Brevet FR3075251A1 — publié le 20190621

MACHINE VOLUMETRIQUE A SPIRALES Domaine de l'invention La presente invention concerne le domaine des machines volumetriques, notamment des machines de compression ou des machines de détente. Ces machines peuvent etre : - des turbomachines utilisant l'energie cinetique de gaz - des machines volumetriques, utilisant un changement de volume du gaz. Les machines volumetriques peuvent etre a pistons, spiro-orbitales, a vis, etc. La presente invention concerne plus particulierement le domaine des machines volumetriques spiro-orbitales (en anglais « scroll »), sous les deux formes d'utilisation, comme compresseur (utilise par exemple, comme compresseur d'air ou dans un cycle de climatisation, de refrigeration ou dans une pompe a chaleur (parfois designe par « compresseur G ») ou comme machine de détente (utilisee par exemple dans un cycle organique de Rankine). Une telle machine comprend une partie mobile en forme de spirale effectuant un mouvement orbital par rapport a une autre spirale fixe sensiblement identique a la premiere. Ces deux spirales sont dephasees de 180°. Dans une utilisation en compresseur, les espaces formes entre les deux spirales constituent des chambres de geometrie et position evolutive, se reduisent progressivement au fur et a mesure du deplacement orbital de la spirale mobile pour debaucher vers l'orifice de refoulement central, et inversement dans une utilisation en machine de détente, les chambres grandissent progressivement pour debaucher lateralement a la peripherie. Ce type de machine volumetrique presente un niveau sonore reduit, une grande souplesse d'utilisation avec une gamme de vitesses importante, un bon rendement, une grande 2 robustesse et un fonctionnement continu a couple presque constant. Pour de telles machines spiro-orbitales, une des difficultes concerne l'obtention de forts ratio de volume 5 entre le volume des chambres juste avant l'echappement et le volume des chambres juste apres l'admission, tout en acceptant de fortes pressions et temperatures qui sollicitent les spirales de maniere importante. 10 Etat de la technique On connait dans l'etat de la technique le brevet europeen EP0814266 presentant un appareil de deplacement de fluides du type a spirales comportant : 15 - une enveloppe ayant un orifice d'entree de fluides et un orifice de sortie de fluides ; - des organes en spirales fixe et orbital ayant chacun une plaque d'extremite et un element en spirale s'etendant a partir d'un cote de ladite plaque d'extremite, 20 - lesdits elements en spirales s'ajustant mutuellement avec un decalage angulaire et radial afin de realiser une pluralite de lignes de contact definissant au moms une paire de chambres de fluides fermees ; - un mecanisme d'entrainement comportant un arbre 25 d'entrainement supporte, de facon a pouvoir tourner, par ladite enveloppe pour faire effectuer le mouvement orbital audit organe en spirale par la rotation dudit arbre d'entrainement afin de changer ainsi le volume desdites chambres de fluides. Selon ce document, l'extremite interieure 30 dudit element en spirale de chacun desdits organes en spirales comporte une surface de section axiale qui change, de la racine a la pointe de celle-ci, et comporte une extension a la transition entre la racine et la plaque d'extremite. 3 Inconvenients de l'art anterieur 5 Dans les solutions de l'art anterieur, on observe que la spirale mobile presente a son amorce interne une epaisseur significative conduisant a une obturation partielle de l'orifice central de la spirale fixe, lors de l'admission pour une machine de détente, ou lors du refoulement pour une 10 machine de type compresseur. La consequence est une performance degradee. Par ailleurs, l'epaisseur de la spirale a son amorce interieure vient reduire la section d'alimentation - definie par l'ecartement des flancs de spirales en 15 cooperation- de la chambre en formation au creux de la spirale mobile (poche dite « indirecte »), pour une machine de détente, ou vient reduire la section de refoulement de la chambre debouchante dans le cas d'un compresseur. La consequence est egalement une degradation des performances. 20 Solution apportee par l'invention Afin de repondre a ces inconvenients, la presente 25 invention concerne selon son acception la plus generale une machine volumetrique a spirales comportant : une premiere structure fixe formee par une premiere plaque d'extremite discale transversale dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une 30 paroi definissant une premiere spirale, ladite plaque d'extremite presentant un premier orifice central, une deuxieme structure mobile formee par une deuxieme plaque d'extremite discale transversale dont l'une des 4 surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une paroi definissant une deuxieme spirale, ladite deuxieme structure se deplacant par rapport a ladite premiere structure selon un mouvement orbital, 5 lesdits elements en spirales s'ajustant mutuellement avec un decalage orbital afin de realiser une pluralite de lignes de contact definissant au moms une paire de chambres de fluides fermees, le volume desdites chambres de fluides variant en fonction de la position relative de 10 l'une desdites structures par rapport a l'autre structure, une extremite interieure dudit element en spirale presentant une indentation superieure s'etendant depuis la surface opposee a la plaque jusqu'a une section 15 intermediaire caracterisee en ce que l'epaisseur de la paroi de chacune desdites spirales varie entre une epaisseur nominale constante sur une partie intermediaire s'etendant sur plus d'un tour, et une epaisseur reduite, au niveau desdites 20 indentations superieures, dans une partie extremale centrale s'etendant entre 60° et 120° depuis l'amorce interieure de la spirale, ladite epaisseur reduite etant inferieure a 50% de ladite epaisseur nominale. 25 Selon une variante avantageuse, l'orifice central de ladite premiere plaque d'extremite presente une forme oblongue, l'une des extremites dudit orifice central de forme oblongue intersectant la projection transversale de la zone intermediaire non indentee de la spirale, et la zone extremale 30 de la spirale surmontant ladite premiere plaque d'extremite presentant une indentation inferieure s'etendant depuis la peripherie de ladite extremite de l'orifice oblong jusqu'a la zone mediane non indentee de la spirale. 5 Selon une autre variante, l'une au moins desdites plaques d'extremite discales transversales presente dans une zone annulaire peripherique une pluralite de cavites separees par des pontets et creusees par rapport aux fonds de spirales 5 desdites plaques d'extremite discales. Selon une autre variante, les bords interieurs desdites cavites sont situes sur une ligne decalee radialement de moins de 60% de l'epaisseur de la paroi de la spirale a la projection de la surface interne de l'extremite peripherique 10 de la spirale opposee, lorsque la chambre peripherique formee entre les deux spirales est debouchante. Avantageusement, la largeur desdites cavites mesuree selon la direction radiale est superieure a l'epaisseur de la paroi de la spirale opposee. 15 De preference, la profondeur desdites cavites est superieure a 0,5 millimetres. Selon une autre variante, la surface frontale superieure de l'une au moins desdites spirales presente une rainure mediane pour le positionnement d'un joint. 20 Selon un mode de realisation particulier, la surface frontale superieure de l'une au moins desdites spirales presente, sur l'arete interne, des encoches debouchant dans ladite rainure mediane. Selon une variante particuliere, lesdites encoches 25 de la spirale de l'une desdites structures sont positionnees pour communiquer, pendant le mouvement orbital, avec les cavites formees dans la plaque d'extremite discale de la structure complementaire. Avantageusement, les spirales fixe et mobile 30 presentent toutes deux un conge au pied de l'extremite centrale du profil de spirale ainsi qu'un chanfrein en leur zone centrale. 6 Description detainee d'un exemple non limitatif de l'invention 5 La presente invention sera mieux comprise a la lecture de la description detainee d'un exemple non limitatif de l'invention qui suit, se referant aux dessins annexes au : - la figure 1 represente une vue eclatee d'une 10 machine de détente selon l'invention ; - la figure 2 represente une vue en perspective interieure et exterieure de l'ensemble couvre-spirale ; - la figure 3 represente une vue en coupe longitudinale de la machine ; 15 - la figure 4 represente une vue de face des spirales fixe et mobile de la machine ; - la figure 5 represente la position des spirales fixe et mobile durant une rotation de l'arbre de la machine ; - la figure 6 represente une vue en perspective 20 partiellement coupee de la partie mobile de la machine ; - la figure 7 represente une vue en perspective partiellement coupee de l'ensemble carter de la machine ; - la figure 8 represente une vue en perspective partiellement coupee de l'ensemble d'accouplement de la 25 machine ; - la figure 9 represente des vues de face de differentes variantes de surface de butee axiale ; - la figure 10 represente une vue schematique de la lubrification de la machine ; 30 - la figure 11 represente une vue schematique d'un cycle de Rankine selon l'invention ; - la figure 12 represente une vue schematique d'une pompe a chaleur a haute temperature selon l'invention ; 7 - la figure 13 represente des vues schematiques de details de conception presents sur les spirales ; - la figure 14 represente trois vues de section de l'ensemble constituant la spirale mobile et la spirale fixe a 5 trois stades differents du cycle de détente ; - la figure 15 represente des vues de l'arbre et du contrepoids de la machine ; - la figure 16 represente une vue de face d'une variante de forme du port d'admission ; 10 - la figure 17 represente une vue en coupe des spirales lors de l'echappement ; - la figure 18 represente un graphique montrant l'impact d'un des points de conception des spirales ; - la figure 19 represente une variante de la 15 rondelle de butee presentant une chambre annulaire de contrepression ; - la figure 20 represente une vue en coupe de la zone centrale formee par les spirales. L'invention concerne comme precedemment exposé les 20 machines volumetriques spiro-orbitales, tant pour des applications de type machine de détente que pour des applications de type machines de compression. Principe general de l'utilisation de la machine en machine de 25 détente Une machine de détente, au sens de la presente invention, produit un mouvement mecanique rotatif par transformation de l'energie provenant d'un fluide de travail 30 sous pression. La transformation est realisee dans une chambre d'expansion, ou plusieurs chambres d'expansion, formant une zone d'expansion, alimentee en fluide de travail sous forme vapeur chargé de lubrifiant, provenant de la zone d'admission 8 haute-pression et evacuee par une zone d'echappement. Le fluide sous pression comprend un composant principal tel que l'ethanol ou le cyclopentane ou un refrigerant r1233zd(E) ou r1336mzz(Z), assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un 5 lubrifiant liquide pulverise dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les autres composants. La proportion de lubrifiant est typiquement comprise entre 1 et 20 % en masse. 10 Dans le cas d'utilisation de l'ethanol, ce fluide de travail peut en outre comporter des composants tels que de l'eau, dans une proportion comprise entre 0 et 20 % en masse et eventuellement des additifs pour denaturer l'ethanol, par exemple de l'euro-denaturant (nom commercial), ou un alcane, 15 ou du methanol, ou une cetone dans des proportions comprises entre 1 et 10 % en masse. En fonctionnement nominal, la machine de détente fonctionne selon le principe general de l'etape de détente d'un cycle de Rankine ou de Hirn. 20 Principe general de l'utilisation de la machine en machine de compression Une machine de compression, au sens de la presente 25 invention, comprime un fluide de travail gazeux par transformation de l'energie provenant d'un mouvement mecanique rotatif. La transformation est realisee dans une chambre de compression ou plusieurs chambres de compression formant une 30 zone de compression, alimentee en fluide de travail sous forme gazeuse chargé de lubrifiant, provenant de la zone d'admission basse-pression et evacuee par une zone d'echappement hautepression. Le fluide comprend un composant principal tel qu'un refrigerant R1336mzz(Z) ou R1233zd(E), assurant le cycle 9 thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulverise dans la phase vapeur du composant principal. Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les autres composants. 5 En fonctionnement nominal, la machine de compression fonctionne selon le principe general de l'etape de compression d'un cycle de refrigeration. Principe general des machines volumetriques spiro-orbitales 10 De facon connue, les machines volumetriques spiroorbitales comportent deux structures complementaires (2, 3) avec un deplacement relatif de type orbital. La premiere structure est une structure fixe (2) 15 formee par une premiere plaque d'extremite discale transversale (2001) dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une paroi definissant une premiere spirale (2002). Cette plaque d'extremite (2001) presente un premier orifice central (407). 20 La deuxieme structure (3) est mobile par rapport a la structure fixe (2). Elle est formee par une deuxieme plaque d'extremite discale (3001) transversale dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une paroi definissant une deuxieme spirale (3002). 25 La deuxieme structure (3) se deplace par rapport a la premiere structure (2) selon une translation circulaire, appelee mouvement orbital. Le mouvement est caracterise par un plan dans lequel s'opere le mouvement et une excentricite. Le plan est defini par la surface frontale de la deuxieme plaque 30 d'extremite discale (3001) du cote oppose a la deuxieme spirale (3002). Enfin, on entend par «valeur de l'excentricite», le decalage maximum entre la structure fixe (2) et ladite structure mobile (3). 10 Les elements en spirales (2002, 3002) s'ajustent mutuellement avec un decalage orbital afin de realiser une pluralite de lignes de contact definissant au moms une paire de chambres de fluides fermees (411, 419, 420, 423, 424). Le 5 volume de ces chambres de fluides varie en fonction de la position relative de l'une desdites structures (2) par rapport a l'autre structure (3). L'extremite interieure de l'element en spirale (2002, 3002) presente une indentation superieure 10 respectivement (409, 313) s'etendant depuis la surface opposee a la plaque (2001, 3001) jusqu'd une section intermediaire (2003, 3003). Architecture generale d'un exemple de realisation d'une 15 machine volumetrique spiro-orbitale selon l'invention Les figures 1, 11 et 12 representent respectivement une vue eclatee d'une machine volumetrique spiro-orbitale selon un exemple de l'invention, ainsi qu'une vue schematique 20 d'un cycle de Rankine et d'une pompe a chaleur a haute temperature selon l'invention. La machine volumetrique spiro-orbitale (804, 850) presente un corps exterieur forme de deux parties creuses complementaires : 25 - un ensemble couvre-spirale (400) ; - un ensemble carter (200). Ces deux parties complementaires (400, 200) presentent chacune une bride cylindrique (401, 201) complementaire, pour permettre un assemblage de maniere 30 etanche par boulonnage. Un attelage mobile (300) qui sera decrit plus en detail dans ce qui suit est integralement enferme dans le volume defini par l'ensemble couvre-spirale (400) et le carter (200). 11 L'ensemble couvre-spirale (400) entoure la zone d'expansion lorsqu'il s'agit d'une machine de détente, ou de compression lorsqu'il s'agit d'une machine de compression, qui s'etend du port (19) d'admission, respectivement de 5 refoulement, de la vapeur jusqu'au support de la butee axiale sur la partie fixe (220). Il s'agit de la partie la plus chaude de la machine (804, 850). Cette zone comprend notamment la structure fixe, aussi appelee spirale fixe (2), avec laquelle la structure mobile, aussi appelee spirale mobile 10 (3), vient en contact. Ce contact a vocation a guider la spirale mobile dans son mouvement d'orbite. Le carter (200) entoure la zone de la machine (804, 850) qui s'etend du support de la butee axiale (220) jusqu'a l'extremite de l'arbre (13). Cette zone comprend notamment un 15 arbre (13) et un dispositif d'accouplement (500) de ladite machine. L'attelage mobile (300) comprend l'arbre (13) et les organes qui lui sont rattaches : un bombe (26), assurant la liaison entre un 20 maneton excentrique (314) de l'arbre (13) et un contrepoids (14) ; - le contrepoids (14), assurant la liaison avec le moyeu (320) de la spirale mobile (3) ; - la spirale mobile (3), dont le moyeu (320) est 25 excentre par rapport a l'arbre (13), ceci assurant que son mouvement soit orbital ; - un anneau anti-rotation (12), assurant que la spirale mobile (3) ne tourne pas autour de l' axe de son moyeu (320), tout en permettant la translation circulaire de la 30 spirale mobile (3) dans le plan transversal ; - le dispositif d'accouplement (500) de la machine, constitue notamment d'une roue dentee (10) et d'une roue-libre (30) ; 12 - les paliers, par exemple des roulements a aiguilles, a billes ou a rouleaux. En fonctionnement en machine de détente (804), dans 5 la figure 11, le fluide de travail (808) sous forme de vapeur entre dans l'ensemble couvre-spirale (400) via le port d'admission vapeur (19) a une temperature inferieure a 250 °C comprise en general entre 180 °C et 235 ° C. Cette vapeur est chargee en lubrifiant. 10 Le lubrifiant parcourt de maniere connue tout le circuit Rankine, entraine par le fluide de travail (808). Ce fluide de travail (808) est par exemple compose d'un mélange d'ethanol, d'eau, de denaturant et de lubrifiant. Le pourcentage d'eau est compris entre 0 et 20 % en masse, 15 preferentiellement 4,5 % de la masse (azeotrope). A ce mélange est ajoute un denaturant, par exemple un alcane, un alcool, une cetone ou de l'euro-denaturant (mélange normalise) entre 1 % en masse et plus (euro-denaturant 2 % en volume) auquel on ajoute du lubrifiant de type polyalkylene glycol (PAG) 20 miscible entre 1 et 20 % en masse, generalement environ 5 a 10 %. Le fluide de travail (808) sous forme de vapeur arrive par un raccord d'entree ou une bride prevue sur le centre de l'ensemble couvre-spirale (400) et ressort, dans 25 l'exemple decrit, sur le cote par une bride d'echappement (21) prevue sur l'ensemble couvre-spirale (400). La vapeur circule entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3) pour actionner le mouvement orbital de la spirale mobile (3) comme it sera presente plus en detail dans 30 la suite de la description. En fonctionnement en machine de compression (850), comme illustre par la figure 12, le fluide de travail (808) sous forme de vapeur entre dans l'ensemble couvre-spirale 13 (400) via la bride d'admission vapeur (21). Cette vapeur est chargee en lubrifiant. Le fluide de travail (808) sous forme de vapeur ressort sur le centre par la bride d'echappement (19) ou un 5 raccord de sortie prevu sur l'ensemble couvre-spirale (400), comprise et a une temperature inferieure a 250 °C comprise en general entre 90 °C et 235 °C. Le lubrifiant parcourt de maniere connue tout le circuit de refrigeration, entraine par le fluide de travail 10 (808). Ce fluide de travail (808) comprend un composant principal tel qu'un refrigerant R1336mzz (Z) ou R1233zd (E), assurant le cycle thermodynamique, chargé avec un lubrifiant liquide pulverise dans la phase vapeur du composant principal. 15 Le lubrifiant est par exemple de type polyalkylene glycol (PAG) ou polyolester (POE) miscible en phase liquide avec les autres composants. Le fluide de travail (808) comprise est ensuite admis dans un condenseur (854), puis dans un detendeur (855) 20 et enfin dans un evaporateur (853) afin d'etre readmis a l'entree de la machine de compression (850). Des capteurs de pression et de temperature (860 et 861) pourront etre implementes respectivement en entrée et en sortie de la machine de compression (850). 25 L'energie necessaire a la compression du fluide de travail (808) est obtenue grace a une machine rotative (851), qui peut etre un moteur electrique. La rotation de l'arbre (813) de ladite machine est ensuite transmise a la machine de compression (850) via une transmission (852), qui peut etre 30 effectuee par une liaison de type poulie - courroie. Par rapport au cas decrit en Figure 12, la transmission (852) pourra etre egalement disposee entre un joint d'etancheite (70) et un palier arriere (104), dans une configuration similaire a celle presentee en figure 11. 14 Dans la suite de la description, la machine sera presentee dans le mode particulier de fonctionnement en machine de détente afin d'alleger la description. L'homme de 5 l'art saura interpreter cette description pour l'elargir au mode particulier de fonctionnement en machine de compression. Description detainee du couvre-spirale 10 Les figures 2 et 3 representent respectivement une vue en perspective interieure/exterieure de l'ensemble couvrespirale ainsi qu'une vue en coupe longitudinale de la machine. Dans l'exemple decrit, le couvre-spirale (4) est realise en fonte, notamment une fonte de type graphite 15 lamellaire resistant a l'ethanol. La piece est realisee par fonderie dans un moule et par usinage des differents orifices et cavites, puis elle peut faire l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation, ou 20 alternativement d'un traitement de phosphatation au phosphate de manganese. L'exterieur du couvre-spirale (4) presente le port d'admission central (19), auquel peut se connecter un raccord d'entree ou une bride. La spirale fixe (2) est percee en son 25 centre (407) afin que le fluide de travail sous forme de vapeur (808) sous pression admis via le port d'admission (19) puisse acceder a une chambre centrale (411) comprise entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3). L'exterieur du couvre-spirale (4) presente un 30 orifice destine a un capteur de vitesse (54). L'information de vitesse est prise grace a un capteur a effet Hall, en detectant le passage d'une partie mobile, preferablement de l'anneau anti-rotation (12) ou la spirale mobile (3). 15 L'exterieur du couvre-spirale (4) presente, sur une paroi laterale, un orifice d'echappement entoure par la bride (21) formant une surface de reception annulaire pour recevoir un joint d'etancheite. 5 Deux filetages (412 et 413) permettent de recevoir des vis de fixation d'une bride d'un conduit d'echappement. Cette bride (21) est situee dans la moitie inferieure basse de la machine de détente (804) lorsque celle-ci est montee sur une machine rotative associee (801). Sa position exacte est 10 determinee en fonction de la machine (801), pour faciliter la purge du fluide de travail (808) stagnant dans la machine a l'arret et le raccordement a un condenseur (805) du cycle de Rankine. Egalement, son orientation est preferentiellement telle que son orifice est oriente de direction contraire a la 15 composante rotative du flux de fluide de travail sous forme de vapeur (808) en sortie de spirale, et ce afin de limiter la sortie de l'huile emportee par ladite vapeur. L'exterieur du couvre-spirale (4) presente, en parallele de son circuit d'admission, une vanne de derivation 20 (en anglais, vanne de «by-pass) (59) destinee, une fois actionnee, a rediriger le debit de vapeur directement vers une zone basse pression (817) via un volume (418) situe derriere la spirale fixe (2), et ce sans passer entre les spirales (2 et 3). Ce circuit de derivation assure notamment la purge du 25 fluide de travail (808) stagnant dans la machine a l'arret. L'exterieur du couvre-spirale (4) presente par ailleurs plusieurs bossages cylindriques (404) orientes axialement, recevant un taraudage destine a la fixation de la spirale fixe (2). 30 L'exterieur du couvre-spirale (4) presente egalement plusieurs nervures (405), qui assurent la rigidite du fond et evitent des deformations resultant de la pression de vapeur. 16 L'exterieur du couvre-spirale (4) presente un ou des bossages (53) pour le positionnement de capteurs, par exemple de capteurs de temperature ou de pression. Le fond du couvre-spirale (4) presente une cavite 5 cylindrique (414) assurant le centrage de la spirale fixe (2) tandis que l'indexation en rotation est faite a l'aide d'une vis epaulee ou d'une goupille (102). Le maintien de la spirale fixe (2) est assure par des vis (100). Ces vis (100) permettent egalement de comprimer le joint plat haute 10 temperature (6), qui assure l'etancheite a l'arriere de la spirale fixe (2) entre la chambre centrale (411) et le volume du circuit de by-pass (418). Le volume (415) a l'interieur du joint plat (6) est chargé en vapeur haute pression, ce qui permet de reduire la flexion de la spirale fixe (2) soumise a 15 la pression. Le joint plat (6) est realise en polytetrafluoroethylene expanse, ce qui lui permet d'assurer sa fonction d'etancheite a des temperatures elevees (jusqu'a 250 °C) ainsi qu'a des pressions elevees (jusqu'a 35 bars). Son epaisseur est comprise entre 1 et 4 millimetres, et sa 20 compressibilite est comprise entre 10 et 70 %. Le couvre-spirale (4) presente des percages inclines (402) destines a recolter l'huile issue de la vapeur (808), celle-ci se collectant naturellement sur les parois par centrifugation. L'huile collectee via les percages (402) 25 circule ensuite dans des percages (204) associes dans un carter (5). Le couvre-spirale (4) presente la bride peripherique (401) permettant son boulonnage, son centrage et son etancheite sur une partie carter (200). L'etancheite est 30 assuree grace a un joint torique (74) dont les proprietes sont detainees dans la description de l'ensemble carter (200). Description detainee des spirales 17 La figure 4 represente une vue de face de la spirale fixe (2) a gauche et de la spirale mobile (3) a droite, ainsi que plusieurs vues de details. La figure 5 represente le positionnement des 5 spirales pendant un cycle de détente de vapeur pour 1 tour de la machine de détente. Les figures 13 et 14 representent respectivement une vue en perspective des specificites des centres de chaque spirale, ainsi que des vues presentant le role de ces 10 specificites a plusieurs etapes du cycle de détente vapeur. Les figures 16,17 et 20 representent respectivement une vue d'une variante de forme de port d'admission vapeur, des vues detaillant le fonctionnement des ports d'echappement des spirales, ainsi qu'une vue en coupe de la zone centrale 15 des spirales. A noter que le profil general de la spirale mobile (3002) est le symetrique de celui de la spirale fixe (2002). Dans l'exemple decrit, le guidage radial entre les deux spirales est dit accommodant (ocompliant» en anglais). La 20 spirale mobile (3002) est en effet toujours en contact radialement avec la spirale fixe (2002) via les points de scellement (416), visibles dans une etape 601 de la Figure 5. Il est connu que l'etancheite dans la direction radiale des differentes chambres de vapeur situees entre la 25 spirale mobile (3) contre la spirale fixe (2) est obtenue en plaquant les profits de la spirale mobile (3002) contre ceux de la spirale fixe (2002). Cet effort de plaquage est communement appele effort de scellement. La vapeur sous pression (808) est admise dans la 30 chambre centrale (411) via le percage central dans la spirale fixe (407). La pression de cette chambre centrale (411) pousse la spirale mobile (3), augmentant le volume de ladite chambre centrale. Le volume de cette chambre (411) augmente jusqu'd une etape 606 de la figure 5, au la chambre centrale (411) est 18 scindee en deux chambres symetriques (419 et 420). La détente continue ensuite dans ces deux chambres symetriques (419 et 420) jusqu'd l'echappement. La pression des chambres de vapeur situees entre les 5 deux spirales cree un effort tangentiel sur la spirale mobile (3), celle-ci decrivant un mouvement orbital autour de l'arbre (13). Ce mouvement orbital est ensuite transforms en mouvement rotatif par l'intermediaire du maneton (314) excentre de l'arbre (13). 10 Dans l'exemple decrit, le profil de spirale s'etend sur trois tours et demi afin d'obtenir le ratio optimum de volume entre le volume juste avant l'echappement et le volume juste apres l'admission pour le type de fonctionnement vise. La geometrie des spirales (2 et 3) est ajustee en fonction des 15 parametres d'entree de la machine de détente (804). Ces parametres peuvent etre la pression du fluide de travail (808), son debit, sa temperature, le type de fluide utilise ou la vitesse de rotation de la machine de détente (804) notamment. 20 Dans l'exemple decrit, les spirales (2 et 3) ne sont pas en contact dans la direction axiale. Pour limiter les fuites dues a ce jeu axial, des segments d'etancheite de forme spiralee (otip-seal» en anglais) (17 et 18) sont mantes dans des gorges prevues a cet effet (408 et 308). Ces segments (17 25 et 18) sont realises en polyetherethercetone (PEEK), selon une nuance resistant a des temperatures allant a plus de 250 °C, avec une epaisseur typiquement comprise entre 1 et 4 millimetres. Les spirales (2 et 3) presentent chacune deux plots 30 (403 et 302) en contact avec l'anneau anti-rotation (12). L'effort tangentiel de la spirale mobile (3) est transmis a l'anneau anti-rotation (12) par ses plots (302). L'anneau est bloque en rotation par la spirale fixe (2) par l'intermediaire de deux plots (403) , it en resulte que la rotation induite de 19 la spirale mobile (3) par rapport a la spirale fixe (2) est impossible. Toutefois, les plots (403 et 302) etant positionnes perpendiculairement l'un vis-a-vis de l'autre, it en resulte que le mouvement de la spirale mobile (3) est 5 possible sur le plan de la butee axiale (220). Les plots (403 et 302) presentent en leurs coins des chanfreins (311) d'angle faible, typiquement compris entre 1 degre et 5 degres, visibles sur la vue de detail B de la figure 4. Ces chanfreins sont destines a creer un effet 10 hydrodynamique benefique pour la lubrification du contact glissant entre les plots (403 et 302) de spirales et l'anneau anti-rotation (12). La spirale mobile (3) presente egalement deux plots supplementaires (306), de hauteur inferieure aux plots de 15 guidage de l'anneau (302). Ces plots (306) permettent de limiter le deplacement de l'anneau anti-rotation (12) dans la direction axiale. La spirale mobile (3) presente une cavite (304) et une saillie (305) destinees a ramener le centre de gravite de 20 la piece sur l' axe de son moyeu (320). Cet equilibrage permet de supprimer des fluctuations inertielles de couple pouvant atteindre jusqu'd 50 % du couple maximal delivre par la machine. Les spirales fixe et mobile (2 et 3) presentent des 25 cavites (303 et 406). Ces cavites (303 et 406) sont positionnees de telle maniere a augmenter la section de passage d'echappement sans modifier le ratio de volume precedemment decrit et ont pour effet de reduire le travail consommé par la machine pendant le phenomene de decharge. La 30 figure 17 montre le fonctionnement de ces cavites (406) au moment de l'ouverture des deux dernieres chambres symetriques (423 et 424), c'est-d-dire proche de l'etape 601 telle que representee sur la figure 5 : le flux de vapeur (808) commence alors a s'echapper par son ouverture «naturelle» (422) formee 20 par le mouvement relatif des deux spirales (2002 et 3002), mais aussi par ses ouvertures formees par les creneaux de spirale (312) et les cavites (406). Ces cavites (303 et 406) sont symetriques afin de former la meme section de passage a 5 l'echappement pour les deux chambres symetriques (423 et 424). Ces cavites (303 et 406) sont decomposees en plusieurs parties afin de presenter des «pontets» (425) assurant aux segments d'etancheite (17 et 18) des spirales d'etre maintenus dans leur gorge (308 et 408). 10 Les spirales fixe et mobile (2002 et 3002) presentent des encoches (312) usinees au niveau de la gorge du segment. Ces encoches, visibles sur le detail C de la figure 4 et sur la figure 17, sont positionnees de facon a etre coincidentes aux cavites (303 et 406) lors de la decharge, et 15 ainsi augmenter le debit d'echappement dans le meme but que les cavites (303 et 406). Le debit d'echappement est represents par des fleches sur la figure 17. Les encoches (312) sont usinees en plusieurs parties afin de maintenir les segments d'etancheite (17 et 18) correctement dans leurs 20 gorges (308 et 408). La figure 18 presente l'evolution des efforts generes par la vapeur (808) tout au long d'une rotation de la machine de détente (804) selon l'invention. Les courbes FT1 et FR1 designent respectivement l'effort de vapeur (808) 25 tangentiel et radial appliqué a la spirale mobile (3) en presence des cavites (303 et 406) ainsi que des encoches (312). Les courbes FT2 et FR2 designent respectivement l'effort de vapeur (808) tangentiel et radial appliqué a la spirale mobile (3) sans la presence des cavites et creneaux. 30 La figure 18 montre que la presence des cavites (303 et 406) ainsi que des encoches (312) permet de reduire de 40 % l'amplitude maximale de l'effort radial de vapeur (808) appliqué a la spirale mobile (3). En outre, cette reduction engendre une diminution de la variation d'effort de scellement 21 entre la spirale mobile (3) et la spirale fixe (2) et permet un meilleur controle de l'etancheite aux flancs tout en ameliorant la tenue en fatigue des materiaux. La figure 18 montre aussi que la presence des 5 cavites (303 et 406) ainsi que des encoches (312) permettent d'augmenter l'effort tangentiel moyen de vapeur (808) appliqué a la spirale mobile (3). Cette augmentation se traduit par une augmentation du couple delivre par la machine de détente (804) impliquant un gain de rendement allant jusqu'a 2 % en fonction 10 des ratios de pression appliqués aux entrée et sortie de la machine. Les spirales fixe et mobile (2 et 3) presentent toutes deux un conge de nez (410 et 309) au pied de l'extremite centrale du profil de spirale (usuellement nomme 15 le «nez» de spirale). Ces conges (410 et 309), dont le rayon est typiquement compris entre 0,2 millimetre et 0,5 millimetre, sont destines a reduire la concentration de contrainte presente sur le nez, cet endroit etant generalement celui pour lequel les contraintes sont les plus fortes. Bien 20 qu'il soit connu que le rendement d'une machine volumetrique de détente puisse etre ameliore grace a un profil de nez fin, le profil de la base du nez a ete grossi afin de reduire les contraintes a un niveau acceptable. Dans l'exemple decrit, le niveau de contrainte a ete calcule autour de 100 MPa, ce qui 25 est acceptable en duree de vie pour des spirales en fonte. Alternativement, it est connu que des spirales en acier peuvent presenter un nez plus fin, et donc presenter un meilleur rendement. Cependant, ce type de solution augmente le coat de production de la machine. 30 Les spirales fixe et mobile (2 et 3) presentent toutes deux un chanfrein (421 et 318) en leur zone centrale, en haut de leur nez. Ces chanfreins sont destines a eviter toute interference avec les conges de nez (410 et 309) de la spirale opposee lors du mouvement de la spirale mobile (3). 22 La spirale fixe (2) presente une cavite (409) situee en zone centrale, s'etendant axialement depuis un plan intermediaire (2003) jusqu'a la surface frontale a l'oppose de la plaque d'extremite discale transversale (2001) au niveau de 5 son nez. La spirale mobile (3) presente egalement une cavite (313) situee en zone centrale, s'etendant axialement depuis un plan intermediaire (3003) jusqu'a la surface frontale a l'oppose de la plaque d'extremite discale transversale (3001) au niveau de son nez. Comme decrit plus en detail ci-apres, 10 ces cavites (409 et 313) sont utilisees afin d'assurer que les deux chambres symetriques sont soumises a la meme pression vapeur. La figure 14 presente des vues en coupe de la zone centrale de l'ensemble spirale fixe (2) et spirale mobile (3) sur les trois etapes differentes (604, 606 et 607) du cycle de 15 détente de la machine (804). Ces vues en coupe sont presentees selon trois niveaux differents «Hl» «Ii2» et «H3», «Hl» etant situe en bas de la spirale fixe (2002) et en haut de la spirale mobile (3002), «Ii2» etant situe au milieu des deux spirales (2002 et 3002) et «Ii3» etant situe en haut de la 20 spirale fixe (2002) et en bas de la spirale mobile (3002). Sur les etapes 606 et 607, sans considerer les cavites (vues «H2»), la chambre de vapeur (420) en contact avec le port d'admission (407) sera alimentee en vapeur (808) davantage que sa chambre symetrique (419). En consequence, la pression de la 25 premiere chambre (420) sera superieure a celle de sa chambre symetrique (419) fors de la détente. Afin de limiter ce phenomene, la cavite (313) de la spirale mobile (3) permet d'ouvrir un canal de communication (319) entre les deux chambres symetriques (419 et 420). La cavite (409) de la 30 spirale fixe (2) permet egalement d'ouvrir un canal de communication (315) entre les deux chambres symetriques (419 et 420). Ces deux canaux (314 et 315) permettent de reduire la difference de pression entre les deux chambres symetriques (419 et 420). 23 Les deux chambres symetriques (419 et 420) sont idealement soumises a la meme pression vapeur, car it est connu qu'une difference de pression dans les deux chambres symetriques (419 et 420) entraine une instabilite de la 5 machine (804) durant son fonctionnement, ce qui augmente le bruit et le niveau de vibrations lors du fonctionnement, et a tendance a reduire sa duree de vie globale. Ces cavites (409 et 313) sont localisees axialement depuis des plans intermediaires respectivement (2003, 3003) 10 jusqu'a des surfaces frontales a l'oppose des plaques d'extremite discales transversales respectivement (2001, 3001) au niveau des nez de leur spirale respective afin de ne pas reduire la taille du nez a proximite des conges de nez (410 et 309), en vue de garantir la tenue mecanique des nez de 15 spirales. Le trou oblong (407) de la spirale fixe (2) est egalement localise a distance du conge (410) afin d'eviter toute concentration de contrainte nuisible a la tenue mecanique de la spirale fixe (2). Le percage central (407) de la spirale fixe presente 20 une forme oblongue. Cette forme, son positionnement précis (angle, centre) et le fait que ce percage se fasse partiellement dans la matiere de la spirale fixe (2) ont ete determines de telle maniere a optimiser le debit de vapeur en entrée tout en maximisant le ratio de volume de la détente. Il 25 est connu que la forme ideale de ce percage est une forme de «haricot» (426) du type de celle presentee en figure 16, cependant ce type de forme se revele difficile a usiner de maniere industrielle. Un simple percage rond est plus facile a realiser, mais presente egalement de moindres performances : 30 debit d'entree inferieur et/ou ratio de volume inferieur. La spirale mobile (3) presente, autour de sa surface en contact avec la butee, un chanfrein d'angle faible (310), typiquement compris entre 1 degre et 5 degres, visible sur la vue de detail D de la figure 4. Ce chanfrein (310) est destine 24 a creer un effet hydrodynamique benefique pour la lubrification du contact glissant entre la spirale mobile (3) et une rondelle (9) de la butee axiale. La transition entre une face arriere (317) de la spirale mobile (3) et le 5 chanfrein (310) est realisee grace a un conge de raccordement (316). Dans l'exemple decrit, les spirales fixe (2) et mobile (3) sont realisees en fonte, notamment une fonte de type graphite spheroidale resistant a l'ethanol. 10 Les pieces sont realisees par fonderie dans un moule et par usinage des profils de spirales et des differents percages, puis peuvent faire l'objet d'un traitement de surface par nitruration dans un bain de sels suivi d'une phase d'oxydation ou alternativement d'un traitement de 15 phosphatation au phosphate de manganese. Alternativement, les pieces sont realisees en acier faisant ou non l'objet d'un traitement de type DLC sur au moms sa surface de contact au niveau des spirales. 20 Description detainee de la partie mobile Les figures 3 et 6 representent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine et une vue en perspective des elements constituant la partie mobile de la 25 machine de détente. L'anneau anti-rotation (12) entoure la spirale mobile (3). Il est positionne de telle sorte que l'effort axial induit par la pression dans la spirale mobile (3) se transmette directement au support de la butee axiale (220). 30 Cet anneau est dit «femelle - femelle», car it possede des rainures disposees de maniere perpendiculaire entre elles. Cette configuration permet a l'anneau de rapprocher axialement les deux forces qui lui sont appliquees, a savoir la force appliquee par les plots (302) de la spirale mobile (3) et la 25 force de reaction appliquee par les plots (403) de la spirale fixe (2). Le fait que ces deux forces soient proches axialement a pour effet de minimiser le flambage de l'anneau (12) sous charge. 5 La spirale mobile (3) presente le moyeu central (320) dans lequel est loge un palier (106). Ce moyeu contient une coupelle d'isolation (11). Cette coupelle (11) permet de creer un volume de vapeur statique formant une isolation thermique a l'endroit au la 10 temperature de la spirale mobile (3) est la plus elevee. La coupelle (11) presente des percages destines a eviter l'accumulation de liquide dans le volume d'isolation. Il est connu que l'effort de scellement dans les 15 machines volumetriques a spirales dont le guidage radial de la spirale mobile est dit accommodant (ocompliant» en anglais) est obtenu avec l'inertie de la spirale mobile et/ou en decalant l'axe du maneton excentrique (314) de facon a ce que la reaction de l'effort tangentiel de vapeur (808) de la 20 spirale mobile (3) sur le maneton excentrique (314) induise un effort resultant dans la direction radiale de la spirale mobile (3). Cet effort radial induit dans le plan des points de scellement (416) permet d'augmenter artificiellement l'effort de scellement des spirales fixe et mobile (2 et 3). 25 Dans le cas particulier de la machine de détente (804) selon l'invention, la contribution inertielle de la spirale mobile (3) a l'effort de scellement est supprimee l'aide de l'equilibrage dynamique realise avec le contrepoids (14). Cette particularite permet de rendre l'effort de 30 scellement independant de la vitesse de rotation de la machine de détente (804). Cette particularite est notamment primordiale lorsque la machine de détente (804) est reliee une machine rotative associee (801) dont la vitesse de rotation est variable. Ainsi, l'etancheite aux flancs entre 26 les spirales mobile et fixes (2 et 3) a basse vitesse est amelioree, et le risque d'endommagement des spirales a haute vitesse est reduit. 5 La liaison entre l'arbre (13) et le contrepoids (14) est realisee par l'intermediaire du bombe (26), visible sur la figure 15. Le bombe (26) est fixe sur l'arbre (13) par l'intermediaire de vis (27) et peut alternativement etre frette dans son logement. Le bombe (26) presente une surface 10 ajustee legerement convexe (260) au niveau de la surface de contact avec le contrepoids (14). Cette surface convexe (260) presente un rayon de courbure de l'ordre d'un metre et permet au contrepoids (14) d'avoir une liaison lineaire rectiligne avec l'arbre (13). La ligne de contact entre le bombe (26) et 15 le contrepoids (14) permet de diminuer l'hyperstatisme de la machine de détente (804) et ainsi de supprimer la transmission du moment engendre par les efforts axiaux de vapeur (808) a l'arbre (13). Les dimensions du bombe (26) pourront egalement etre adaptees afin de modifier le decalage effectif du maneton 20 excentrique (314) vis-a-vis de l'arbre (13), et donc de modifier l'effort de scellement entre les deux spirales (2 et 3). Le bombe (26) pourra avantageusement etre realise par une piece rapportee afin de faciliter sa realisation, en particulier lorsque cette piece necessitera une durete et/ou 25 un etat de surface plus contraignant que ceux de l'arbre (13). On pourra ainsi assembler de maniere economique un bombe (26) en acier traite rectifie avec un arbre (13) en fonte ou en acier directement issu de tournage ou de fraisage. 30 Description detainee de l'ensemble carter Les figures 3 et 7 representent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue en perspective des elements constituant l'ensemble carter en 27 coupe partielle. Les figures 9 et 19 representent respectivement des variantes dans la surface de contact de la rondelle (9) ainsi qu'une variante de la rondelle (9) presentant une chambre annulaire de contre-pression. 5 Cet ensemble (200) est constitue de deux pieces principales : le carter (5) et l'adaptateur PTO (8) (PTO est l'abreviation du terme anglais «Power Take-Off», equivalent du francais «Prise de Puissance Auxiliaire»). Ces deux pieces sont assemblees grace a un assemblage boulonne qui permet 10 egalement de monter l'ensemble carter (200) sur le couvrespirale (4). L'etancheite et le centrage de l'ensemble carter (200) avec le couvre-spirale sont assures par une bride cylindrique (201) et par le joint torique (74) dispose dans 15 une gorge annulaire (229). Il s'agit d'une zone basse-pression a basse temperature relativement au reste de la machine, ce qui permet d'utiliser des joints en elastomere peu coateux, plutot que des joints resistant a de fortes temperatures. Le joint (74), comme tous les autres joints statiques de la 20 machine, est un joint torique en fluoroelastomere, par exemple en VITON (nom commercial) ou en EPDM (ethylene-propylene-diene monomere). L'etancheite et le centrage de la piece carter (5) avec la piece adaptateur PTO (8) est assure par un centrage 25 cylindrique (217) et par un joint torique (72) dispose dans une gorge annulaire (228). Dans l'exemple decrit, la piece adaptateur PTO (8) dispose de moyens de fixation (205) permettant le montage de la machine de détente (804) sur la machine rotative associee 30 (801), par exemple au niveau d'une prise de force et en particulier la prise de mouvement arriere, prevue sur la machine rotative associee (801). La geometrie de ce moyen de fixation peut etre adaptee en fonction de l'interface disponible sur le carter de 28 la machine rotative associee (801). Dans l'exemple decrit, cette fixation est realisee par boulonnage a l'aide d'oreilles (205). L'etancheite est assuree par un joint torique (75) dispose dans une gorge annulaire (221). 5 Le positionnement de ce moyen de fixation (205) et la compacite de cette partie permettent a la machine d'etre partiellement a l'interieur du carter de la machine rotative associee (801), reduisant ainsi l'encombrement exterieur visible de la machine (804). 10 L'ensemble carter (200) dispose d'une ou plusieurs cales de reglage (23) reprenant la forme d'une bride du carter (417). L'epaisseur de cette cale est ajustee afin de regler le jeu axial entre la spirale fixe (2) et la spirale mobile (3), en vue d'atteindre un jeu nominal, par exemple 50 microns. Ce 15 jeu axial nominal entre les spirales (2 et 3) est calcule en fonction notamment des temperatures et des pressions de fonctionnement appliquees a la machine (804), mais aussi de la rigidite du joint-plat haute temperature (6). La maitrise de ce jeu axial est essentielle d'autant plus que la machine 20 (804) est prevue pour fonctionner en haute temperature (jusqu'a 250 °C). Cet ensemble carter (200) comprend un support de butee axiale (220) reprenant les efforts axiaux generes par la pression vapeur sur la spirale mobile (3). Les frottements 25 exerces sur cette butee pendant le deplacement de la spirale mobile nuisant fortement a la performance globale de la machine (804), un traitement de surface est appliqué sur l'une des surfaces de la butee, du cote de la spirale mobile (3) ou du carter (5), ou sur les deux, afin de reduire les pertes par 30 friction dues a ce contact. Dans l'exemple decrit, ce traitement n'a pas ete realise directement sur les pieces, mais sur une rondelle en acier revetue d'un composite MetalPolymere (9) (par exemple fourni par la societe Daido Metal, nom commercial DAIDYNE DDK05) ou tout autre revetement de 29 surface similaire realise notamment par une couche de PTFE (polytetrafluoroethylene) ou tout autre materiau de module de Young inferieur ou egal a 5 GPa, d'epaisseur minimum 50 pm depose sur un substrat metallique permettant l'accroche 5 mecanique du materiau souple (PTFE ou autre) et la dissipation de la chaleur. La rondelle (9) rapportee a ete fixee sur le support de butte (220) afin de diminuer les frictions avec la spirale mobile (3). Alternativement, elle pourra etre fixee sur la spirale mobile (3), ou pourra ne pas etre fixee du 10 tout. La rondelle (9) permet de simplifier fortement le processus de realisation du traitement surface, celui-ci etant difficile et coateux a realiser sur des pieces volumineuses. Dans l'exemple decrit, la rondelle (9) a ete fixee grace a des rivets (105), mais pourrait etre fixee grace a tout autre 15 moyen (visserie ou ergots par exemple) sans que cela ne modifie son principe d'utilisation. Alternativement, la rondelle peut etre centree sur son diametre interieur ou exterieur et arretee en rotation par un ergot ou un pion. L'utilisation d'une rondelle (9) comportant une 20 epaisseur de materiau souple (module de Young inferieur a 5 GPa) et d'epaisseur de l'ordre de 50 a 250 microns permet une accommodation de la surface et facilite la formation d'un «coin d'huile» sur le bord interieur de la surface (211). La couche de materiau souple permettant par ailleurs une certaine 25 accommodation sur l'ensemble de sa surface plane, celle-ci pourra avantageusement etre utilisee brute, sans necessiter de reusinage ou de rectification qui aurait ete necessaire pour atteindre un niveau de planeite acceptable si la piece avait ete en metal ou revetue d'un depot de faible epaisseur. 30 Selon des exemples de variantes presentees en figure 9, et en vue d'ameliorer les performances de la machine, la rondelle (9) de butte peut comporter sur sa face sujette au frottement plusieurs zones en depression (222) reparties de maniere sensiblement homogene. Selon une 30 variante, ces zones en depression - ou poches - (222) sont sensiblement circulaires et presentent une profondeur faible devant leur diametre, typiquement 30 a 100 pm de profondeur. Les poches (222) ont un rayon de preference inferieur a 5 l'excentricite de la trajectoire orbitale de la spirale mobile (3) ce qui favorise le renouvellement de l'huile dans la cavite et sur la face opposee grace a la cinematique de la spirale mobile (3). La distance minimum entre poches (222) voisines pourra etre sensiblement inferieure ou egale a un 10 diametre d'orbite, et choisie pour assurer un ratio (surface de poches/surface de butee) compris entre 20 % et 50 %. De maniere preferentielle, les poches (222) sont realisees sur la face de la butee equipee de la rondelle (9) rapportee en polymere, et leur profondeur est inferieure ou 15 egale a l'epaisseur de la couche de polymere, ce qui rend leur realisation plus economique et assure surtout un raccordement entre poches et partie plane non agressif pour la piece antagoniste. Les poches (222) peuvent etre reliees entre elles 20 par des canaux de communication (214) de faible largeur afin de favoriser le renouvellement de l'huile qu'elles emprisonnent, et ainsi eviter l'echauffement de l'interface, en particulier sur des machines devant fonctionner a forte vitesse de rotation et/ou ayant une butee axiale etendue 25 radialement (par exemple lorsque la largeur de butee est superieure a six fois l'excentricite du mouvement orbital de la spirale mobile). Les canaux (214) reliant les poches adjacentes seront agences pour permettre, de proche en proche, une 30 circulation de l'huile entre le diametre interieur et le diametre exterieur de la rondelle (9) de butee ; avantageusement les canaux (214) seront disposes selon la direction tangentielle, dans le sens favorable vis-a-vis du mouvement de la spirale mobile (3). Ladite direction 31 tangentielle est orientee de maniere a ce que les canaux (214) soient perpendiculaires a la direction de deplacement instantane de la spirale mobile (3) a l'endroit au la butee axiale est la plus chargee. Ladite orientation de canaux (214) 5 et le sens du mouvement de la spirale mobile (3) sont indiques sur la figure 9. Ces canaux de communication (214) aboutissant dans les poches (222) peuvent etre realises d'un cote ou de l'autre de la rondelle (9) sans que cela ne modifie leur principe. 10 Enfin les canaux (214) presenteront une section de passage faible devant la section transversale d'une poche (222) afin de ne pas penaliser leur portance. Des stries radiales (212) pourront egalement etre realisees sur la surface de la rondelle de butee axiale (9), 15 afin de faciliter l'alimentation du contact en huile et diminuer la puissance dissipee par cisaillement du film d'huile. La profondeur de ces stries est comparable aux poches presentees precedemment (222). Le nombre de stries, leur orientation ainsi que leur largeur pourront etre adaptes en 20 fonction de divers parametres, tels que le type de fluide utilise ou le type d'huile utilise. Une rainure annulaire (223) pourra etre amenagee sur la face active de la rondelle metal-polymere (9), dans l'epaisseur du polymere, definissant une ou des chambres 25 annulaires (223) entre la face arriere de la spirale mobile (3) et la rondelle de butee (9) comme montre sur la figure 19. Cette chambre annulaire (223) est alimentee en fluide de travail (808) a plus haute pression que la pression ambiante de la butee par un ou plusieurs percages (225) debouchant dans 30 le fond de la spirale mobile (3), et applique ainsi une pression choisie - par la position du percage - afin de compenser une partie de l'effort axial auquel est soumise la spirale mobile (3) du fait de la distribution de pression dans les spirales (2 et 3). 32 Cette poche (223) est etanchee dynamiquement sur ses bords (226) grace a la capacite d'accommodation du polymere, l'etancheite etant par ailleurs amelioree par la presence de l'huile dans le fluide de travail (808). L'etancheite obtenue 5 est d'autant plus efficace que l'effort axial de pression est important, du fait d'un ecrasement du polymere plus prononce. L'ensemble realise une diminution de l'effort axial net transitant entre la spirale mobile (3) et le support de butee (220) par l'intermediaire de la rondelle de butee polymere 10 (9), en vue de diminuer la dissipation thermique locale de celle-ci et d'ameliorer la performance de la machine (804). La rondelle metal-polymere (9) peut etre installee sur le support fixe (220), dans ce cas la chambre (223) comporte au moms localement une extension (224) de dimension 15 sensiblement proche du diametre d'orbite, afin d'etre alimentee en continu par le percage (225) amenage dans la spirale mobile (3). Avantageusement plusieurs percages (225) dans le scroll mobile pourront alimenter plusieurs extensions (224), permettant aux dites extensions d'avoir une dimension 20 plus limitee, en particulier inferieure a un diametre d'orbite, sans interruption de l'alimentation en pression de la chambre (223). De par son implantation dans le support fixe, la rondelle (9) sera soumise a une temperature moms elevee et 25 sera refroidie par conduction vers le support fixe (220). Alternativement, la rondelle metal-polymere (9) peut etre installee a l'arriere de la spirale mobile (3), la chambre annulaire peut ainsi avoir une etendue radiale limitee et constante, ce qui est favorable vis-a-vis de la longueur du 30 chemin de fuite entre la chambre (223) et la pression de la chambre environnante (817). Cote carter (5), le support de butee axiale (220) est realise sur une couronne annulaire en forme de to (210). Le diametre de ce to (210) ainsi que son epaisseur a ete 33 calcule afin que la flexion du support de butee (220) en direction axiale se conforme a la flexion de la spirale mobile (3) lorsque les spirales (2 et 3) sont sous pression. Ceci permet a la pression de contact sur la rondelle de butee (9) 5 de rester homogene et d'eviter tout pic de contrainte sur sa circonference interieure (dans le cas au ladite couronne annulaire est trop rigide) ou exterieure (dans le cas au ladite spirale est trop rigide). Dans l'exemple decrit, la surface de la rondelle de 10 butee axiale (9) est plane, afin de minimiser les pressions de contact. Le bord interieur de cette surface (211), ainsi que les bords de la surface de butee cote spirale mobile (3), visible sur la figure 4, presentent un chanfrein (310) avec un angle -fres faible, typiquement compris entre 1 degre et 5 15 degres. Ce chanfrein permet a l'huile de se repartir sur la surface, et cree un effet hydrodynamique benefique pour la lubrification du contact entre spirale mobile (3) et rondelle de butee axiale (9). La transition entre la partie arriere (317) plane de la butee et ce chanfrein (310) cote spirale 20 mobile (3) est realisee grace a un conge de raccordement (316). Le fond du carter (5) presente par ailleurs une sortie d'arbre centrale dont la surface tubulaire interieure est usinee pour recevoir le palier (103), le joint de bout 25 d'arbre (71) et eventuellement le deuxieme joint de bout d'arbre (70). Un espace annulaire (202) compris entre les joints de bout d'arbre (70, 71) constitue une chambre de mise a l'air (202) permettant d'eviter la contamination par le fluide de 30 travail contenu dans la machine rotative associee (801) sur laquelle est montee la machine de détente (804). Cette chambre (202) est percee par un event (203) debouchant a l'exterieur, dans la partie basse de ladite chambre annulaire (202), lorsque la machine est montee sur un 34 moteur, pour permettre l'evacuation d'eventuelles fuites de fluides (fluide de travail (808), ou eventuellement fluide present dans la machine rotative associee (801). Les joints (70, 71) sont des joints a levres 5 annulaires, les levres etant orientees en directions opposees a la chambre (202) pour favoriser l'etancheite de la machine (804) par rapport au fluide de travail (808) d'une part et l'etancheite par rapport aux fluides presents dans la machine rotative associee (801) d'autre part. Ainsi, la chambre (202) 10 forme un volume de recuperation des fluides pour les evacuer vers l'exterieur, et eviter toute contamination entre les deux machines (804 et 801). Ces joints a levres pourraient etre remplaces par tout autre dispositif d'etancheite dynamique (joints a garniture mecanique par exemple) sans que cela ne 15 modifie le principe de l'invention. Dans l'exemple decrit, le joint (71) est realise en polytetrafluoroethylene (PTFE), par exemple un joint a levre commercialise sous la reference BEKA 804 ou BEKA 806 par la societe FranceJoint (noms commerciaux). 20 Description detainee de l'ensemble d'accouplement sur une machine rotative associee Les figures 3, 8 et 11 representent respectivement 25 une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue en perspective des elements constituant l'ensemble d'accouplement en coupe partielle ainsi qu'une vue schematique d'un cycle de Rankine selon l'invention. 30 Un cycle de Rankine recupere la chaleur perdue d'une machine rotative associee (801), qui peut etre un moteur a combustion interne ou une machine electrique. Cette chaleur peut etre recuperee a plusieurs endroits : sur le circuit de refroidissement, sur le refroidissement de l'air comprime en amont du moteur, sur le refroidissement des gaz d'echappement recircules dans la machine rotative ou sur des gaz d'echappement (802) tel que represents dans la figure 11. Dans ce dernier cas, un echangeur de chaleur (807) 5 est insere en derivation sur la ligne d'echappement apres le systeme de depollution (803). Une vanne de derivation (827) repartit proportionnellement les debits entre l'echangeur de chaleur (807) et l'echappement normal. L'echangeur (807) est un evaporateur destine a 10 evaporer le fluide de travail (808) du cycle de Rankine. Le fluide de travail (808) est aspire par la pompe (806) depuis un vase d'expansion (828) a pression controlee par une vanne electrique (829). La vanne electrique proportionnelle (829) regule la pression d'air dans le vase d'expansion (828) soit 15 en reliant le vase d'expansion a une source d'air comprime (821), soit en reliant le vase d'expansion (828) a l'atmosphere. La temperature et la pression du fluide de travail (808) en amont de la pompe (806) ainsi qu'en aval de 20 l'evaporateur (807) sont mesurees par des capteurs. Le calculateur du cycle de Rankine recoit ces signaux pour commander les actionneurs du systeme ainsi qu'une temperature de la vapeur dans la machine de détente (804) mesuree soit dans la zone d'expansion (816) soit dans la zone d'echappement 25 (817). La vapeur produite dans l'evaporateur (807) circule jusqu'a la machine de détente (804). La machine de détente (804) comprend trois zones : une zone d'admission (814) de la vapeur a haute pression qui est connectee a la zone 30 d'expansion (816), elle-meme connectee a la zone d'echappement (817) a basse pression. La vanne de derivation (59) ouvre et ferme un canal de derivation mettant en communication la zone d'admission (814) et la zone d'echappement (817). La vanne de derivation (59) est avantageusement pneumatique et est 36 connectee a la source d'air comprime (821). Une vanne electrique (820) controle l'admission d'air dans la vanne de derivation (59) soit en reliant la vanne de derivation a la source d'air comprime (821), soit en reliant la vanne de 5 derivation (59) a l'atmosphere. Le canal de derivation ou la vanne de derivation (59) comprend en outre une restriction, typiquement de l'ordre de 20 mm2 afin de limiter le debit volumique traversant le canal de derivation et de provoquer une montee en pression de la zone en amont de la restriction. 10 La vapeur a basse pression echappee de la machine de détente (804) depuis la zone d'echappement (817) circule dans le condenseur (805) afin de retourner a l'etat liquide. Le condenseur (805) est refroidi soit par un fluide de la machine rotative associee (801) soit par de l'air ambiant. Par 15 exemple, un ou plusieurs des circuits de refroidissement de la machine rotative associee (801) peut etre utilise. Le fluide de travail condense retourne alors dans le vase d'expansion (828). Une zone d'accouplement (99), constituee notamment 20 de l'ensemble d'accouplement (500) et du palier arriere (104), est isolee du fluide de travail (808) via le joint d'etancheite (71) de bout d'arbre. Cette disposition particuliere permet aux elements situes en zone d'accouplement (99) de posseder un moyen de lubrification independant du 25 systeme de lubrification de la machine volumetrique (804). Cette disposition permet egalement de limiter la zone contenant le fluide de travail (808) et garantit une compacite maximale de la machine (804). La machine de détente (804) est connectee a un arbre 30 tournant (813) de la machine rotative associee (801). L'ensemble d'accouplement (500) permet de realiser la liaison entre l'arbre (13) de la machine de détente (804) et l'arbre (813) de la machine rotative associee (801). 37 L'ensemble d'accouplement (500) ne se limite pas a l'exemple presente et pourra etre constitue d'autres moyens d'accouplement, par exemple une combinaison parmi les elements suivants : roue-libre, embrayage de tout type, amortisseur de 5 vibration, engrenage, poulie, courroie. Cet ensemble (500) est situe dans l'adaptateur PTO (8), mais est isole de la vapeur d'ethanol par le joint (71) de bout d'arbre. Le positionnement a l'interieur du carter de la machine rotative associee (801) permet a cet ensemble de 10 beneficier d'un moyen de lubrification independant du fluide de travail (808). Cet ensemble (500) est a adapter en fonction de la machine rotative associee (801) sur laquelle se monte la machine (804). La geometrie de la roue dentee (10), en 15 particulier, doit etre modifiee selon la machine (801) utilisee. Cet ensemble (500) est constitue notamment d'une roue dentee (10), disposee autour de l'arbre central (13), permettant de transmettre la puissance mecanique generee par 20 la machine (804) vers la machine rotative associee (801). Le rapport de vitesse entre la machine (804) et la machine associee (801) est fixe et est typiquement compris entre 1 et 6. Cet ensemble (500) est constitue notamment d'une 25 roue libre (30). Dans l'exemple decrit, la roue-libre (30) est a cames, mais elle pourra indifferemment etre concue selon une autre technologie (roue-libre a galets par exemple). Cette roue-libre est, dans l'exemple decrit, implementee entre l'arbre (13) et l'interieur de la roue dentee (10). Cette 30 roue-libre (30) joue le role d'embrayage pour la machine (804). En effet, lorsque la pression vapeur n'est pas suffisante pour entrainer la rotation de l'arbre (13), la roue-libre permet a la machine rotative associee (801) de tourner sans entrainer la machine (804) (roue-libre passante). 38 Lorsque la pression vapeur est suffisante pour entrainer la rotation de l'arbre (13), la puissance de la machine (804) est fournie a la machine rotative associee (801) et la vitesse de rotation de la machine (804) est limitee par celle de la 5 machine rotative associee (801) (roue-libre en prise). Cet ensemble (500) est constitue notamment d'un ou plusieurs paliers (31 et 32), permettant de reprendre les efforts axiaux et radiaux induits par la roue dentee (10). 10 Description detainee de la lubrification Les figures 3, 6, 10 et 15 representent respectivement une vue en coupe longitudinale de la machine, une vue de la partie mobile partiellement coupee, une vue en 15 coupe longitudinale de la machine avec des fleches indiquant la direction des flux d'huile ainsi qu'une vue des parties tournantes de la machine Dans l'exemple decrit, la machine de détente (804) utilise au moms deux sources de lubrification. La premiere 20 source de lubrification provient de l'huile contenue dans le fluide de travail sous forme de vapeur, cette huile pouvant servir a lubrifier notamment les contacts de l'anneau anti-rotation (12), la rondelle de butee axiale (9), le joint de bout d'arbre (71), le bombe (26) et les paliers (103 et 106). 25 Une partie de la machine etant montee directement a l'interieur du carter de la machine rotative associee (801), les elements situes en zone d'accouplement (99) possedent un moyen de lubrification independant, qui peut provenir de l'huile utilisee dans le carter de la machine rotative 30 associee (801). Dans ce cas, les flux d'huile associes a ces deux sources de lubrification sont representes par des fleches noires sur la figure 10 pour le flux d'huile provenant du fluide de travail (808), et par des fleches grises et noires 39 pour le flux d'huile provenant du carter de la machine rotative associee (801). Alternativement, les elements situes en zone d'accouplement (99) peuvent aussi posseder un moyen de 5 lubrification independant de la machine rotative associee (804), par exemple par un graissage permanent. Le fluide de travail sous forme de vapeur (808) en sortie de spirale est chargé d'huile et circule avec une composante rotative. Cette circulation conduit a une force 10 centrifuge tendant a entrainer les particules d'huile vers la paroi interieure du couvre-spirale (4). Les liaisons glissiere de l'anneau anti-rotation (12) ainsi qu'une partie de la butee axiale (220) sont alimentees en huile par ce flux direct. L'huile est ensuite captee par les trous inclines 15 (402), puis transite via des percages inclines dans le carter (204) vers le volume annulaire (207), permettant a l'huile de lubrifier le joint de bout d'arbre (71) ainsi que le palier (103). La rotation du contrepoids (14) entrainant une 20 depression dans le volume annulaire correspondant (208), une partie du fluide de travail (808) chargé d'huile passe ensuite par le palier (103) pour atteindre ledit volume (208) et etre capte par le contrepoids (14). Lorsque le fluide de travail (808) chargé d'huile se 25 trouve dans le volume interieur (141) du contrepoids, it est anime d'un mouvement de rotation qui projette l'huile, plus lourde que le fluide de travail, contre des parois (142) du dit contrepoids (14) par centrifugation. L'huile adhere aux parois (142) par capillarite et est ensuite entrainee par le 30 mouvement de rotation du contrepoids (14) dans des cavites (140). Ces cavites presentent une rampe tangentielle (143) pour faciliter l'entree ainsi qu'un coin (144) permettant a l'huile de s'accumuler dans les cavites (140). Le remplissage progressif des cavites (140) pousse l'huile axialement jusqu'd ce qu'elle soit projetee sur la face arriere (317) de la spirale mobile (3). Le contrepoids joue un role de separateur d'huile du fluide de travail (808) qui est ensuite evacue du volume interieur (141) du contrepoids vers le volume (208) 5 puis par des percages radiaux (209). L'autre partie du flux du fluide de travail chargé en huile en provenance du volume (207) est dirigee vers l'interieur du contrepoids via des rainures axiales (307), visibles sur les figures 5 et 6. Ce flux permet de lubrifier 10 le bombe (26), et debouche dans le volume discal compris entre l'arbre (13) et la coupelle d'isolation (11). Ce flux passe ensuite par le palier (106) de la spirale mobile (3) pour debaucher dans le volume interieur (141) du contrepoids au l'huile est ensuite projetee contre la face arriere de la 15 spirale mobile (317) tel que decrit dans le paragraphe precedent. L'huile projetee contre la face arriere de la butee axiale (220) est ensuite entrainee par le mouvement orbital de la spirale mobile (3) dans la liaison avec la rondelle (9). 20 Le palier de bout d'arbre (104) ainsi que les elements constituant l'ensemble d'accouplement (500) sont implementes en zone d'accouplement (99), celle-ci pouvant etre implementee a l'interieur du carter de la machine rotative associee (801). Le moyen de lubrification des elements de 25 cette zone (99) etant independant du fluide de travail (808), ils peuvent donc etre lubrifies par le brouillard d'huile present dans le carter de la machine rotative (801), le flux etant de plus force par la rotation de la roue dentee (10). Alternativement, les elements de ladite zone (99) REVENDICATIONS1 - Machine volumetrique a spirales comportant : une premiere structure fixe (2) formee par une premiere plaque d'extremite discale (2001) transversale dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une paroi definissant une premiere spirale (2002), ladite plaque d'extremite (2001) presentant un premier orifice central (407) une deuxieme structure mobile (3) formee par une deuxieme plaque d'extremite discale (3001) transversale dont l'une des surfaces forme un fond de spirale, surmontee par une paroi definissant une deuxieme spirale (3002), - ladite deuxieme structure (3) se deplacant par rapport a ladite premiere structure (2) selon un mouvement orbital, lesdits elements en spirales (2002, 3002) s'ajustant mutuellement avec un decalage orbital afin de realiser une pluralite de lignes de contact definissant au moms une paire de chambres de fluides fermees (411, 419, 420, 423, 424), le volume desdites chambres de fluides variant en fonction de la position relative de l'une desdites structures (3) par rapport a l'autre structure (2), - une extremite interieure dudit element en spirale (2002, 3002) presentant une indentation superieure (respectivement 409, 313) s'etendant depuis la surface opposee a la plaque (2001, 3001) jusqu'a une section intermediaire (2003, 3003) caracterisee en ce que l'epaisseur de la paroi de chacune desdites spirales (2002, 3002) varie entre une epaisseur nominale constante sur une partie intermediaire s'etendant sur plus d'un tour, et une epaisseur reduite, au niveau desdites indentations superieures (409, 313), dans une partie extremale centrale s'etendant entre 60° et 120° depuis 42 l'amorce interieure de la spirale, ladite epaisseur reduite etant inferieure a 50% de ladite epaisseur nominale. 2 - Machine volumetrique a spirales selon la 5 revendication 1 caracterisee en ce que - l'orifice central (407) de ladite premiere plaque d'extremite (2001) presente une forme oblongue, - l'une des extremites dudit orifice central (407) de forme oblongue intersectant la projection transversale de la 10 zone intermediaire non indentee (2004, 3004) de la spirale (2002, 3002), - la zone extremale (2005) de la spirale (2002) surmontant ladite premiere plaque d'extremite (2001) presentant une indentation inferieure (2006) s'etendant depuis la 15 peripherie de ladite extremite de l'orifice oblong (407) jusqu'a la zone mediane (2004) non indentee de la spirale (2001). 3 - Machine volumetrique a spirales selon la 20 revendication 1 caracterisee en ce que l'une au moms desdites plaques d'extremite discales (2001, 3001) transversales presente dans une zone annulaire peripherique une pluralite de cavites separees (303, 406) par des pontets (425) et creusees par rapport aux fonds de spirales desdites plaques d'extremite 25 discales (2001, 3001). 4 - Machine volumetrique a spirales selon la revendication precedente caracterisee en ce que les bords interieurs (450) desdites cavites (303, 406) sont situes sur 30 une ligne (451) decalee radialement de moms de 60% de l'epaisseur de la paroi de la spirale (2002, 3002) a la projection de la surface interne de l'extremite peripherique de la spirale opposee (2002, 3002), lorsque la chambre 43 peripherique formee entre les deux spirales est debouchante (6-tape 601). 5 - Machine volumetrique a spirales selon la 5 revendication 3 ou 4 caracterisee en ce que la largeur desdites cavites (303, 406) mesuree selon la direction radiale est superieure a l'epaisseur de la paroi de la spirale (2002, 3002) opposee. 10 6 - Machine volumetrique a spirales selon la revendication 3 ou 4 caracterisee en ce que la profondeur desdites cavites (303, 406) est superieure a 0,5 millimetres. 7 - Machine volumetrique a spirales selon la 15 revendication 1 caracterisee en ce que la surface frontale superieure de l'une au moms desdites spirales (2002, 2003) presente une rainure mediane (308, 408) pour le positionnement d'un joint (17, 18). 20 8 - Machine volumetrique a spirales selon la revendication precedente caracterisee en ce que la surface frontale superieure de l'une au moms desdites spirales (2002, 3002) presente, sur l'arete interne, des encoches (312) debouchant dans ladite rainure mediane (308, 408). 25 9 - Machine volumetrique a spirales selon la revendication 3 ou 4, et la revendication precedente caracterisee en ce que lesdites encoches (312) de la spirale (2002, 3002) de l'une desdites structures (2, 3) sont 30 positionnees pour communiquer, pendant le mouvement orbital, avec les cavites (303, 406) formees dans la plaque d'extremite discale (2001, 3001) de la structure complementaire (2, 3). 44 10 - Machine volumetrique a spirales selon la revendication 1 caracterisee en ce que les spirales fixe et mobile (2002, 3002) presentent toutes deux un conge (410 et 309) au pied de l'extremite centrale du profil de spirale 5 ainsi qu'un chanfrein (421 et 314) sur l'arete interne du sommet de spirale dans leur zone centrale.