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Title:
ROTARY MACHINE WITH NON-POSITIVE DISPLACEMENT, FOR USE AS A PUMP, COMPRESSOR, PROPULSION UNIT, GENERATOR OR DRIVE TURBINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1989/009342
Kind Code:
A1
Abstract:
The machine as described has one vane (12) formed as a hollow spiral and at least one blade (11) located around the rotation axis of said machine, contained in a circular casing (14) surrounding the rotor externally, comprising: said blade (11), which receives on the front of its external edge said vane (12) each of these progressing at a different pitch but simultaneously both diametrically (15) and longitudinally (13) in respect of the rotation axis, and the circular casing (14) located upstream of the rotor (10), comprising fluid compression elements, in such a way that said fluid is first entrained by the vanes (12) of the rotor (10) in a continuous peripheral flow and compressed by the circular casing forcing the fluid to enter, and subsequently channelled by the blades (11) of the rotor (10) into a central flow.

Inventors:
Carrouset, Pierre
Application Number:
PCT/FR1989/000119
Publication Date:
October 05, 1989
Filing Date:
March 17, 1989
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Assignee:
Carrouset, Pierre
International Classes:
F04D1/00; B63H1/14; B63H5/14; B64C11/00; F01D1/00; F03B3/12; F03D1/06; F04D1/04; F04D3/00; F04D29/18; F04D29/44; (IPC1-7): F04D29/18; B63H1/14; B64C11/00; F03B3/12
Foreign References:
GB191412038A
BE372735A
DE58558C
FR402874A
FR720259A
FR371444A
FR1473299A
GB1335845A
DE3048436A1
GB191219338A
GB191314836A
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Claims:
τh REVENDICATIONS
1. Machine rotative à déplacement non positif utilisable comme pompe, compresseur, propul seur, générateur, ou turbine motrice, du type comportant au moins une aube enroulée en spirale creuse et au moins une pale située autour de l 'axe de rotation de la dite machi ne, contenues dans une enveloppe circulaire entourant extérieurement le rotor de manière à former une entrée d'amenée du fluide et à s'opposer à sa fuite, caractérisée en ce que d'une part, la dite pale (11) reçoit sur l 'avant de son bord extérieur la dite aube (12) progressant toutes deux avec un pas différent mais simultanément tant diamétral ement(15) que longi udinalement (13) vis à vis de l 'axe de rotation et d'autre part, 1 fenvel oppe circulaire (14) placée en amont du rotor (10) comporte des éléments de compression du fluide diminuant, en allant vers l 'arrière, l 'espace relatif disponible, pour le fluide , de sorte à ce que le dît fluide soit entrainé d'abord par les aubes (12) du rotor (10) en un flux périphérique contenu et, comprimé par l 'enveloppe ci rcul ai re(14) forçant l 'entrée du fluide et canalisé ensuite par les pales (11) du rotor (10) en un flux central.
2. Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes (12) est délimité latéralement de part et d'autre de son axe de symétrie par un segment plan(20) sensiblement parallèle à l 'axe ou légèrement conique, vers l 'arrière du rotor(10),et prolongé ensuite par un segment convergeant(21 ) vers l 'avant du rotor(10) .
3. Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait qu'à sa naissance au plus près de l 'axe chaque ρale(ll) se confond(30) avec une aube(12) , pui s cellesci voyagent • momentanément ensemble.
4. Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications précédentes carctérisées par le fait que le pas des aubes (12) diminue en s'éloignant de 1 'axe. FEUILLE DE REMPLACEMENT .
5. Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait que les pal es(ll présentent un bord péri phéri que ( 50 ) allongé entre les aubes(12)et recourbé dans le sens de rotation du rotor(10) et en ce que les dites aubes(12) ont d'une part leur bord d'attaque extéri eur( 51 ) qui s'incline vers l 'arrière du rotor(lθ) sous forme de bec pour améliorer la pénétration du flux périphérique du fluide et d'autre part ont leur bord intérieur (52) recourbé également vers l 'arrière du rotor (10) en forme de bec pour favoriser la transformati n du flux périphérique en flux central.
6. Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 5 caractérisée par le fait que le rotor(10) comporte des pal es( 11 ) 1 i mi tées aux espaces i nteraubes(60) et dont le bord avant s'étend radi al ement et sur une portion de circonférence entre les aubes( 12)dans un espace compris entre la base et le sommet de celleci afin de canaliser vers l 'arrière le flux périphérique du fluide.
7. Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 5 ou 6 caractérisée en ce que la partie rayonnante de l 'aube (12) s'atténue ou disparait au niveau de l 'avant (71) du prolonge en de la pale (11) et recroit ou renait (72) ensuite pour aller se raccorder à la pale (11) uiv nte.
8. Machine rotative à déplacement non positif selon les revendications 5 ou 7 carctèrisée en ce que l 'intérieur des pales (11) est solidarisé à l 'arbre (81) du rotor (10) dont le diamètre va en s'évasant le long de son axe, afin de former une turbine fermée ou se i ouverte.
9. Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications 1 à 5 et 7 et 8 dont les pales(ll) dépassent l 'arrière et le plus grand diamètre dès aubes(12) du rotor ( 10)pour générer une turbine centri fuge( 9 ) caractérisée par le fait que 1 ' extrèmi té( 91 ) des dites paleo(ll) est dirigée latéralement vers l 'extérieur et présente une surface extrême au niveau de la sortie de la turbine dirigée vers l 'ar ière et. inclinée vis à vis de l 'axe de rotation(92) FEUILLE DE REMPLACEMENT δ .
10. Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 1 comprenant une enveloppe circulaire statique qui entoure extérieurement le rotor(10) , et défini d'abord une entrée axiale (100) du flux vers le rotor (10) , caractèri se en ce que les éléments de compression du fluide de la dite enveloppe comportent solidarisé intérieurement à celle ci , au moins une lame (101) d'un profil circulaire arriére concave entourant au moins partiellement la forme protubérante de la surface de révolution des aubes (12) ou des pales (ll)du rotor, et qui imprime ensuite une orientation périphérique au flux du fluide .cette dite entrée axial e(100)étant par exemple solidarisée aux éléments apportant le fluide par une bride(102). ll°Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 10 caractérisée en ce que le nombre de pales (11), et de lames (101) est différent afin d'éviter les harmoniques engendrées par des flux de fluide résonnants. 12°Machine rotative à déplacement non positif selon la revendication 1 caractérisée par le fait que l'enveloppe ci rcul ai re( 14) , est rotative , entraînée par exemple par un arbre(120) traversant le rotor(10) et, entoure extérieurement le rotor(10) et définit une entrée hel i coïdal e(121 ) comprenant les éléments de compression du fluide et est pourvue intérieurement d'au moins une lame (122) vri 11 ée, qui oblige, par l'énergie cinétique ainsi délivrée et par la forme fuyante de la dite (ou des di tes) 1 ame(s) i nterne(s) (122) , à générer un flux périphérique circulaire compressif de fluide se raccordant au flux périphérique du rotor(10). 13°Machine rotative à déplacement non positif selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce que des diffuseurs (130) sont disposés à l'arrière de la machine pour orienter le flux du fluide et en optimiser les forces de réaction. 14°Machine rotative à déplacement non positif selon l'ensemble des revendications l,10etll caractérisée par le fait que l 'enveloppe circulaire (14) comporte en outre de l'entrée axiale(100) fixe , un impul seu (140) rotatif situé entre l'entrée axiale(100) et Te rotor ( 10)entrai né par exemple par un FEUILLE DE REMPLACEMENT arbre ( 141 ) traversant le dit rotor(10), pourvu de pales (142) supportant des aubes(143) enroulées en spirales et dont l 'intérieur épouse le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes(12) du rotor( 10) , 1 es pales(142) étant limitées aux espaces interaubes avec un bord avant s'étendant radiale ent et sur une portion de circonférence entre les dites aubes( 14 )dans un espace compris entre la base et le sommet de celles ci afin de canaliser vers l 'arrière le flux périphérique du fluide de sorte que globalement les lames(101) fixes des éléments de compression du fluide de l 'entrée axiale (100) impriment une orientation périphérique au flux du fluide, t ensuite le dit impul seur( 140 ) comprime le flux du fluide l 'obligeant à p nétrer en re ses aubes(143)alors que ses pales(142) le surpresse dans le rotor(10).
11. 15 Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications 1,10,12 et 14 .caractérisée par le fait que l 'enveloppe statique ( 1 )est cons ituée, dans la zone de plus grand diamètre des aubes(12)du rotor( 1 ), d ' él éments parfaitement ci rcul ai res( 151 ) tel s que, bagues cylind iques, coniques, alésages, etc .. 16" Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications let 10 à 15 caractérisée par le fait qu'une chambre stati que ( 16 ), respecti vement: entoure, déborde vers l 'avan puis, se reco rbe vers l 'intérieur de l 'enveloppe circulaire (14), pour former un éjecteur (161), complémentee ou/non, par un carter statique (162) qui enferme l 'ensemble de la machine, et dont les bords des extrémités débordent l 'avant et l 'arrière de la machine et se recourbent vers l 'intérieur, coiffant l 'ensemble en formant à l 'avant un deuxième éjecteur (163) et à l 'arrière un élément de prélèvement (164) du fluide alimentant ce dernier deuxième éjecteur (163), de manière à adjoindre un effet inducteur au niveau du fluide ad i s.
12. 17 Machine rotative à déplacement non positif selon l 'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisée par le fait que la ou les 1 âmes ( 101 ) ( 142 ) de l 'enveloppe circulaire (14) au niveau de la partie centrale avant s ' él i gnen ( 170) de la FEUILLE DE REMPLACEMENT surface de révolution décrite par le bord d'attaque des aubes (12)du rotor(10) et vont jusqu'à disparaître pour définir une ouverture central e(171 ) .
13. 18 Machine rotative à déplacement non positif selon l 'ensemble des revendications 1, 2, 9, 14 et 15, caractérisée par le fait que le segment plan(20) défini par le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes(12) du rotor(10) , et les éléments ci rcul ai res(151 )du dispositif circulaire (14), et/ou non une bague détanchéité connue en elle même(180)prévue sur l 'avant du flasque de la turbine centrifuge (90) au moins semifermée disposée en arrière du rotor (10), et/ou non l 'alésage arrière de Ta chambre statique (160), sont disposés en vis à vis et ont des jeux cal i rés( 181 ) .
14. 19 Machine rotative à déplacement non positif selon les vendications 1 et 9, utilisable comme élément propulseur, caractérisée par le fait que les canaux de la turbine centrifuge (90)sont pourvus d' i njecteurs(190) reliés à une alimentation de fluide et/ou d1 él ectrodes(191 ) alimentées électriquement.
15. 20 Machine rotative à déplacement non positif selon les re.vendi cati ons 9 et 18 et l 'une des revendications 12 ou 14, caractérisée par le fait qu'un palier fluide constitué d'alvéoles (200) qui sont mises en communication par des orifices (201) de section réduite avec .une arrivée de fluide sous pression , est disposé: soit dans l 'alésage de la bague d'étanchéite connue en elle même( 180 )prévue sur l 'avant de la turbine centrifuge(90) au moins semifermée disposée en arrière du rotor( 10) , soi t dans l 'alésage situé à l 'arrière de l 'entrée axial e(100) statique, et destiné à centrer respectivement l 'arrière de l 'enveloppe circulaire rotati ve.121, ou l 'arrière de 1 ' impul seur 140. FEUILLE DE REMPLACEMENT.
Description:
MACHINE ROTATIVE A DEPLACEMENT NON POSITIF UTILISABLE COMME POMPE, COMPRESSEUR, PROPULSEUR, GENERATEUR, OU TURBINE MOTRICE. La présente invention concerne les machines qui e ployent l 'énergie cinétique et la force cent fuge pour effectuer des transferts entre des quantités de travail et les fl ides, et vice versa.

Les matériels connus par exempl e, hél i ces, turbi nés centri fuges, él ico-centri fuges, etc.. rencontrent des difficultés notoires quant à la préhension des fluides dès que l 'on approche de conditions extrêmes, notamment dans le cas d'augmentation importante des vitesses de rotation. Le terme NPSH requis "Net Positive Suction Head" - pression absolue mini um à l 'as i ation définissant les limites d'utilisation des pompes, i 11 ustre bien l 'obstacle rencontré. L ' e pl oi de la vis d'Archimède à diamètre croi ssant, bi en connu depuis Léonard de Vinci, est sous forme de tire bouchon de gavage, le remède le plus connu pour éviter la cavitation des liquides, ou la détente exagérée des gaz à 1 ' ad i ssi on.

La machine objet de la présente inventio.i permet d'atténuer ces inconvénients grâce à:

--l 'introduction di ecte du fluide a l 'int rieu d'une vis d'Archimède à diamètre croissant formant rotor,

--à la présence obligatoire d'un enveloppe circulaire antagoniste et qui guide et comprime les veines de fluide vers le dit rotor,

--enfin à un meilleur aérodynamisme des bords d'attaque des éléments d'amenée et de gui dage, per i s par le nouveau circuit du luide.

Elle est du type comportant au moins une aube enroulée en spirale creuse et au moins une pale située autour de l 'axe de rotation de la dite machine, contenues dans une enveloppe circulaire entourant exté ieurem nt le rotor de manière à former une entrée d'amenée du fluide et à s'opposer à sa fuite et selon une première caractéristique cette machine comprend, -un

FEUILLE DE REMPLACEMENT

rotor comportant au moins une pale située autour de son axe de rotation, recevant sur l 'avant de son bord extérieur au moins une aube enroulée en spirale creuse progressant toutes deux avec un pas différent mais simultanément tant diamétralement que longi udinalement vis à vis de l 'axe de rotation, -une enveloppe circulaire placée en amont du rotor comportant des éléments de compression du fluide, de manière à former une entrée d'amenée du fluide à s'op-poser à sa fuite et à le comprimer, le dit fluide étant ensuite entraîné d'une part par les aubes du rotor en un flux périphérique et canalisé d'autre part par les pales du rotor en un flux central.

Selon d'autres caractéristiques de l 'invention-.

Le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes est délimité latéralement de part et d'autre de son axe de symétrie par un segment plan sensiblement parallèle à l 'axe ou légèrement conique,vers l 'arrière du rotor, et prolongé ensuite par un segment convergeant vers 1 ' avant du rotor.

A sa naissance au plus près de l 'axe chaque pale se confond avec une aube, puis celles-ci voyagent momentanément ensemble.

Le pas des aubes diminue en s'éloignant de l 'axe.

Les pales présentent un bord périphérique recourbé dans le sens de rotation du rotor et les aubes ont d'une part, leur bord d'attaque extérieur qui s'incline vers l 'arrière du rotor sous forme de bec pour améliorer la pénétration du flux périphérique du fluide et d'autre part,ont leur bord intérieur recourbé également vers l 'arrière du rotor en forme de bec pour favoriser la transformation du flux périphérique en flux central.

Le rotor peut comporter des p l t? l imitées aux espaces interaubes dont le bord avant s'étend radialement et sur une portion de circonférence entre les aubes, dans un espace compris entre la base et le sommet de celle-ci, afin de canaliser vers l 'arrière le flux périphérique du fluide.

La partie rayonnante de l 'aube peut s'atténuer ou disparaître au niveau de l 'avant du prolongement de la pale et recroit ou renait ensuite pour aller se raccorder à la pale

FEUILLE DE REMPLACEMENT

s u i a nt e .

L'intérieur des pales peut être solidarisé à l 'arbre du rotor dont le diamètre va en s'évasant le long de son axe, afin de former une turbine fermée ou semi -ouverte.

Selon un mode de réalisation préférentiel , les pales dépassent l 'arrière et le plus grand diamètre des aubes du rotor et génèrent une turbine centrifuge dont l 'extrémité des pales est dirigée latéralement vers l 'extérieur et présente au niveau de la sortie de la turbine une surface arrière inclinée vis à vis de l 'axe de rotation.

Selon une première variante de réalisation de la machine selon l 'invention l 'envelo.ppe circulaire qui entoure extérieurement le rotor, est statique et définit une entrée axiale du flux vers le rotor, et est solidaire intérieurement à au moins une lame qui imprime ensuite une orientation périphérique au flux, du f1 ui de. L ' entrée axiale est par exemple solidarisée aux éléments apportant le fluide par une bride.

Selon une deuxième variante, l 'enveloppe ci culaire est rotative , entrainée par exemple par un arbre traversant le rotor et entoure extérieurement le rotor et, définit une entrée hélicoïdale pourvue intérieurement d'au moins une lame vrillée, qui oblige, par l 'énergie ci étique ainsi dél ivrée et par la forme fuyante de la dite ou des dites lames internes, à générer un flux périphérique circulaire de fluide se raccordant au flux périphérique du rotor.

Selon une troisième variante l 'enveloppe ci culaire comporte en outre de l 'entrée axiale fixe, un impulseur rotatif entrainé par exemple par un arbre traversant le rotor, pourvu de pales supportant des aubes enroulées en spirales et dont l 'intérieur épouse le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes du rotor, les pales étant limitées aux espaces in eraubes avec un bord avant s'étenda * nt radiale ent et sur une portion de circonférence entre les dites aubes dans un espace compris entre la base et le sommet de celles ci, afin de canaliser vers l 'arrière le flux périphérique du fluide de sorte que gl obal ement , 1 es lames de l 'entrée axiale impriment une orientation périphérique au flux du fluide, et

FEUILLE DE REMPLACEMENT

il ensuite le dit impulseur comprime le flux du fluide l 'obligeant à pénétrer entre ses aubes alors que ses pales le surpresse dans le rotor.

Selon d'autres particularités: L'enveloppe circulaire est constituée, dans la zone de plus grand diamètre des aubes du rotor, d'éléments parfaitement circulaires tels que, bagues cylindriques, coniques, alésages, etc...

Le nombre de pales du rotor et de lames de l 'enveloppe peut être différent afin d'éviter les harmoniques pouvant être engendrés par des flux de fluide résonnants.

La machine peut être pourvue de diffuseurs disposés à l 'arrière du rotor pour orienter le flux du fluide et en optimiser les forces de réaction.

Une chambre statique est prévue qui respectivement: entoure, déborde vers l 'avant puis, se recourbe vers l 'intérieur de l 'enveloppe circulaire ,pour former un éjecteur, complémentee ou/non, par une enveloppe statique qui enferme l 'ensemble de la machine,et dont les bords des extrémités débordent l 'avant et l 'arrière de la machine et se recourbent vers l 'intérieur, coiffant l 'ensemble en formant à l 'avant un deuxième éjecteur et à l 'arrière un élément de prélèvement du fluide alimentant ce dernier deuxième éjecteur, de manière à adjoindre un effet inducteur au niveau du fluide admis.

La ou les lames de l 'enveloppe circulaire au niveau de la partie centrale avant, s ' él oi gnent de la surface de révolution décrite par le bord d'attaque des aubes du rotor et vont éventuellement jusqu'à disparaitre pour définir une ouverture centrale nota ent quand il n'y a pas d'arbre.

Le segment plan défini par le profil de la surface de révolution balayée par le bord d'attaque des aubes du rotor, et les éléments circulaires de l 'enveloppe circulaire, et/ou * non une bague détanchéité connue en elle même prévue sur l 'avant du flasque de la turbine centrifuge au moins semi-fermée disposée en arrière du rotor, et/ou non l 'alésage arrière de la chambre stati que, sont disposés en vis à vis et ont des jeux calibrés.

Une telle machine peut-être utilisée comme élément

FEUILLE DE REMPLACEMENT

propulseur ou générateur, et alors les canaux de la turbine centrifuge sont pourvus d'injecteurs reliés à une alimentation de fluide et/ou d'électrodes alimentées électriquement.

De façon avantageuse un palier fluide constitué d'alvéoles qui sont mises en communication par des orifices de section réduite avec une arrivée de " fluide sous pression ,est disposé soit dans l 'alésage de la bague d'étanchéite connue en elle même prévue sur l 'avant de la turbine centrifuge au moins semi-fermée disposée en arrière du rotor dans le cas de l 'enveloppe circulaire rotati e, soi t dans le cas de l 'enveloppe circulaire fixe avec impulseur, dans l 'alésage situé à l 'arrière de l 'entrée axiale statique , et destiné à centrer respectivement l 'arrière de l 'enveloppe rotative, ou l 'arrière de 1 'impulseur .

Des dessins sont joints qui ne sont donnés qu'à titre indicatif et non 1 i mi tati f, cette machine étant décrite avec des éléments géométriques de base volontairement schématisés afin de mieux faciliter la compréhension de formes extrêmement complexes. En pratique les formes sont adoucies et arrondies afi d'harmoniser et favoriser l 'écoulement des flux de fluide.

Il sera fait référence aux dessins suivants:

-la figure 1 est une vue de dessous d'une machine conforme à l 'invention,

-la figure 2 est la vue en élévation d'un rotor et la vue en coupe d'une enveloppe circulaire , de la machine de la figure précédente, et montre en sortie des diffuseurs sous forme de pi aques.

-la figure 3 est la vue de dessus de la même machi ne,

-la figure 4 montre un exemple de pales et quelques coupes correspondantes,

-la figure 5 expose un type de profil de rotor avec un segment plan en arrière,

-la figure 6 est la vue d'une aube en élévation et en vue de dessus, et présente quelques coupes correspondantes,

FEUILLE DE REMPLACEMENT

fi ¬ la vue en élévation fait apparaître la variation du pas croissant avec l 'augmentation du diamètre.

-Ta figure 7 est une vue d'un rotor comportant des pales limitées aux espaces înter-aubes,

-les figures 8 et 15 montrent des eveloppes avec entrées hélicoïdales et leurs lames vrillées; " vue en coupe et en vue de dessus,

-la figure 9 représente une vue en élévation d'un impulseur rotatif,

-la figure 10 est un rotor transformé en turbine centrifuge dont les bouts de pales sont dirigés vers l 'arrière et inclinés vis à vis de l 'axe de rotation, représentés en vue de dessous et en élévation,

Pour faciliter la compréhension des dessins suivants, il a été représenté les coupes des volumes de révolution balayés par les éléments précédemment mieux détaillés.

-la figure 11 montre une machine dont l 'enveloppe circulaire est statique, les lames se sont éloignées du rotor et ont disparu du centre,

-la figure 12 montre une machine dont l 'enveloppe circulaire est rotative et entrainée par un arbre traversant le * rotor, nous voyons apparaitre des él ectrodes, des i njecteurs, 1 es chambres et enveloppes statiques avec leurs éjecteurs, 1 es etancheités à jeux contrôlés, et le palier fluide.

-la figure 13 montre une machine dont l 'enveloppe circulaire comporte une entrée axiale fixe, et un impulseur rotatif entrainé par un arbre traversant le rotor, sont également montrées les étanchéités à jeux control es, et le palier fluide.

-la figure 14 montre sur un rotor la disparition et la réapparition de l 'aube rayonnante.

En référence à ces dessins cette machine est constituée par:

Des pales 11 en forme d'hélice. Sur l 'avant de cette hélice sont fixées et enroulées en spirale des aubes 12. Cet ensemble

FEUILLE DE REMPLACEMENT

r forme un rotor 10. Les pales 11 et les aubes 12 se confondent 30 à l 'avant du rotor 10 afin de ne présenter qu'un nombre minimum d'arête pouvant déranger le flux du fluide qui se présente au centre du rotor 10.

Le bord d'attaque présenté par l 'aube 12 qui couvre la pale 11, croit en diamètre 15 suivant flèche et avance si ultanément longitudinalement 13 suivant flèche pénétrant et happant les veines de fluide qui tendent à s'échapper vers 1 'extérieur.

Une enveloppe circulaire 14 antagoniste entourant le rotor 10 s'oppose à la fuite du fluide et le comprime. El 1 e est pourvue à cet effet d'élément compressifs. il est à noter qu'après la séparation des pales 11 et des aubes 12 le fluide bénéficie de deux voies de dégagement dans le rotorl0: soît il passe directement derrière le rotor 10 en empruntant l 'espace compris sous 1 ' i ntéri eur de l 'aube 12 située sur le diamètre immédiatement supéri eur, soi t il s'échappe en voyageant entre les aubes 12. Si l 'arrière du rotor 10 est au moins partiellement bouché le seul échappatoi e reste 1 ' extéri eur, ai s l 'enveloppe circulaire 14 interdisant une expansion rayonnante et reculante il s'ensuit une surpression locale tendant à forcer la pénétration du fluide dans le rotor 10. Les éléments cités sont représentés figures 1, 2 et 3.

La pénétration des veines de fluide sera d'autant facilitée que les bords des pales 11 et des aubes 12 seront profilés dans le sens de l 'écoulement du f1 ui de: 1 es bords se présentent sous forme de bec. Les pales 11 ont leurs bord avant 50 qui tend à s'allong - en re les aubes 12 , l 'arrière soit fuit dans le fluide ou se raccorde en s'évasant sur un élément complémentaire, par exemple un flasque. Les aubes 12 ont leur bord d'attaque extérieur 51 présentent un affûtage qui est déterminé selon un compromis de tolérance entre l 'acceptation et le refus du fluide, leur bord interne 52 est un élément d'introduction du fluide extérieur- vers l 'intérieur et de guidage du flux interne. Le corps de l 'aube 12 compris entre le bec extérieur 51 et le bec intérieur 52 à de façon préférentielle une forme convexe vers l 'arrière et concave vers

FEUILLE DE REMPLACEMENT

Or l 'avant, our complémenter en poussant le fluide, l 'action des dits becs extérieurs 51 et intérieurs 52. Les figures 4 et 6 illustrent ce qui est précédemment exposé.

Le profil de la surface de révolution balayée par le bord des aubes 12, présente un segment plan 20 sensiblement parallèle à l 'axe, placé à l 'arrière du rotor 10, pour per etre d'assurer une étanchéïté avec une bague qui sera située en vis à vis. Le dît profil converge ensuite vers l 'avant 21. La forme semi -sphérique est préférée, toutefoi s des formes coniques, ogivales, voir localement perpendiculaires vis à vis de l 'axe de rotation sont sélectionnées selon les différents paramètres des problèmes à résoudre. La figure 5 évoque un exemple de profil. Dans une disposition parti cul i ère, 1 e rotor 10 a des pales 11 qui ne sont contenues que dans l'espace i nter-aubes 60. Elles s'étendent radîalement entre les aubes 12 sur une portion de circonférence. Elles maintiennent mécaniquement les aubes 12 entre elles et facilitent l 'introduction du fluide vers l 'intérieur du rotor 10 ou repoussent les veines de fluide vers les éléments co pressîfs de l 'enveloppe ci rcul ai re. La- fi gure 7 représente ce type de disposition.

Lorsque les pales 11 dépassent l 'arrière et le plus grand diamètre des aubes 12 , le rotor 10 bénéficie alors de fait de la force centrifuge, ce qui crée donc une turbine centrifuge 90. Le bout des pales 11 projettent le fluide vers l 'extérieur. Dans une disposition préférentielle, le bout des pales. est orienté vers l 'arrière 91. La turbine étant soit fermée, soit ouverte et contenue dans un corps, le fluide est alors rejeté vers l 'arrière. Afin de bénéficier des réactions incidentes du flux de fluide sur la rotation de la turbine centrifuge, les bouts des pales 11 sont de façon également préférée; inclinées 92 vis à vis de l 'axe de rotation . La figure 10 est un exemple de ce qui précède.

Le pas des aubes 12 diminue en s'éloignant de l 'axe , car la vitesse du fluide à l 'oeillard est plus grande au centre qu'à la périphérie de l 'enveloppe 14 et l 'inclinaison de l 'aube 12 est relative à cette vitesse.

Selon la figure 14 ou les parties hachurées corespondes à

FEUILLE DE REMPLACEMENT

? des espaces vides, la partie rayonnante de l 'aube 12 s'atténue ou disparaît au niveau de l 'avant 71 du prolongement de la pale 11 et recroit ou renait 72 ensuite pour aller se raccorder à la pale 11 suivante, de façon à permettre un meilleur remplissage du dos de la pale. L'intérieur ou arrière des pales 11 peut être solidarisé à l 'arbre dont le diamètre va en s'évasant formant en quelque sorte un flasque en forme de bouclier, permettant ainsi la réalisation de turbines centrifuges ouvertes ou semi- ouvertes. Le nombre de pales 11 et de lames 101 peut être différent afin d'éviter les harmoniques engendrés par des flux de fluide résonnants. Des diffuseurs 130 sont disposés à l 'arriére de la machine afin d'orienter le flux du fluide et d'en optimiser les forces de réaction. La machine ne peut être efficace sans l 'enveloppe antagoniste ci-rculaire 14. L'enveloppe qui est fixe présente une entrée axiale 100 avant qui contient antageusement des lames 101 qui forment des canaux internes et qui s'inclinent de façon progressive dans la direction de la rotation du rotor. Une solution intéressante consiste à éloigner dans leur zone arrière 170 les lames 101 du rotor 10 vers le centre et même à supprimer les lames 101 dans cette même zone définissant une ouverture 171. C'est vers le centre, en effet, que le flux est généralement le moins perturbé dans une arrivée de fluide amené par une canalisation. Les lames 101 situées au plus près de l 'axe, de par la finesse des toiles de construction qu'elles exigent présentent des i convénients supérieurs au gain que permettrait d'espérer un meilleur guidage du fluide dans cette partie centrale. La li erté donnée au fluide par un espacement plus grand, entre les lames 101 et le rotor 10, permet d'obtenir avec moins d'efficacité mais plus de souplesse la transformation de l 'orientation du lux du fluide dans les canaux formés par les lames 101. L'enveloppe circulaire 14 statique est souvent enfermée dans une chemise et/ou un Corps qui sera solidarisé aux éléments d'amenée du fluide, par exemple par une bride 102. La figure 11 représente l 'exemple de telles di sposi ti ons.

L'enveloppe circulaire 14 , da s la variante illustée en figure 12 est rotative, elle présente une entrée hélicoïdale 121

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formée de lames 122 qui sont vrillées. Son entraînement peut être effectué par un arbre 120 qui traversera par exemple le rotor 10. Si 1 ' entrai nement se fait par l 'extérieur, sans arbre central, les lames 122 de l 'enveloppe circulaire 14 rotative s'ouvriront au centre pour faciliter l 'introduction du fluide dans cette zone privilégiée. ' él oi nement des lames 122 de l 'enveloppe circulaire 14 rotative dans leur zone arrière 170, des aubes 12 du rotor 10 est également une éventuelle formule améliorant la souplesse "hydraulique" du système.

Une troisème formule de réalisation de l 'enveloppe circulaire 14 est illustrée en figure 13 et est conti uée en partant de 1 ' avant:

- de l 'enveloppe circulaire 14 statique qui présente une "entrée axiale 100 tel que décrit précédemment,

- d'un impulseur 140 rotatif entraîné par un arbre 141 qui peut traverser, de façon préférentielle, le rotor ' 10 et qui coiffe extérieurement le dit rotor 10.

L' impulseur 140 est constitué :

- d'aubes 143 enroulées en spirales présentant un caractère commun avec les aubes 12 précédemment décrites

- de pales 142 présentant de la même façon un caractère commun évident avec les pales 11 limitées aux espaces interaubes 60.

Le fluide pénètre par l 'entrée axiale 100 et se trouve dévié par les lames 101 de l 'enveloppe circulaire 14 statique, qui l 'oriente vers la périphérie dans le même sens que le sens de rotation de 1 'impulseur 140.11 est ainsi comprimé et pénètre entre les aubes 143 de 1 'impulseur aidé par les pales 142 situées dans l 'espace inter-aubes. Le flux est présenté sous l 'impulseur 140 au rotor 10 avec une surpression souhaitée. Les figures 7,9,11 et 13 montrent des exemples de réalisation de cette formule.

Nous remarquons des points complémentaires et particulièrement : près du haut des aubes 12 du rotor 10 se trouve un segment plan £0 et selon les variantes possibles de l 'enveloppe circulaire 14, nous trouvons des surfaces circulaires 151,

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II alésage, bagues, etc.. superposées, toutes suceptibles d'assurer des étanchéités à l 'aide de jeux calibrés 181.

Sont également concernés, la bague d'étanchéite 180 connue en elle-même sur le flasque avant des turbines centrifuges 90, l 'arrière de l 'impulseur 140 et l 'alésage d'une chambre statique

160 qui entoure le dispositif circulairee 14 de façon préférentielle.

Néanmoins, ces étanchéités réalisées entre des surfaces circulaires à faibles jeux ne sont jamais totalement, étanches et malgré un laminage parfois intense, une fuite existe. La chambre statique 160 permet de reconduire ces fuites et d'en bénéficier en les réintroduisant à l 'avant de l 'enveloppe circulaire 14 à l 'aide d'un injecteur 161 qui se recourbe sur l 'avant de l 'enveloppe circulaire 14; Le fluide aspiré profite d'un effet inductif offert par 1 'éjecteur 161 qui facilite l 'introduction du dit fluide

Une enveloppe statique 162 qui coiffe toute la machine présente un intérêt complémentaire en ce sens qu'elle permet d'adjoindre un deuxième éjecteur 163. Ce dernier va chercher son fluide moteur sur la sortie de la turbine centifuge 90 à l 'aide d'un dispositif de prélèvement 164 qui est en quelque sorte un éjecteur inversé. Les figures 11 12 et 13 montrent des exemples de telles implantations.

Cette machine est utilisable comme propulseur par le biais de l 'utilisation de la force exercée p r le différ ntiel de pression réalisé entre les surfaces avant et arrière. Une augmentation importante des vitesses de sortie est obtenue par exemple en introduisant et en enflammant un carburant à l 'aide d ' i nj ecteurs 190 et d'électrodes 191 dans les canaux. de la turbine centrifuge. Ces injecteur-s 190 et ces électrodes 191 peuvent remplir d'autres fonctions telles que mélanges de fluides, modifications des conditions él ectri santés locale's etc.. Ces éléments sont il lustés figure 12.

Enfin la bague d'étanchéite connue en elle-même 180 située à l 'ava t du flasque de la turbine centrifuge 90, ou l 'alésage situé en arrière de l 'entrée axiale 100 statique qui contient l 'impulseur 140, reçoi de façon avantageuse un palier

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fluide constitué d'alvéoles 200 alimentées par des orifices 201 calibrés, avec un fluide sous pression. Le but recherché par l 'utilisation de ce palier fluide est le maintien mécanique relatif des bagues en présence car l 'enveloppe circulaire 14 lorsqu'elle est rotative, que ce soit avec une entrée hélicoïdale 121 ou sous forme d'i pulseur 140, trouve son point de sol idari sation avec l 'arbre très largement décalé par rapport au niveau de l 'arrière de la dite enveloppe circulaire 14.

L'ensemble se trouve donc mieux maintenu et un centrage relatif évite des frictions préjudiciables. Ces différents éléments sont mentionnés sur les figures 12 et 13

L'invention n'est, de toute façon, pas limitée aux réalisations décrites mais en couvre, au contraire, toutes les variantes qui pourraient leur être apportées sans sortir de leur cadre ni de leur esprit. Notamment l 'adjonction de dispositifs de refroidissement permettant d'abaisser la température du fluide recyclé, et toutes les dispositions connues pour la réalisation des pompes et compresseurs centrifuges sont complémentaires et applicables à la présente invention. La rigi di fi cation de la construction de ce type de machine est amplement améliorée par l 'adjonction de congés qui concourent également vers l'obtention d'un meilleur aérodynamisme des circuits internes. Il y aura donc lieu de bien admettre qu'en gardant l 'essentiel du caractère général de la machine décrit plus haut, les évolutions de forme qui découlent des Tois conventionnelles et instinctives d'écoulement des fluides et de construction mécanique, feront partie de la présente invention.

La construction des machines, des pompes, des turbines, des propulseurs , etc.. selon la présente invention peut être réalisée en matières coulées dans des moules ou outillages en utilisant notamment les techniques de cire perdue. Des solutions par assemblage de pièces initialement séparées, par exemple de tôles embouties, sont également adaptées. Les métaux, les matériaux composi es, 1 es matières pi astiques, et tous leurs hybri des, sont uti 1 i sabl es.

L'application des machines de la présente invention concerne tous les tranferts de fluides gazeux, 1 i qui des, ou

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pâteux. Les pompes à vide, les compresseurs de gaz, et la recompression de vapeur d'eau, sont particulièrement concernés. Dans l 'ensemble tous les fluides sous faible pression absolue ou en équilibre de tension de vapeur sont i ntéressés. La transformation de l 'énergie en force, ar le biais des différences de pressions et de vitesses exercées entre les surfaces d'aspiration et de refoui ement, permet d'envisager l 'emploi de cette machine partout ou l 'application d'une force est uti 1 e: asservi ssement, générati on de pressi on, transfert de masses, etc... L'adjonction d'injecteurs et d'électrodes permet de réaliser des interactions entre les éléments mis en présence (fluides, carburants, comburants.électrici té, etc) et autorise l 'utilisation de cette machine comme propulseur ou générateur notamment.

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