le rotor, formé de facto de la bobine et des caches d'extrémité, est monté dans le stator. Le fluide entre, par exemple, par la périphérie de la bobine et s'échappe par un des arbres fixés sur les extrémités de la bobine. Du fait de l'absence d'un arbre traversant monté dans le rotor, on obtient un écoulement régulier et non perturbé 20 du fluide lors de sa circulation dans la turbine, d'où une plus grande efficacité. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle turbine peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - Au moins un des caches d'extrémité est monté de manière amovible sur une des extrémités de la bobir: . 25 - Les espEoes ente lec spires de matière sont parallèles entre eux sur toute la longueur r la bobine. - Les espaces entre les spires de matière ne sont pas parallèles entre eux sur toute la longueur de la bobine. - Le stator est pourvu d'une fente longitudinale d'a.-cès au volume interne dont 30 la longueur est adaptée à la longueur de la bobine, l' :ntrée du fluide s'effectuant 3040427 4 par cette fente et sa sortie par un cache d'extrémité. - Le stator est pourvu d'une fente longitudinale d'accès au volume interne dont la longueur est adaptée à la longueur de la bobine, la sortie du fluide s'effectuant par cette fente et son entrée par un cache d'extrémité. 5 - L'entrée et la sortie du fluide s'effectuent par les caches d'extrémités. - Un cylindre, formant de facto un stator, entoure la bobine et les caches d'extrémité, ledit cylindre étant fixé sur les arbres de sortie des caches d'extrémité. - La turbine comprend plusieun bobines montées en série par aboutement, leurs axes longitudinaux étant conf ridus. 10 - la liaison entre deux bobines aboutées est réalisée par un organe de liaison pourvu sur chaque face d'un logement de réception d'une des extrémités des bobines. L'invention concerne également une installation de production d'énergie comprenant au moins une turbine conforme à une des caractérisf ::ues 15 précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe de du fluide en sortie de la turbine relié à une source de chaleur elle-même reliée à l'entrée de la turbine. L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'une telle installation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : 20 - a) introduire le fluide dans turbine à une pression supérieure à la pression interne de la turbine et à une température donnée, - b) collecter en sortie de turbine le fluide à une pression et à une température inférieures aux pression et t- rmérature d'entrée, - c) envoyer le fluide collecté à l'étar b) sur une source de chaleur adaptée 25 pour céder de la chaleur, - d) collecter le fluide à l'issue de l'étape c) à une pression et à une température supérieures à celles de l'étape b), - e) réaliser une nouvelle étape a) en dirigeant le fluide obtenu à l'étape d) dans la turbine. 30 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront 3040427 5 plus clairement à la lecture c'c la ,:'7.scription qui va suivre de plusieurs modes de réalisation de l'invention, donné uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins anne dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective de la bobine selon un mode de réalisation 5 conforme à l'invention, la figure 2 est une vue, à plus grande échelle, d'une des extrémités de la bobine constitutive du rotor de la figure 1, la figure 3 est une vue similaire à la figure 1, à la même échelle, de la bobine de la figure 1 avec un cache d'extrémité en place, 10 la figure .1 er.: une vue de côté, à une autre échelle, de la bobine de la figure 3 avec les dcux caches d'extrémité en place, la figure 5 est une vue de côté, à une autre échelle, d'une turbine avec la bobine de la figure 4 en place dans un stator, selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 6 est une vue en perspective, à plus petite échelle, de la turbine fLe la figure 15 5 avec un organe d'entrée du fluide en position sur le stator, la figure 7 est un schéma illustrant l'utilisation d'une turbine conforme à l'invention dans une installatbn de production d'énergie à circuit fermé, la figure 8 est une vue de côté, à une autre échelle, de plusieurs turbines connectées en série selon un autre mode de réalisation de l'invention, 20 la figure 9 est une vue en perspective, à une plus grande échelle, d'un cache d'extrémité conforme à un mode de réalisation de l'invention et la figure 10 est une vue en perspective, à la même échelle que la figure 9, d'un séparateur entre deux bobines constitutives d'un rotor dans un autre mode de réalisation. 25 La figure 1 illustre un organe constitutif de la partie mobile en rotat1: ou rotor d'une turbine conforme à un mode de réalisation de l'invention. En l'espèce, cet organe est f--mé 7!.'une bobine 1, également appelée bobineau, équipée de caches d'extrémité. La bobine 1 est réalisée, de manière avantageuse, en un métal ou un alliage 30 métallique. En variante, la bobine 1 est en un autre matériau, par exemple un 3040427 6 matériau composite. Selon encore une autre variante, la bobine est réalisée en au moins deux matériaux de nature différentes. Dans tous les cas, la bobine 1 est formée de plusieurs coud- matière enroulée sur elle-même. Ces couches ne se 4_ôtr:hent Ainsi, elles 5 définissent entre elles un espace configure en spira',.. La figure 1 illustre une bobine 1, cylindrique à base circulaire, équipée d'une seule spirale, selon un mode de réalisation de l'invention. En variante non illustrée, la bobine comprend plusieurs spirales disposées en décalée les unes par rapport aux autres, d'une valeur angulaire définie. 10 La ou chaque spirale débute de la face externe 2 de la bobine 1 en direction de l'intérieur de celle-ci. Dans une variante non r('~ résentée, la spirale débute du centre de la bobine. Par la suite, l'espace, lui-même configuré en forme de spire, qui est situé entre deux spires de matière sera simplement désigné par le terme spire. 15 La dernière spire 3, à savoir celle ayant le plus petit rayon R3, par rapport à un axe central longitudinal A de la bobine 1, définit un conduit central 4 de circulation du fluide. Ici, il sera décrit, en premier, un mode de réalisation où le conduit central ainsi formé assure la sortie du fluide. La ou chaque .-pire occupe toute la longueur L1 de la bobine 1. Ainsi, le conduit 4 a une longueur id,.,ntique à 20 celle de la bobine 1. Le conduit 4 est rectiligne et ouvert aux deux extrémités. En d'autres termes, la première spire finit de facto un conduit de circulation qui a le même rôle qu'un arbre central connu de l'état de la technique mais sans qu'il s'agisse d'une pièce additionnelle. Comme cela apparait aux figures 1 à 3, l'espace délimité par deux spires de 25 matière consécutives a, dans ce mode de réalisation, une largeur variable entre la spire 5 de plus grand rayon R5 et la spire 3 de plus petit rayon 3. L'espace E5 est donc plus large que l'espace E3. Ainsi, l'espace entre les spires de matière est convergent dans le sens radial, de l'extérieur de la bobine 1 vers l'intérieur de celle-ci. Les r -paces entre les spires sont parallèles entre eux, par rapport à l'axe 30 longitudinal A. En d'autres termes, on peut assimiler les espaces entre les spires 3040427 7 à 3s logements cylindriques à base circulaire, concentriques et dont le diamètre varie selon un pas non constant. On réalise donc une spirale convergente en direction du centre de la bobine 1. On conçoit que, dans un autre mode de réalisation, la spirale est dive-rnte. Ainsi, on peut définir deux types de spirale : 5 d'une part, une spirale avec des spires de matière parallèles, donc un espace-ou spire-entre les couches de matière ayant une largeur constante et, d'autre part, une spirale dans laquelle les spires de matière ne sont pas parallèles, donc avec une largeur de la spire non constant, à savoir divergent ou convergent par rapport au centre de la bobine. 10 La réalisation d'une telle bobine 1 peut être obtenue, par exemple, par enroulement sur elle-même d'une feuille de matière, en particulier d'une feuille métallique. Dans un autre mode de réalisation préféré, la bobine 1 est réalisée par des technique -;, connues en soi, par exemple, par électroérosion par fil ou par des techniques d'usinage ou d'impression en 3D. De telles techniques, notamment 15 l'usinage ou l'électroérosion par fil, permettent d'obtenir une précision dimensionnelle que ne permet pas, ou du moins pas de manière aisée, l'enroulement d'une feuille de matière. En effet, l'épaisseur de la matière est généralement comprise entre 0.1 mm et 300 mm, typiquement entre 0.5 mm et 50 mm, selon la bobine 1 à réaliser. Cette dernière a une longueur L-1 généralement 20 comprise entre quelques centimètres et quelques mètres. Il convient de garder à l'esprit que, la longueur L1 dépend du débit et/ou de la pression du fluide, de la viscosité et de la nature du fluide ainsi que des -3n._crnents souhaités. De même le déve'')-r3 de la bobine 1, c'est-à-dire la longueur de la feuille de matière constitutiv- la bobine, avant l'enroulement, est compris entre 25 quelques dizaines de centimètres et quelques dizaines, voire centaines, de mètres, typiquement entre 0,50 m et 500 m. Dans tous les cas, le déveloi..i, de la bobine 1 doit permettre d'obtenir un nombre minimal de spires, par exemple égal à quatre, étant entendu qu'il peut y avoir plusieurs dizaines, voire centaines, de spir- L - convergence, c'est-à-lir- 30 diminution de la largeur de l'espace entre les spires de matière, de E5 à 3040427 8 l'espace E3, est calculée de sorte que la vitesse de passage du fluide dans les espaces soit, autant que possible, l'aa.'male tout en préserv..nt un écoulement laminaire. Ce calcul fait ir_ enir divcrs paramètres parmi lesquels on peut citer les pressions d'entrée et de sortie du fluide, la ni:tire de la matière constitutive de 5 la bobine et son état de surface, les températures d'entrée et de sortie du fluide, son débit, sa viscosité. De même l'épaisseur de la matière et le nombre de spires de matière, donc le poids de la bobine 1, sont adaptés à l'inertie recherchée de la bobine, donc de facto du rotor de la turbine. Dans un autre mode de réalisation non illustré, la spirale n'est pas convergente 10 ou divergente. Dans ce cas, l'espace-ou spire-défini entre deux spires de matière voisines est constant sur toute la section de la bobine. Il est alors possible, selon cet autre mode de réalisation de fabriquer une telle bobine par emboitage mutuel de cylindres concentriques préfabriqués. Ces cylindres sont maintenus à écartement constant par les caches d'extrémité ou par 15 des organes de séparation. On conçoit que des ouvertures doivent être ménagées dans les cylindres afin d'assurer la circulation du fluide entre l'extérieur et l'intérieur du rotor. Dans ce cas, il est nécessaire de réaliser un parcours forcé du fluide, entre l'intérieur et l'extérieur de la bobine, afin que le fluide circulant entraine en rotation les cylindres concentriques. Pour cela, il convient de réaliser des chicanes 20 entre les cylindres. La figure 3 illustre une bobine 1 dont une extrémité 10 est équipée d'un cache d'extrémité 6. Ce cache 6 est en forr.. D coupelle circulaire dont le diamètre interne et la hauteur du bord sont a tés pour recevoir une extrémité de la bobine 1. Ce cache 6 est particulièrement V e à la figure 9. 25 Le cache 6 est équipé d'un arbre central de ro4.tion 7 s'étendant perpendiculairement vers l'extérieur, à partir de la face 8 'u cache 6 la plus éloignée de la bobine. Lorsque le cache 6 est en place, l'arbre 7 est dans le prolongement du conduit 4 central de la bobine. La fixation de l'arbre 7 est amovible. Pour cela, l'arbre 7 est vissé dans un taraudage ménagé en position 30 centrale dans la face 8 du cache 6. Le vissage est effectué en sens inverse du 3040427 9 sens de rotation de la bobine 1, de sorte que le serrage soit d'autant plus fort que la rotation de la bobine 1 autour de son axe A est rapide. Une telle solution présente l'avantage de réaliser une étanchéité optimale quelle que soit la vitesse de rotation du rotor. En variante, l'arbre 7 est fixé de-finitivement sur le cache 6. 5 La face 80 opposée à la face 8, cmc la face en regard de la bobine 2 lorsqL le cache 6 est en position, est pourvue d'un logement de réception de l'extrémitu 10 de la bobine 1. Le logement de récep, n est, avantageusement, formé par des rainures circulaires 81. Celles-ci définissent des spires, convergentes ou non selon le mode de réalft des spires de la bobine 1, de forme et de dimension 10 complémentaires aux spires de la bobine 1. Dans le cas où, par exemple, les spires de la bobine 1 sont concentriques et non convergentes, il en est de même de celles constitutives du logement de réception du cache d'extrémité 6. En d'autres termes, la face 80 du cache d'extrémité 6 est rainurée de sorte à recevoir les extrémités libres 10 ou 11 de la bobine 1. La liaison et l'étanchéité entre le cache 6 et 15 l'extrémité 10 sont assurées par complémentarité de formes : en d'autres termes, on fixe le cache 6 sur l'extrémité 10. La rc:ation de la bobine est v_-..-Itageusement réalisée dans le même sens que l'enroulem-3nt de la spire, ce qui induit un serrage d'autant plus important que -s forces de frottement sont élevées. Si besoin, un joint est silionne au fond de la rainure 81 ur optimiser 20 l'étanchéité. Un tel mode construction du rotor permet un montage réversible, sans fixation, avec un minimum de pièces. Par ailleurs, on résout non seulement la question la dilatation mais on améliore la s Jurité puisque plus le rotor tourne vite et plus on resserre la haî entre la bobine 1 et le cache 6. Comme illustré à la figure 4, un autre cache 9, identique c:-tche 6, équipe 25 l'extrémité 11 opposée à mité 10 recevant le cache 6. Le cache 9 est également pourvu d'un arbre central de rotation 12 s'étendant perpendiculairement vers l'extérieur à 7,artir de la face 13 du cache 9 la plus éloignée de la bobine 1 et d'un logement réception - l'extrémité 11, identique au logement 81. En d'autres termes, quelle que soit l'extrémité 10 ou 11 de I:: :.(.5ine, cette dernière 30 peut être montée dans un cache 6 ou 9. 3040427 10 Ainsi, comme cela apparaît à la figure 4, les arbres 7 et 12 sont alignés et dans le prolongement du conduit 4. Au moins un des arbres, par exemple ici l'arbre 7, est creux et définit une sortie 70, visible à frure 5, du fluide de la bobine vers l'extérieur de la turbine. L'autre 5 arbre 12 est, ici, plein. Dans un autre mode de réalisation non représenté, les faces 80, 81 des caches ne sont pas rainurées. Dans ce cas, les extrémités de la bobine sont en appui direct sur les faces des caches. Si besoin, un joint est prévu. Le maintien en place des caches sur la bobine, de façon étanche, est obtenu, par exemple par 10 des tiges filetées reliant les deux caches, la longueur de chaque tige étant supérieure à celle de la bobine. Dans un autre mode de réalisation non représenté, au moins un, avantageusement les deux, cache 6 ou 9 est fixé définitivement sur une extrémité de la bobine. La fixation est effectuée, par exemple, par soudage. 15 La figure 5 illustre un mode de réalisation dans lequel la bobine 1 est équipée des caches 6 et 9, donc le rotor de la turbine T, en place dans un stator 14. Celui-ci est un cylindre à base circulaire, ce forme et de dimensions complémentaires à celles de la bobine 1. Le cylindre 14 est pourvu de deux ouvertures 15, 16 ménagées dans ses extrémités pleines. Ces ouvertures perm.ar nt le passage, 20 respectivement, des arbres 7 et 12. Les arbres 7, 12 s'étendent donc, par leurs extrémités libres, hors du stator 14. Les ouvertures 15, 16 sont ac:,-.1 -)s pour permettre la libre rotation des arbres 7 et 12 autour de l'axe longitudinal A, donc la libre rotation de la bobine 1, tout en évitant la sortie du fluide. Avantageusement, elles sont équipées d'un joint. 25 De même, afin de 4.7.cî'''.er une rcation régulière, elles peuvent être équipées de roulements à billes ilanches. Ainsi, dans le stator cylindrique 14, le rotor, formé par la ctirr?, 1 et les deux caches 6 et 9, est libre en rotation. Le fluide, comme indiqué précédemment, peut sortir par le conduit 70 ménagé dans l'arbre 7. En variante non illustrée, le stator a une autre forme que cylindrique à base circulaire. 30 Il peut s'agir par exemple d'un volume à base carrée, étant entendu que le volume 3040427 11 interne du stator doit être de préférence de forme complémentaire à celle a bobine 1. L'entrée du fIL ) .:.ns la turbine T, donc le passage du fluide de l'extérieur du stator 14 à l'intérieur de celui-ci e.-2t .it_3urée par un organe d'entrée 17, visible dans 5 un mode de réalisation illustré à la figure 6. L'organe d'entrée 17 comprend un tuyau d'arrivée 170 du fluide et une partie 171 qui assure la li ison entre le tuyau 170 et une fente, non visible, ménagée dans le stator 14. La partie 171 a la n ,m-- longueur, sauf qu'elle est tridimensionnelle, qt. ) h fente d'introduction du fluide dans le stator 14. La fente est orientée selon l'axe A de la bobine 1. La fente a la 10 même longueur que l'ouverture de la spire 5 de plus grande largeur. En d'autres termes, la longueur de la fente corre -nd à la longueur L1 de la bobine 1, lorsque celle-ci est dépourvue des caches d'extrémité 6 et 9. Ainsi la partie 171 a globalement une configuration dite en trémie inversée. Une telle forme, de la fente et de la partie 171, assure un débit du fluide identique dans le tuyau 170 et dans 15 la fente, donc lorsqu'il arrive sur le rotor. Avantageusement, la partie 17 est fixée définitivement sur le stator, par exemple par soudage. Dans la mesure où le volume mort entre le stator 14 et le rotor 1, 6, 9 est à pression constante, l'entrée du fluide peut être effectuée à n'importe quelle zone du rotor. Ainsi, outre l'entrée latérale telle qu'illustrée, il est possible de prévoir une 20 entrée de fluide au niveau de l'ouverture 16, par exemp, pli' un manchon entourant l'arbre 12 et débouchant par une ,xtrÉ..nité ouverte dans l'ouverture 16 et donc dans le volume mort situé entre le stator et le rotor. En d'autres termes, l'entrée et lé sortie du fluide s'effectuent Psdalement, par l'intermédiaire des arbres 7 et 12. En variante, l'entrée du fluide peut -e faire en tout autre point du stator. 25 On conçoit aisément que la circulation du fluide peut également être effectuée en sens inverse de celui décrit ci-dessus. En d'autres termes, rien ne s'oppose à ce qu'une telle turbine puisse fonctionner dans les deux sens de circulation du fluide, à savoir soit comme décrit soit avec une entrée du fluide par le conduit central 4 et une sortie par l'organe 17. Bien entendu, cela nécessite une libre 3040427 12 rotation dans les deux sens de la bobine, sans qu'un blocage d'un sens de rotation soit prévu. Dans un i-utre mode de réalisation, un cylindre entoure la bobine et les caches d'extrém''.à. Ce cylindre est fixé de manih-e ét,yîche sur les arbri__, de sortie 5 des caches, étant entendu que cette fixation peut être définitive ou non. Un tel cylindre, de facto solidaire en rotation du rotor, définit un organe ayant la même fonction qu'un stator. On conçoit que cette configuration est également celle rencontrée lorsque la turbine est réalisée avec plusieurs cylindres concentriques : le cylindre extérieur assure, de facto, le rôle de stator. 10 Le fonctionnement de la turbine T est maintenant décrit _n r'.1.férence aux figures 1 à 6. Un fluide est amené sous pressi. '1 ï)ar le tuyau 17L dans la partie 171 et introduit par la fente dans le volume interne du stator 14. De par la forme de la partie 171, la pression d'entrée du fluide est identique en tout point de la fente d'introduction. Le fluide se répartit de manière isobare entre 15 la face interne du stator 14 et la face externe 2 de la bobine, le volume mort entre le stator et le rotor étant à pression constante. Comme le conduit central 4 de la bobine est en dépression par rapport à l'extérieur de la bobine 1, donc par rappo.. à la pression d'introduction du fluide, ce dernier se déplace en direction du conduit central 4, en empruntant les espaces définis par les spires de matière. Du fait de 20 la faible largeur de ces espaces, à savoir inférieure à2 mm, on induit un frottement important du fluide sur les parois des spires. Ce frottement permet de transformer l'énergie cinétique du fluide en énergie mécanique. Celle-ci est communiquée à la bobine 1 et l'entraîne en rotation autour de son axe longitudinal A. Comme l'espace E5 d'introduction dans la spire est, dans l'exemple, d'une 25 largeur inférieure à celle de la fente, cela provoque une accélération du fluide lors de son entrée dans la bobine 1 et une diminution de sa pression. Lors de son passage entre les spires les plus proches de la face externe 2 de la bobine 1, donc lors du début de la convergence de l'espace entre les spires à partir de l'extérieur de la k,,-,bine, le fluide accélère tout en diminuant sa pression et 30 sa température. Plus le flui e se ri; ,;)roche du conduit 4 et plus la convergence est 3040427 13 telle que l'espace entre les spires est de faible largeur, l'espace E3 étant le plus étroit. Les forces de frottement du fluide sur les parois de la bobine entrainent en rotation le rotor. L'accélération du fluide dans la bobine est par ailleurs si forte qu'elle génère également d'importantes forces de frottement qui entraînent le rotor 5 en mouvement. Une fois dans le conduit 4, le fluide est détendu par rnrt à sa pression d'entrée. De même, la température du fluide est inférieure à sa tE mpérature initiale, étant entendu que, dans certaines configurations, cette température peut être négative lorsque la température est exprimée en degrés Celsius. 10 En sortie de la turbine T, le fluide est donc à une pression et à une température inférieures à celles qu'il avait lors de son entrée dans la turbine T. le fluide est alors évacué, dans un mode réalisation non préféré, vers le> rieur. Une telle solution implique la réintroduction d'un fluide sous pression par ri à la pression finale de la turbine. 15 Une autre solution, avantageuse, consiste à utiliser ce fluide dans un circuit fermé et, pour cela, à l'amener, à volume constant, à récupérer de la chaleur, par exemple via un échangeur thermique sur un appareil ou par une source de chaleur externe. Ainsi, le fluide, une fois recomprimé et mis en contact avec la source de chaleur, aura sa pression et sa température qui augmenteront et seront 20 supérieures à celles qu'il avait en sortie de turbine T, le cycle de production d'énergie pouvant alors recommencer. La figure 7 illustre schématiquement un tel cycle. La flèche F indique le sens de circulation du fluide dans l'installation. Pour être utilisé en circuit fermé, l'arbre 7, recevant le conduit de sortie 70, est obturé à son extrémité libre 71. Une 25 ouverture 72 est réalisée dans l'arbre 7. Au niveau de cette ouverture un manchon 18 entoure l'arbre 7. Le manchon 18 est pourvu d'orifices assurant le passage de l'arbre 7 et autorisant sa rotation, tout en empêchant le fluide de sortir. Ici le manchon 18 est représent'. comme étant cylindrique à base circulaire. Il constitue un organe de collecte du fluide en sortie de la turbine T. En variante, il 30 a une autre forme. Le manchon 18 est relié par un conduit 19 à une source de 3040427 14 chaleur 20. Cette source de chaleur 20 peut être d'origine diverse, notamment ce peut être une ou-_,-e de chaleur non carbonée. La source le chaleur est reliée au tuyau 170 d'entrée du fluide. Le fluide en sotie de la source de chaleur 20 a une pression et une température supérieures à 5 celles qu'il avait en sortie de turbine T. Le cycle, donc la rotation de la bobine 1 peut se poursuivre. Comme les arbres de la bobine sont, de façon connue, reliés à des génératrices, la rotation !'obine 1 permet une production d'électricité ou, en variante, l'entrainement en rotation d'un arbre moteur. 10 Dans la mesure où une telle turbin T peut fonctionner dans une plage de températures, d'entrée et de de sortie, cor. )rises entre -10°C et 800°C, il convient de choisir les matériaux utilisés pour réaliser les différentes pièces en fonction de ces températures ainsi que des pressions. En effet, une telle turbine T peut fonctionner entre 1 bar absolu et 2000 bars absolus, avantageusement entre 1 bar 15 absolu et 500 bars absolus. La figure 8 illustre un autre mode de réalisation de la turbine. Ici, plusieurs bobines, identiques ou non, sont montées en série. Une telle solution permet de réaliser des turbines de grande longueur en 'vitant, ou du moins en limitant, le phénomène de vrillage ou de torsion. Pour f :ciliter la lecture, les stators et les 20 organes d'entrée correspondants ne sont pas illustrés. La bobine 1D est identique à la bobine 1, son arbre 12D étant plein. Afin d'optimiser la rotation des bobines 1A à 1D, les entrées de fluide chaque stator recevant une des bobines 1A à 1D sont décalées angulairement. En variante avantageuse, ces entrées sont alignées. Dans tous les cas, il s'agit de faciliter ainsi 25 la mise en rotation de façon synchrone des différentes bobines lA à 1 D. La liaison entre les bobines 1A à 1D est assurée de manière à non seulement permettre une cc--ulation optimale du fluide entre les bobines mais également en préservant le cî ctère démontable de la turbine. Pour cela, comme illustré à la figure 10, la liaison entre deux bobines et effectuée au moyen d'un organe de 30 liaison 21 ou séparateur. Cet organe est un disque plat dont les deux faces 22, 23 3040427 15 sont munis d'un logement de réception 24 d'une extrémité libre d'une bobine 1A à 1D, le logement étant similaire au logement 81 éqt.'-.ant les caches 6, 9. Comme pour les rainures 81, les rainures 24 forment une spirale à pas constant. On conçoit que, la liaison entre l'organe de liaison 21 et les bobines 1A à 1D étant effectuée 5 par complémentarité de formes, les dimensions des rainures 24 sont adaptées à celles des extrémités des bobines. En d'autres termes, si une ou ines 1A à 1D sont pourvues d'une spirale convergente, les rainures 24 forment a' -rs une spirale convergente complémentaire. Un joint d'étanchéité sera placé, Si besoin, entre les bobines et le ou les séparateur(s). En v_f-nte, les faces 22, 23 du 10 sépuateur 21 sont dépourvues de rainures 24. Le séparateur et les extrémités de la L '1ne sont alors dépourvus de complémentarité de forme et sont assemblés avec un simple joint d'étanchéité. Afin d':: -urer la sortie du fluide et le passage de ce dernier entre les bobines 1A à 1D, le centre 25 de l'organe de liaison 21 est percé d'un orific triiersant 15 assurant le passage du fluide de part et d'autre de l'organe 21, l'orifice ayant les mêmes dimensions que le canal d'écoulement central de la bobine. Il en est de même sur le cache 6, le centre 82 est ouvert et permet de communiquer avec l'intérieur de l'arbre 7. Grâce à l'organe de liaison 21, on peut associer, de manière démontable, le 20 nombre de bobines voulu pour former un rotor donné. La liaison s'effectue dans tous les cas de façon étanche, par complémentarité de formes. Lorsque la sortie du fluide est effectuée par l'organe 17, le fonctionnement est similaire à celui décrit ci-dessus. Il est également possible, en variante de rendre solidaire le stator, donc 25 l'enveloppe extérieure de la bobine, de celle-ci, par exemple par soucli-. ou usinage. Dans ce cas, le stator est solidaire en rotation de la bobine. REVENDICATIONS1. Turbine (T) à friction comportant au moins un stator(14) de réception d'un rotor, ledit stator étant pourvu d'au moins une entrée (17) du fluide et une sortie (70) d'un fluide, ledit rotor comprenant au moins une bobine (1 ; 1A à 1D), cylindrique à base circulaire, ouverte aux extrémités (10, 11) et libre en rotation autour d'un axe longitudinal (A), ladite bobine (1 ; 1A à 1D) étant formée de couches de matière enroulée sur elle-mên et qui ne se touchent jamais, définissant ainsi au moins une spirale reliant l'entrée (17) et la sortie (70) dudit fluide et formant un canal d'écoulement du fluide, caractérisée en ce que la s (3) de plus faible diamètre (R3) définit un conduit central (4) de circulation du fluide et en ce qu'elle comprend des caches d'extrémité (6, 9), équipés d'un arbre de rotation (7, 12) dont l'extrémité libre (71) sort du stator (14), chaque cache d'extrémité (6, 9) étant adap, Dur maintenir une extrémité (10, 11) de la bobine (1 ; 1A à 1D), et en ce qu'au moins un (6) des caches d'extrémité est équipé d'un arbre de rotation creux (7) définissant un passage (70) du fluide et situé dans le prolongenr nt de la spire (3) C.I3 -ils petit diamètre (R3) . 2.- Tm...Âne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un des caches d'exl, ' (6, 9) est monté de maniè.. e zNible sur une des extrémités (10, 11) de la bobine (1 ; 1A à 1D). 3.- Turbine selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les espaces (E3, E5) entre les spires (3, 5) de matière sont parallèles entre eux sur toute la longueur (L1) de la bobine (1). 4.- Turbine selon l'une ':.19s revendications 1 ou 2, cc_mctérisée en ce que les espaces (E3. E5) entre les res (3, 5) de matière ne s nt pas parallèles entre eux sur toute la longueur (L1) de la bobine (1). 5.- Turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le stator (14) est pourvu d'une fen",- longitudinale d'accès au volume interne dont la longueur est adaptée à la longu ?.ur (L-1) de la bobine (1), l'entrée (17) du fluide 3040427 17 s'effectuant par cette fente et sa sortie (70) par un cache d'extrémité (6). 6.- Turbine F?lon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le stator (14) est .ourvu d'une fente longitudinale d'accès au volume interne dont la longueur Edaptée à la longueur (L1) de la bobine (1), la sortie du fluide 5 s'effectuant par cette fente et son entrée (70) par un cache d'extrémité (6). 7.- Turbine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'entrée et la sortie du fluide s'effectuent par les caches d'extrém::., 7, (6, 9). 8.- Turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un cylindre, formant de facto un stator, entoure la bobine et les caches 10 d'extrémité (6, 9), ledit cylindre étant fixé sur les arbres de sortie (7, 12) des caches d'extrémité (6, 9). 9.- Turbine selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs bobines (1A à 1D) montées en série par aboutement, leurs axes longitudinaux étant confondus. 15 10.- Turbine selon la revendication 9, caractérisée en ce que la liaison entre deux bobines aboutées (1A à1D) est réalisée par un organe de liaison (21) pourvu sur chaque face (22, 23) d'un logement réception (24) d'une des e:,::rémités des bobines (1A à1D). 11.- Installation de production d'énergie comprenant au moins une turbine (T) 20 conforme à une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un organe de collecte (18) du fluide en ',;urtie (72) de la turbine (T) relié (19) à une source de chaleur (20) elle-même reliée (170) à l'entrée (17) de la turbine (T). 12.- Procédé d'utilisation d'une installation conforme à la revendication 11, 25 cnrctérisé en ce qu'il comprend au moins le3 étapes suivantes : - a) introduire le fluide dans la turbine (T) à une pression supérieure à la pression interne de la turbine (T) et à une température donnée, - b) collecter en sortie (72) de turbine (T) le fluide à une pression et à une terri) !ri,:':ure inférieures aux pre-y?ion et température d'entrée, 30 - c) envoyer le fluide collec::: à b) sur une source de chaleur (20) 3040427 18 adaptée pour céder de la chaleur, - d) collecter le fluide à l'issu de l'étape c) à une pression et à une température supérieures à celles de l'étape - e) réaliser une nouvelle étape a) en dirigeant le fluide obtenu à l'étape d) 5 dans la turbine (T).