FR2544016A1

FR2544016A1 - Revolving machine with perpendicular turbines

Info

Publication number: FR2544016A1
Application number: FR8305724A
Authority: FR
Original assignee: VERNAISON ALAIN
Current assignee: VERNAISON ALAIN
Priority date: 1983-04-05
Filing date: 1983-04-05
Publication date: 1984-10-12
Also published as: FR2544016B1

Abstract

The invention relates to revolving machines, powered or otherwise. It is made up of two identical turbines A and B revolving at the same speed along perpendicular axes. These axes may be connected to one another by an angular transmission and a series of gears with a final ratio of 1:1. The blades of the turbines delimit, between them and with the block C in which they revolve, variable-volume chambers. Their shapes mean that the assembly operates without friction but with a minimum functional clearance ensuring a sufficient degree of sealing. Among the most beneficial applications of the invention, mention may be made of compressors, steam turbines and internal combustion engines.

Description

La Kres--nte iizvention concerne les machines tournantes, motrices ou non. The Kres - nte iizvention concerns rotating machines, motorized or not.

Dans les modèles connus de ce genre, existent des problèmes d'étanchéité, de frottements, d'usure, de lubrification, de pollution par, dans les types moteurs, la combustion d'une certaine quantité du lubrifiant utilisé. Les pièces consituant la machine sont nombreuses, compliquées et d'une réalisation couteuse. De plus, les cycles ne sont souvent pas exclusivement rotatifs et font appel à des mouvements alternatifs, comme par exemple l'utilisation de soupapes. In known models of this kind, there are problems of sealing, friction, wear, lubrication, pollution by, in engine types, the combustion of a certain amount of the lubricant used. The parts making up the machine are numerous, complicated and costly to produce. In addition, the cycles are often not exclusively rotary and use alternative movements, such as the use of valves.

La machine tournante selon l'invention permet d'éviter ces inconvénients. The rotary machine according to the invention makes it possible to avoid these drawbacks.

En effet, elle n'est constituée que par un bloc (C) dans lequel deux turbines (A et B) identiques tournent sur des axes perpendiculaires supportés par des paliers ou des roulements. La forme des turbines et de leur pales permet à ces dernières, lors de leur rotation, de s'imbriquer les unes entre les autres et de former ainsi entre-elles et le bloc des chambres à volume variable. Soit les axes des turbines sont liés entre eux par un renvoi d'angle et une cascade d'engrenages à rapport final 1/1, enfermés dans un carter extérieur au bloc et contenant un lubrifiant, et la machine fonctionne sans aucun autre frotteent, soit les pales des turbines sont réalisées dans un matériau à très faible coefficient de frottement et stentraînent alors mutuellement par glissement de l'une sur l'autre.L'étanchéité est obtenue en respectant une grande précision dans ltexécution des diverses pièces permettant un jeu fonctionnel minimum et par un rodage progressif jusqu'aux température et vitesse nominales de fonctionnement de la machine. Le bloc pourra etre refroidi par une circulation forcée d'air ou de liquide de façon à homogénéiser sa température et éviter ainsi les déformations locales.Indeed, it is only constituted by a block (C) in which two identical turbines (A and B) rotate on perpendicular axes supported by bearings or bearings. The shape of the turbines and their blades allows the latter, during their rotation, to overlap one another and thus form between them and the block of variable volume chambers. Either the axes of the turbines are linked together by a bevel gear and a cascade of gears with 1/1 final ratio, enclosed in a casing outside the block and containing a lubricant, and the machine operates without any other rubbing, either the blades of the turbines are made of a material with a very low coefficient of friction and then drive each other by sliding one over the other. The seal is obtained by respecting great precision in the execution of the various parts allowing minimum functional clearance and by a gradual running-in up to the nominal operating temperature and speed of the machine. The block can be cooled by forced circulation of air or liquid so as to homogenize its temperature and thus avoid local deformation.

Le dispositif melon l'invention n'étant constitué que par quelques pièces tournant dans un bloc, son inertie ne résulte que du faible poids de celles-ci et sa vitesse de rotation n'est limitée que par la vitesse de circulation des gaz que l'on saint très grande. The melon device of the invention being constituted only by a few parts rotating in a block, its inertia results only from the low weight of these and its speed of rotation is limited only by the speed of circulation of the gases that l 'on saint very great.

Tel qu'il est représenté, le dispositif comporte un bloc (C) qui reçoit exactement deux turbines (A et B) identiques formées chacune d'un noyau (D figure 3) dont la parabole (P) est définie par l'intersection (I figure 9) sur lequel sont rapportées trois pales dont l'angle Cest de 26,5 . Cet angle varie avec le nombre de pales choisi. Les parties supérieure: 'et inférieure du bloc sont fermées par des carters (E et F) identiques. Les, sections étanches entre turbines sont représentées en traits forts sur la figure (9). As shown, the device comprises a block (C) which receives exactly two identical turbines (A and B) each formed by a core (D figure 3) whose parabola (P) is defined by the intersection ( I Figure 9) on which are reported three blades whose angle C is 26.5. This angle varies with the number of blades chosen. The upper: 'and lower parts of the block are closed by identical casings (E and F). The watertight sections between turbines are shown in strong lines in Figure (9).

Dans le bloc (C) des lumières d'admission et d'échappement sont pratiquées, dont le nombre varie avec l'utilisation choisie de la machine. In the block (C) intake and exhaust lights are practiced, the number of which varies with the chosen use of the machine.

Selon une première variante, l'un des axes est entraîné par un moteur quelconque , deux lumières d'admission et deux lumières d'échappement sont pratiquées dans le bloc (C) et la machine devient un compresseur à double turbine dont le fonctionnement est @@@@@@@@@@ shématiquement sur la figure (10). En se déplaçant suivant @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ de la turbine A crée derrière elle et contre le flanc de la pale B1 de la turbine B unr dépression an ouvrant une chambre où est alors aspiré de l'air ou autre.Cet air est enfermé entre les pales Aq et A2 puis est comprimé par la pale A2 contre le flanc de la pale B1 . De même, la pale B1, en se déplaçant suivant la flèche (b) aspire de l'air qui sera comprimé par la pale B2 contre le flanc de la pale A2. Et ainsi de suite. Nous aurons donc 6 compressions à chaque tour de la machine. According to a first variant, one of the axes is driven by any motor, two intake lights and two exhaust lights are formed in the block (C) and the machine becomes a double-turbine compressor whose operation is @ @@@@@@@@@ schematically in Figure (10). By moving next @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ of turbine A creates behind it and against the flank of blade B1 of turbine B unr depression in opening a chamber where air or other air is then drawn in. This air is trapped between the blades Aq and A2 and is then compressed by the blade A2 against the side of the blade B1. Similarly, the blade B1, moving along the arrow (b) sucks air which will be compressed by the blade B2 against the side of the blade A2. And so on. We will therefore have 6 compressions each revolution of the machine.

Selon une deuxième variante, une injection de vapeur sous pression est effectuée dans deux lumières d'admission, les condensats résultanE ressortant par deux lumières d'échappement pratiquées dans le bloc, et la machine devient une double turbine motrice dont le fonctionnement est représenté shématiquement sur la figure (11). According to a second variant, an injection of pressurized steam is carried out in two intake ports, the resulting condensates emerging through two exhaust ports in the block, and the machine becomes a double drive turbine, the operation of which is shown diagrammatically on figure (11).

La vapeur injectée sous pression pousse la pale A1 de la turbine A suivant la flèche (a). Elle reste enfermée entre les pales A1 et A2, puis les condensats résultants sont expulsés par la compression que la pale A2 vient effectuer contre le flanede la pale B1. Cette vapeur pousse également la pale
B1 dans le sens de la flèche (b) puis les condensats sont évacués par la pale
B2 contre le flanc de la pale A2.The steam injected under pressure pushes the blade A1 of the turbine A according to the arrow (a). It remains enclosed between the blades A1 and A2, then the resulting condensates are expelled by the compression that the blade A2 comes to perform against the flank of the blade B1. This vapor also pushes the blade
B1 in the direction of arrow (b) then the condensates are evacuated by the blade
B2 against the side of the blade A2.

Nous aurons donc six impulsions motrices par tour de la machine. We will therefore have six driving impulses per revolution of the machine.

Selon une troisième variante, une chambre (G) est pratiquée dans le bloc. According to a third variant, a chamber (G) is formed in the block.

Elle reçoit une bougie d'allumage (H). Une seule lumière d'admission reçevant un mélange gazeux combustible, et une seule lumière d'échappement sont pratiquées dans le bloc. La machine devient alors un moteur à explosion à cycle rotatif à quatre temps sont le fonctionnement est représenté shématiquement sur les figures 13, 14, 15 et 16. Sur la figure 14, la pale A1, en se déplaçant dans le sens. de la flèche (a) crée une dépression entre elle et le flanc de la pale B2, qui aspire un mélange gazeux. Ce mélange se trouve enfermé entre les pales A1 et A2 -püis âu tour suivant, est comprimé par la pale A2 contre le flanc de la pale B2. Ce mélange comprimé est enfermé dans la chambre (G) figure 15, puis est enflammé par l'étincelle de la bougie d'allumage (H).Cette explosion chasse (figure 16) la pale B1 dans le sens de la flèche (b). Les gaz brûlés se retrouvent alors enfermés entre les pales B1 et B2 puis sont chassés par la compression que la pale B2 fait contre le flanc de la pale A2. Et ainsi de suite. Nous aurons donc trois explosions motrices à chaque tour de la machine.It receives a spark plug (H). A single intake light receiving a combustible gas mixture, and a single exhaust light are provided in the block. The machine then becomes a four-cycle rotary cycle combustion engine. The operation is shown diagrammatically in FIGS. 13, 14, 15 and 16. In FIG. 14, the blade A1, moving in the direction. arrow (a) creates a depression between it and the side of the blade B2, which sucks a gas mixture. This mixture is enclosed between the blades A1 and A2 - then on the next turn, is compressed by the blade A2 against the side of the blade B2. This compressed mixture is enclosed in the chamber (G) figure 15, then is ignited by the spark of the spark plug (H). This explosion drives out (figure 16) the blade B1 in the direction of the arrow (b) . The burnt gases are then found enclosed between the blades B1 and B2 and are then driven out by the compression that the blade B2 makes against the side of the blade A2. And so on. We will therefore have three motor explosions each revolution of the machine.

Sur la figure 13, le temps où les chambres de compression et d'explosion sont en communication par la chambre (G) est le temps de balayage de cette dernière.In FIG. 13, the time when the compression and explosion chambers are in communication through the chamber (G) is the scanning time of the latter.

Cette chambre (G) peut être ménagée non pas dans le bloc mais dans le côté avant gauche des pales A1 , A2 et A3, de manière à éviter ce temps de balayage, auquel cas les gaz brûlés qu'elle renferme seront recyclés au tour suivant avec le mélange gazeux frais. Cette chambre devient alors G1 (figure 12). Le volume de cette chambre (G ou G1) définit le taux de compression du moteur. La turbine A fonctionne alors en compresseur, la' turbine B en moteur.This chamber (G) can be provided not in the block but in the left front side of the blades A1, A2 and A3, so as to avoid this sweeping time, in which case the burnt gases which it contains will be recycled in the next round with the fresh gas mixture. This room then becomes G1 (Figure 12). The volume of this chamber (G or G1) defines the compression ratio of the engine. The turbine A then operates as a compressor, the 'turbine B as a motor.

La suppression des frottements, le mouvement de rotation parfaite et continue, la très faible inertie du système et sa vitesse de rotation élevée font que le rendement de la machine est très nettement supérieur à celui des machines traditionnelles. De plus, étant donné ltexcentration des chambres de combustion par rapport à l'axe de rotation, le couple moteur devient très intéressant. The elimination of friction, the perfect and continuous rotational movement, the very low inertia of the system and its high rotational speed make the efficiency of the machine much higher than that of traditional machines. In addition, given the offset of the combustion chambers relative to the axis of rotation, the engine torque becomes very advantageous.

La souplesse de fonctionnement de la machine et sa fiabilité sont très grandes, son encombrement et son poids très faibles, sa réalisation simple et peu coûteuse. The flexibility of operation of the machine and its reliability are very great, its size and its weight very low, its simple and inexpensive production.

Claims

1. Rotating machine characterized in that it consists of a

block in which two identical turbines comprising any number of blades rotate at equal speed along perpendicular axes supported by bearings or bearings, the shape of the block, of the turbines and of their blades causing the latter, during rotation, to 'overlap between them by touching without touching each other and delimit between them and the bioc chamber of variable airfoils open towards the outside of the machine by lur.ieres practiced in the alternative closed block;, ent by the passage turbine blades, the number of these lights varying with the chosen use of the machine.

2. Rotating machine according to claim 1 characterized in that the axes of the turbines are linked by an angle gear and a cascade of gears with a 1/1 final ratio.

3. Rotating machine according to claim 1 characterized in that the blades of the turbines constructed in a material with very low coefficient of friction, can drive each other by sliding, which would lead to the elimination of the connection between the axes contained in claim 2 .

4. Rotating machine according to claim 1 characterized in that it can be used as a compressor or a pump.

5. Rotating machine according to claim 1 characterized in that it can be used as a motor turbine powered by steam, compressed air or the like.

6. Rotating machine according to claim 1 characterized in that it can be used as a four-cycle rotary cycle explosion engine

7. Rotating machine according to claim 1 characterized in that it can comprise several perpendicular turbines so as to create operating stages.