FR2846033A1

FR2846033A1 - Machine tournante du type ou pompe de tesla

Info

Publication number: FR2846033A1
Application number: FR0213066A
Authority: FR
Inventors: Yves Ribaud
Original assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Current assignee: Office National dEtudes et de Recherches Aerospatiales ONERA
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-04-23
Anticipated expiration: 2022-10-21
Also published as: FR2846033B1

Abstract

La machine tournante selon l'invention comprend, dans un carter (1), un rotor (2) à plusieurs disques (4, 6) plans, parallèles, espacés, coaxiaux et solidaires en rotation d'un arbre (3) autour de l'axe de rotation (A-A), l'ensemble étant entouré d'une volute externe (11) enroulée en spirale autour de l'axe (A-A), au moins une volute interne (20) enroulée en spirale dans le même sens que la volute externe (11) autour de cet axe (A-A) étant logée dans une cavité centrale (19) correspondante à l'intérieur de l'ensemble des disques (4), et l'extrémité interne (25) de chaque volute interne (20) est en communication, par un canal interne (22) incliné par rapport aux disques (4) du rotor (2), avec l'une des ouvertures d'entrée et de sortie de fluide du carter (1), dont l'autre est à l'extrémité externe de la volute externe (11).Applications aux turbines à fluides compressibles et hydrauliques de faible puissance.

Description

i

" MACHINE TOURNANTE DU TYPE TURBINE OU POMPE DE TESLA "

L'invention concerne une machine tournante à circulation giratoire et 5 radiale de fluide et à rotor dépourvu d'aubage, du type couramment dénommé turbine ou pompe de Tesla, tel que connu par US-1,061,206, et comprenant un carter statorique, présentant au moins une ouverture d'entrée et au moins une ouverture de sortie de fluide, et dans lequel un rotor est monté rotatif autour d'un axe de rotation et comprend un ensemble de plusieurs disques annulaires de io section circulaire, plans, parallèles, espacés axialement les uns des autres, coaxiaux et solidaires en rotation d'un arbre autour dudit axe de rotation, ledit ensemble de disques étant entouré par une volute externe enroulée en spirale dans un sens autour dudit axe de rotation, et dont une extrémité externe

constitue une ouverture d'entrée ou de sortie de fluide dans le carter.

Des perfectionnements aux turbines et pompes de Tesla ont été proposés,

notamment dans US-3,999,377 et DE 44 16 560.

Une turbine de Tesla, qui est une turbine radiale centripète, est une machine possédant, tout comme les turbines à aubes, un rotor tournant au régime nominal à vitesse constante sous l'action d'un fluide, liquide ou gaz, qui 20 se détend en traversant le rotor. Le fluide de travail, après mise en giration et vitesse dans la volute externe au rotor et entourant celui-ci, communique à ce dernier, par l'intermédiaire des parois mobiles du rotor, constituées par les parois latérales des disques de l'ensemble, un couple, et donc une puissance mécanique qui est disponible sur l'arbre de la machine. La différence essentielle 25 entre une turbine de Tesla, qui est bien un générateur d'énergie mécanique, et les turbines à aubes, est que les forces de travail prépondérantes sont, dans la turbine de Tesla, des forces de frottement visqueux ou tangentielles entre fluide et parois mobiles (disques), et non des forces de pression ou normales aux

parois mobiles dans le cas de turbines à aubes.

Dans une turbine de Tesla, le fluide d'entrée, acheminé par la volute externe, est donc mis en giration et en vitesse dans cette volute, radialement externe au rotor, et dans laquelle le fluide subit, grâce à la diminution progressive du rayon des parois actives de la volute, un cheminement centripète vers le rotor de la turbine, au niveau duquel la vitesse d'écoulement du fluide a essentiellement une composante tangentielle et une composante radiale 5 centripète. Des forces perpendiculaires à l'axe de rotation, et donc un couple, sont alors transmis aux disques du rotor, mis en place à un rayon légèrement inférieur au rayon de la volute externe, par le fluide sous l'effet du frottement visqueux, grâce aux propriétés des couches limites. Au niveau de l'échappement en sortie du rotor, c'est-à-dire au niveau de la périphérie radiale interne des i0 disques du rotor, la vitesse d'écoulement du fluide a essentiellement une composante tangentielle et une composante axiale. La transition de la composante radiale centripète à la composante axiale induit de fortes turbulences, nuisibles au rendement de la machine, ce qui en constitue un inconvénient majeur. Cette difficulté, rencontrée sur les turbines de Tesla, se 15 situe entre le rayon interne des disques du rotor et l'axe de rotation, car la reprise sur cet axe d'un écoulement centripète et giratoire, sans dispositif particulier, entraîne des pertes aérodynamiques notables, puisque l'énergie cinétique de la

composante giratoire n'est pas transformée en accroissement de pression.

En effet, le voisinage de l'axe de rotation est une zone critique pour 20 l'écoulement centripète et giratoire, puisque plus le rayon diminue, plus la vitesse du fluide augmente, et plus les pertes aérodynamiques sont importantes. A partir d'un certain rayon, on peut atteindre un nombre de Mach débitant supérieur à l'unité, ce qui entraîne la présence d'ondes de choc. De plus, lorsque le fluide de travail est un gaz dénué de viscosité, à partir d'un certain rayon, la vitesse limite 25 est atteinte et la pression s'annule. En pratique, l'écoulement devient alors fortement turbulent et instable, ce qui engendre une source de bruit et des pertes

aérodynamiques (augmentation de l'entropie).

Dans le cas d'une pompe de Tesla ou pompe à disques, qui est un récepteur d'énergie mécanique, et dont l'architecture est sensiblement la même 30 que celle d'une turbine de Tesla, mais dans laquelle le fluide suit un chemin inverse, c'est-à-dire centrifuge, selon l'état de la technique la pompe comprend, de l'amont vers l'aval, un canal d'alimentation ou d'entrée de fluide, généralement axial ou centripète, qui est suivi d'un coude de révolution conduisant, dans les deux orientations précitées du canal d'entrée, à une entrée radiale du fluide à

l'entrée des disques du rotor, c'est-à-dire au niveau de leur rayon interne.

s Une difficulté importante rencontrée sur une telle pompe de Tesla, qui est une pompe radiale centrifuge, porte sur l'alimentation de son rotor. En effet, en l'absence de précautions particulières, l'écoulement à l'entrée des disques est purement radial centrifuge, alors que les parois des disques du rotor ont essentiellement une vitesse tangentielle marquée. Le frottement entre fluide et 10 parois des disques, dans cette zone d'établissement des couches limites sur ces surfaces en rotation, est donc particulièrement important et conduit à une perte aérodynamique estimée égale à l'énergie cinétique de rotation au niveau de

l'entrée des disques.

Le problème à la base de l'invention est de remédier aux inconvénients 15 précités tant d'une turbine de Tesla que d'une pompe de Tesla.

Le but de l'invention est de proposer une machine tournante du type turbine ou pompe de Tesla, équipée de moyens permettant, en configuration de turbine, d'éviter les phénomènes indésirables se produisant, sur les turbines de Tesla de l'état de la technique, lors de la transition d'un écoulement de fluide 20 centripète et giratoire à un écoulement à vitesse sensiblement axiale, et, en configuration de pompe, d'améliorer l'alimentation du rotor par rapport aux

pompes de Tesla de l'état de la technique.

A cet effet, la machine tournante du type turbine ou pompe de Tesla selon l'invention se caractérise en ce que ledit ensemble de disques délimite au moins 25 une cavité centrale logeant au moins une volute interne enroulée en spirale autour dudit axe de rotation dans le même sens que ladite volute externe, et dont une extrémité interne est en communication par un canal interne, incliné par rapport aux plans radiaux des disques de l'ensemble, avec une ouverture de

sortie ou d'entrée de fluide dans le carter.

En configuration de turbine, on comprend que la ou chaque volute interne est disposée, par rapport à la direction d'écoulement du fluide, en sortie du rotor, et son enroulement en spirale dans le même sens que la volute externe lui permet d'épouser la direction du fluide giratoire et donc d'éviter, dans cette région, les pertes aéro ou hydrodynamiques. De plus, l'inclinaison du canal interne correspondant, qui est dans cette configuration un canal de sortie, par 5 rapport aux plans radiaux des disques de l'ensemble, permet d'organiser l'échappement du fluide par une extraction plus progressive depuis le volume central de la cavité centrale correspondante, à l'intérieur de la volute interne

considérée, vers l'extérieur de la machine.

En configuration de pompe, la ou chaque volute interne, placée en amont io des disques du rotor dans le sens d'écoulement du fluide, améliore considérablement l'alimentation en fluide du rotor, en diminuant les frottements entre le fluide et les parois des disques dans leur zone radiale interne, correspondant à l'entrée des disques, zone dans laquelle la profondeur des couches limites évolue avec le rayon, contrairement à la région plus en aval o 15 les couches limites d'Ekman sont établies et caractérisées par une épaisseur constante, et o les pertes par frottement sont modérées, du fait que la vitesse du fluide est rendue voisine de celle des disques du rotor grâce à la présence de

la ou chaque volute interne en amont de ces disques.

Dans les deux configurations de turbine et de pompe, la machine 20 tournante selon l'invention est avantageusement telle que la ou chaque volute interne est délimitée radialement vers l'intérieur par une paroi active en spirale autour de l'axe de rotation, et ladite volute interne est progressivement convergente, de son extrémité interne à son extrémité externe, o ladite paroi active est la plus proche de la périphérie radiale interne des disques dudit 25 ensemble de disques, et, avantageusement de plus, cette paroi active est enroulée en spirale logarithmique avec un angle de calage de la spirale, par rapport à la direction tangentielle, qui est très faible, de l'ordre de 20 à 30, compte tenu, en particulier, du faible coefficient de débit utilisé en configuration de turbine, et pour assurer un meilleur guidage de l'écoulement de fluide dans les 30 deux configurations, en donnant au fluide une vitesse proche de celle des

disques en configuration de pompe.

De plus, il est avantageux que, simultanément, la volute externe soit délimitée radialement vers l'extérieur par une paroi active en spirale autour de l'axe de rotation, et ladite volute externe est progressivement convergente de son extrémité externe à son extrémité interne, o ladite paroi active est la plus proche 5 de la périphérie radiale externe des disques dudit ensemble de disques, ce qui permet une bonne mise en giration et en vitesse du fluide, en configuration de turbine, et, en configuration de pompe, une bonne récupération du fluide en écoulement giratoire et centrifuge à la sortie des disques, au niveau de leur

périphérie radiale externe.

Dans un mode de réalisation de la machine, de structure simple et économique, les disques dudit ensemble de disques du rotor sont maintenus axialement espacés et solidaires en rotation par des pions sensiblement axiaux de fixation, formant entretoises, supportés par un disque principal, pouvant être à une extrémité axiale dudit ensemble ou entre deux disques dudit ensemble, et 15 lui-même solidaire en rotation dudit arbre de la machine. Dans le même but, il est également avantageux que l'arbre de la machine soit monté et guidé en rotation, par au moins un palier, de préférence du type palier fluide ou à roulement, dans un manchon solidaire d'un premier flasque de carter, sensiblement radial, présentant un épaulement périphérique de positionnement et liaison d'un bord 20 périphérique, en position radiale interne, d'un canal externe de section

transversale en U à concavité tournée radialement vers l'axe de rotation, et dont la face interne définit ladite paroi active de la volute externe, l'autre bord périphérique interne dudit canal externe en U étant positionné par un épaulement périphérique d'un second flasque de carter, sensiblement radial, sur lequel au 25 moins un canal interne correspondant est fixé et positionné.

Dans un mode de réalisation avantageux, car permettant, à encombrement donné, de doubler sensiblement le débit massique du fluide traversant la machine, et donc de doubler sensiblement la puissance, le disque principal est monté sensiblement au milieu de l'ensemble des disques annulaires 30 et délimite, radialement à l'intérieur desdits disques annulaires, deux cavités centrales, situées de part et d'autre dudit disque principal, et dans chacune desquelles est agencée l'une respectivement de deux volutes internes prolongées chacune, à son extrémité interne, par l'un respectivement de deux canaux internes de communication avec deux ouvertures de sortie ou d'entrée de fluide dans le carter, et qui sont situées de part et d'autre du rotor. On peut ainsi 5 adopter une figuration " tangentielle " des canaux internes, constituant des canaux de sortie ou d'échappement, lorsque la machine est agencée en turbine, ou des canaux d'entrée ou d'alimentation, lorsque la machine est agencée en pompe ou compresseur, en dégageant de la place vers l'axe de rotation, ce qui permet le montage d'un arbre traversant axialement la machine. Mais, lorsque io chacun des deux canaux d'entrée d'une machine agencée en pompe (et qui sont disposés de part et d'autre du rotor de la machine) est configuré comme l'un respectivement des deux canaux de sortie ou d'échappement d'une machine agencée en turbine centripète (et également disposés de part et d'autre du rotor), il est de plus nécessaire que chaque canal d'entrée de la pompe délimite une i5 veine fortement convergente dans le sens de l'écoulement du fluide traversant la machine. Afin de remédier à un autre inconvénient d'une machine de ce type, et qui résulte de la présence de fluide entre les disques aux extrémités axiales de l'ensemble de disques du rotor et les parties en regard du carter, o les 20 frottements à vitesses élevées du fluide ainsi emprisonné entre des parties fixes et tournantes sont non négligeables, de sorte que la machine peut être le siège de pertes aérodynamiques conséquentes dans ces régions, il est de plus avantageux qu'au moins un disque annulaire plan et lisse supplémentaire, coaxial aux disques dudit ensemble de disques, soit monté librement rotatif 25 autour de l'axe de rotation, indépendamment dudit ensemble de disques, entre un disque d'une extrémité axiale dudit ensemble et une partie en regard comme

cela est connu par WO 00/75490.

Lorsque la machine tournante selon l'invention est agencée en turbine radiale centripète, la volute externe est une volute d'admission d'un fluide entrant 30 par son extrémité externe, constituant l'ouverture d'entrée de fluide dans le carter, et la ou chaque volute interne est une volute d'échappement prolongée par un canal interne correspondant agencé en canal de sortie présentant une rampe faiblement inclinée sur les plans radiaux des disques dudit ensemble de

disques du rotor.

Dans cette configuration, il est en outre avantageux que ledit canal de 5 sortie soit simultanément faiblement divergent et recourbé autour de l'axe de rotation, sensiblement dans le même sens que lesdites volutes, de sorte à

faciliter l'extraction du fluide.

Dans le même but, il est encore avantageux que la paroi active de la ou chaque volute interne soit enroulée en spirale vers l'intérieur, à rayons io décroissants dans le sens de l'écoulement de fluide, sur un peu plus d'un tour de sorte que l'extrémité interne de la ou chaque volute interne est conformée en canal délimité par le recouvrement en direction circonférentielle de la partie initiale et de la partie finale de ladite paroi active, ce canal d'extrémité interne de la ou chaque volute interne se prolongeant par ledit canal de sortie 15 correspondant, de section transversale sensiblement quadrangulaire, délimité par

deux parois latérales lisses s'étendant entre deux parois transversales lisses dont l'une, la plus proche axialement du disque principal, est ladite rampe faiblement inclinée, agencée en rampe d'extraction du fluide depuis un fond radial plan, délimitant ladite cavité centrale correspondante du côté opposé audit canal de 20 sortie correspondant.

En outre, afin d'éviter des pertes aérodynamiques ou hydrodynamiques dans la région située au fond d'au moins une cavité centrale, il est avantageux qu'un autre disque plan soit monté libre en rotation coaxiale autour dudit axe de rotation, indépendamment dudit ensemble de disques, à l'intérieur de ladite 25 volute interne correspondante et sur le fond de ladite cavité centrale, du côté

axialement opposé audit canal de sortie correspondant. De manière pratique, en particulier lorsque le disque principal est à une extrémité axiale de l'ensemble de disques, le disque libre en rotation peut être solidaire en rotation d'un arbre secondaire, engagé et guidé en rotation par au moins un palier, de préférence à 30 roulement, dans une partie d'extrémité axiale évidée dudit arbre de la machine.

Lorsque la machine tournante selon l'invention est agencée en pompe de Testa ou pompe radiale centrifuge, la ou chaque volute interne est une volute d'admission du fluide entrant dans le carter par ledit canal interne correspondant agencé en canal d'entrée fortement convergent, dans le sens de l'écoulement 5 eVou fortement incliné sur lesdits plans radiaux des disques dudit ensemble, et ladite volute externe est une volute d'échappement dont ladite extrémité externe

constitue ladite ouverture de sortie de fluide.

Pour améliorer l'alimentation du rotor, il est avantageux que ladite paroi active de la ou chaque volute interne soit enroulée en spirale vers l'extérieur, à to rayons croissants dans le sens de l'écoulement de fluide, sur un peu plus d'un tour de sorte que le recouvrement, en direction circonférentielle, de la partie initiale et de la partie finale de ladite paroi active délimite, dans la partie d'extrémité interne de la volute interne considérée, un canal bidimensionnel

fortement convergent dans le sens de l'écoulement.

En outre, dans le cas o la machine comprend une volute interne disposée dans une cavité centrale délimitée d'un côté du disque principal, il est encore avantageux que, simultanément, le raccordement entre une partie d'extrémité interne dudit canal d'entrée, orientée sensiblement axialement et débouchant dans ladite cavité centrale, à l'intérieur de la volute interne, et le canal d'extrémité 20 interne de ladite volute interne soit assuré par au moins une surface gauche non

tournante à (double) concavité tournée vers ledit axe de rotation, dans un plan radial et dans un plan axial (diamétral), et se raccordant à un fond tournant de ladite cavité centrale, ledit fond étant délimité par une surface radiale plane dudit disque principal, à l'extrémité axiale dudit ensemble de disques, du côté opposé 25 audit canal d'entrée.

Dans ce dernier cas, la liaison entre le canal d'entrée et le canal d'extrémité interne ou amont de la volute interne, liaison qui correspond à un changement d'orientation de sensiblement 90 du fluide, s'opère ainsi à faible vitesse à l'aide de cette surface gauche permettant un raccordement très 30 progressif entre la surface du canal d'entrée, par exemple une demi surface

cylindrique, et la surface plane du fond de la cavité interne.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la

description donnée ci-dessous, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation d'une turbine de Tesla et d'un exemple de réalisation d'une pompe de Tesla,

décrites en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en partie en perspective et en partie en coupe d'une turbine de Tesla selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe de la turbine de Tesla de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective du canal de sortie de volute interne 1o de la turbine des figures 1 et 2, - la figure 4 est une vue de face de la turbine des figures 1 à 3, - la figure 5 est une vue en coupe selon V-V de la figure 4, présentant en coupe le canal de sortie de volute interne de la turbine des figures 1 à 4, - la figure 6 est une vue en coupe selon VI-VI de la figure 4, présentant les volutes is interne et externe de la turbine des figures 1 à 4, - la figure 7 est une vue en perspective d'une pompe de Tesla selon la présente invention, - la figure 8 est une vue analogue à la figure 1 pour la pompe de Tesla de la figure 7, - la figure 9 est une vue en coupe selon IX-IX de la figure 7, et - la figure 10 est une vue en partie en coupe et en partie en perspective du canal d'entrée, de la surface gauche et de la volute interne de la pompe de Tesla des figures 7 à 9, et - la figure 11 est une vue schématique en coupe analogue à la figure 2 25 pour une variante de la turbine de Tesla des figures 1 à 6, et dont la structure peut être adaptée pour réaliser une variante de la pompe de Tesla selon les

figures 7 à 10.

La turbine de Tesla des figures 1 à 6 est une turbine radiale centripète comportant un carter, repéré dans son ensemble en 1, dans lequel un rotor 2 est 30 monté en rotation, autour d'un axe de rotation A-A, par un arbre de sortie 3 de la turbine, sur lequel de l'énergie mécanique est disponible, puisque la turbine de

Tesla est un générateur d'énergie mécanique.

Le rotor 2 comprend un ensemble de plusieurs disques secondaires 4 (huit disques 4 dans cet exemple), qui sont identiques les uns aux autres, annulaires 5 de section circulaire, plans, parallèles, coaxiaux autour de l'axe de rotation A-A et maintenus axialement espacés les uns des autres par des pions de fixation 5 (huit dans cet exemple, voir figure 6) régulièrement répartis en direction circonférentielle autour de l'axe A-A, et agencés en entretoises axiales assurant simultanément la solidarisation en rotation des disques 4 les uns avec les autres 1o et avec un disque principal 6, auquel l'ensemble des disques 4 est fixé par ces pions 5. Le disque principal 6 est également un disque circulaire plan, parallèle aux disques 4, centré sur l'axe de rotation A-A et, dans cet exemple, d'une seule

pièce avec l'arbre 3.

Le rotor 2, constitué de l'ensemble des disques 4, des pions 5, du disque i5 principal 6 et de l'arbre 3, est tournant dans le carter 1, autour de l'axe de rotation A-A, par le montage et guidage en rotation de l'arbre 3, coaxial aux disques 4 et 6 autour de l'axe A-A, par un palier 7, pouvant être un palier à roulement ou un palier fluide, dans un manchon 8 du carter statorique 1. Ce manchon 8 à alésage interne cylindrique de section circulaire est solidaire, et dans cet exemple d'une 20 seule pièce, avec un premier flasque 9 radial de carter, ou flasque dé carter 9 inférieur sur les figures 1, 2 et 4, et dont la périphérie radiale externe est aménagée en épaulement périphérique 10. Le disque principal 6, à l'extrémité axiale de l'ensemble de disques 4 qui est du côté de l'arbre 3, ou extrémité axiale inférieure, tourne ainsi dans le carter 1 en regard du flasque de carter inférieur 9. 25 L'ensemble des disques 4 et 6 du rotor est entouré par une volute externe 11 d'alimentation en fluide du rotor 2. Cette volute externe 11 est définie à l'intérieur d'un canal externe 12, de section transversale en " U " couché, de sorte que sa concavité soit tournée radialement vers l'axe de rotation A-A, et qui est enroulé en spirale dans un sens autour de l'axe de rotation A-A, ce canal 30 externe 12 présentant ainsi deux bords périphériques, en position radiale interne par rapport à l'axe A-A, et dont l'un 13, qui est le bord périphérique inférieur sur il les figures 1 et 2, car axialement du côté de l'arbre 3 et du manchon 8, est positionné dans l'épaulement 10 du flasque de carter inférieur 9 et fixé à ce dernier. L'autre bord périphérique interne 14 du canal externe en " U " 12, ou bord périphérique 14 supérieur sur les figures 1 et 2, est positionné dans un 5 épaulement périphérique 15 sur la périphérie radiale externe d'un second flasque radial 16 de carter, ou flasque radial supérieur sur les figures 1 et 2, qui ferme ainsi le carter 1, axialement du côté opposé à l'arbre 1 et au disque principal 6,

c'est-à-dire au-dessus du rotor 2 sur les figures 1 et 2.

La face interne du canal externe en " U " 12 constitue une paroi active 17, 10 qui délimite la volute externe 11 radialement vers l'extérieur, alors que cette volute externe 11 est délimitée, radialement vers l'intérieur et dans sa partie libre, par le bord radial externe des disques 4 et 6 du rotor 2. La figure 6 montre que le canal externe en " V " 12 est enroulé autour de l'axe de rotation A-A de sorte que la paroi active 17 de la volute externe 11 est enroulée en spirale à rayon is progressivement décroissant vers l'intérieur et sur un peu plus d'un tour, de sorte que le recouvrement, en direction circonférentielle, de la partie initiale 17' de cette paroi 17, à l'extrémité externe de la volute externe 11, et de la partie terminale 17" de cette paroi active 17, qui est à proximité du bord périphérique externe des disques 4 et 6, délimite un canal 18 à l'extrémité externe de la volute 20 11, ce canal 18 étant un canal d'entrée d'un fluide moteur, liquide ou gazeux, dans la turbine. La volute externe 11 est ainsi progressivement convergente, de son extrémité externe ou canal d'entrée 18 à son extrémité interne, o la paroi active 17 est la plus proche, par sa partie terminale 17", de la périphérie radiale

externe des disques 4 et 6 du rotor 2.

Dans cette turbine de Tesla, la volute externe 11 est une volute d'admission du fluide, entrant par le canal 18 à son extrémité externe, qui constitue un canal d'ouverture d'entrée sensiblement tangentiel du fluide dans le

carter 1.

Une cavité centrale 19 est délimitée radialement à l'intérieur de l'ensemble 30 des disques 4, et cette cavité 19 loge une volute interne 20, qui est enroulée en spirale autour de l'axe de rotation A-A dans le même sens que la volute externe 11 (voir figure 6). Cette volute interne 20 est délimitée, radialement vers l'extérieur, et dans sa partie libre, par la périphérie radiale interne des disques 4 et 6 du rotor 2, et, radialement vers l'intérieur, par une paroi active 21 enroulée en spirale logarithmique autour de l'axe de rotation A-A, avec un angle de calage 5 de la spirale, par rapport à la direction tangentielle locale, qui est très faible, c'està-dire de l'ordre de 2 à 30. La paroi active 21 de la volute interne 20 est fixée à la face interne (tournée vers l'intérieur du carter 1) du flasque de carter supérieur 16, et s'étend, en direction axiale, jusqu'à proximité immédiate de la face interne (tournée vers l'intérieur du carter 1) du disque principal 6. Cette paroi active 21 io est enroulée en spirale vers l'intérieur, à rayon décroissant dans le sens de l'écoulement du fluide qui sort d'entre les disques 4 et 6 à leur périphérie radiale interne, de sorte que la volute interne 20 est progressivement divergente de son extrémité externe, o la paroi active 21 est la plus proche, par sa partie initiale 21', de la périphérie radiale interne des disques 4 et 6 du rotor 2, à son extrémité 15 interne, qui se trouve en communication avec un canal interne 22 ou canal de

sortie de la volute interne 20, ce canal de sortie 22 étant fixé sur la face externe du flasque de carter supérieur 16, sur lequel le canal 22 est positionné par un épaulement 23. Ce canal de sortie 22, représenté schématiquement sur la figure 3, se termine par une ouverture 24, constituant l'ouverture de sortie du fluide vers 20 l'extérieur de la turbine.

La paroi active 21 de la volute interne 20 est enroulée, comme représenté sur la figure 6, sur plus d'un tour, de sorte qu'après un tour, le recouvrement en direction circonférentielle entre la partie initiale 21' de cette paroi et une partie terminale 21", délimite une extrémité interne de la volute 20 conformée en canal 25 25, se prolongeant dans le canal de sortie 22 par un conduit d'extraction de fluide formé, comme représenté sur les figures 1 à 6, par un conduit de section transversale rectangulaire, délimité par deux parois latérales lisses 26 et 27 (voir figure 3), qui s'étendent entre deux parois transversales lisses 28 et 29, dont l'une 28, la plus proche axialement de la volute interne 20 et du disque principal 30 6, est aménagée en rampe faiblement inclinée sur les plans radiaux des disques 4, en induisant une faible composante axiale pour l'extraction du fluide depuis le fond radial plan de la cavitécentrale 19, du côté opposé au canal de sortie 22, ce fond étant donc délimité sur la face interne du disque principal 6. Les figures 1, 3 et 5 montrent de plus que le canal de sortie 22, et donc le conduit d'extraction dans le prolongement du canal d'extrémité interne 25 de la volute interne 20, sont 5 simultanément recourbés autour de l'axe de rotation A-A, dans le même sens que les deux volutes externe 11 et interne 20, et faiblement divergents, dans le sens d'écoulement du fluide, c'est-à-dire du canal d'extrémité interne 25 de la volute 20 vers l'ouverture de sortie 24 à l'extrémité du canal de sortie 22. Par faiblement divergent, il faut comprendre que le cône équivalent de ce conduit io d'extraction a un angle au sommet de quelques degrés. Cette caractéristique permet d'éviter les décollements du fluide des parois latérales 26 et 27, de la

paroi transversale 29 et de la rampe 28.

Dans cette turbine, la volute interne 20 est une volute d'échappement prolongée, au niveau de son canal d'extrémité interne 25, par le conduit interne 15 du canal de sortie 22 présentant la rampe 28 faiblement inclinée sur les plans

radiaux des disques 4 et 6 du rotor 2.

Comme représenté sur les figures 1, 2 et 6, à l'intérieur de la volute interne , un autre disque circulaire 30, plan et lisse, est monté en rotation coaxiale autour de l'axe A-A sur le fond de la cavité centrale 19, et peut tourner librement, 20 c'est-à-dire indépendamment du rotor 2. Ceci est obtenu en rendant ce disque 30

solidaire en rotation d'un arbre secondaire 31, coaxial à l'arbre 3, et engagé et monté libre en rotation à l'intérieur d'un évidement 32 à l'extrémité supérieure de l'arbre 3. L'arbre 31 est, par exemple, engagé et solidarisé dans la cage interne d'un palier à roulement 33, dont la cage externe est engagée et solidarisée dans 25 un alésage cylindrique de l'évidement 32 de l'arbre 3.

En fonctionnement, le fluide entrant par le canal 18 de l'extrémité externe de la volute externe 11 est mis en vitesse et en rotation par cette volute 11 et parvient à l'entrée du rotor 2, c'est-à-dire à la périphérie radiale externe des disques 4 et 6, avec une vitesse d'écoulement ayant une composante 30 tangentielle et une composante radiale centripète. Le fluide s'écoule entre les disques 4 et 6 du rotor 2, qui est mis en rotation par le frottement entre le fluide et ces disques, de sorte qu'un couple est transmis au rotor 2. A la sortie du rotor, c'est-à-dire au niveau de la périphérie radiale interne des disques 4 et 6, le fluide est canalisé dans la volute interne 20, orientée dans la direction d'écoulement du fluide, et guidé par la paroi active 21 jusqu'au canal d'extrémité interne ou aval 25 5 de cette volute 20, d'o le fluide est extrait de manière progressive et favorable par le canal de sortie 22, grâce à sa rampe 28 faiblement inclinée sur les disques 4-6 du rotor 2. On évite ainsi les pertes hydro ou aérodynamiques tant dans la volute interne 20, du fait qu'elle est orientée dans la direction du fluide sortant du rotor 2, que dans le canal d'extémité aval 25 et le conduit du canal de sortie 22, io également coudé dans le même sens que la volute interne 20, faiblement

divergent et faiblement incliné par rapport aux disques 4 et 6.

De plus, la libre rotation du disque plan 30 sur le fond de la cavité centrale 19 permet de diminuer les pertes hydrodynamiques ou aérodynamiques, du fait que cette cavité centrale 19 peut être parcourue par un fluide en mouvement 15 giratoire avec une vitesse différente de la vitesse de rotation du disque principal 6

avec le rotor 2.

Dans le même but, un disque annulaire plan et lisse, coaxial aux disques 4 et 6, peut être monté libre en rotation autour de l'axe A-A en étant disposé entre le disque principal 6 et le flasque de carter inférieur 9, et/ou entre le disque 20 secondaire 4 à l'extrémité axiale supérieure (sur les figures) du rotor 2 et le flasque de carter supérieur 16, pour éviter les pertes hydrodynamiques et aérodynamiques conséquentes pouvant être causées, dans ces zones, par la présence de fluide entre les flasques de carter 9 et 16 et les disques adjacents respectivement 6 ou 4 à l'extrémité axiale supérieure du rotor 2. De tels disques 25 annulaires plans et lisses supplémentaires, coaxiaux aux disques du rotor 2, et montés librement rotatifs autour de l'axe de rotation A-A, indépendamment du rotor 2, entre un disque 4 ou 6 d'une extrémité axiale du rotor 2 et une partie en regard du carter 1, sont connus et ont déjà été proposés notamment dans WO 00/75490 (voir les disques rotatifs 40 sur la figure 2 de cette demande de brevet). 30 De tels disques librement rotatifs n'ont pas été représentés sur les figures de la

présente demande, afin de ne pas les surcharger.

La variante de la turbine de Tesla selon l'invention, représentée sur la figure 11, ne se distingue essentiellement de la turbine décrite cidessus en référence aux figures 1 à 6 que par l'agencement du rotor 2, induisant la présence de deux cavités centrales, dans chacune desquelles est aménagée 5 l'une respectivement de deux volutes internes identiques l'une à l'autre et à la volute 20 de l'exemple des figures 1 à 6, et chacune en communication avec l'extérieur du carter 1 par l'un respectivement de deux canaux internes tels que le canal interne 22 de l'exemple des figures 1 à 6, et qui sont situés de part et d'autre du rotor 2, de sorte que les mêmes références numériques sont utilisées io pour désigner des éléments identiques ou analogues à ceux de la turbine des

figures 1 à 6.

Plus précisément, sur la figure 11, le disque principal 6 est monté axialement au milieu de l'ensemble des disques secondaires annulaires 4, qui restent solidarisés en rotation au disque principal 6, lui-même solidaire en l< rotation de l'arbre de rotation 3 de la turbine, par des pions de fixation-entretoises 5. Ainsi, deux cavités centrales 19a et 19b sont délimitées radialement à l'intérieur des disques secondaires 4 (dont quatre sont disposés au-dessus et quatre au-dessous du disque principal 6 sur la figure 11), et de part et d'autre du disque principal 6. Dans chacune des cavités centrales 19a et 19b, l'une 20 respectivement de deux volutes internes 20a et 20b, identiques l'une à l'autre et à la volute interne 20 de l'exemple des figures 1 à 6, est aménagée par la disposition, dans cette cavité centrale 19a ou 19b, de l'une respectivement de deux parois actives 21 a et 21 b, identiques l'une à l'autre et à la paroi active 21 de l'exemple précédent, c'est-à-dire enroulées en spirale autour de l'axe de rotation 25 A-A, dans le même sens que la paroi active 17 de la volute externe 11, analogue à celle de l'exemple précédent, et en particulier délimitée par un canal externe en " U " 12, dont les bords sont fixés aux bords radiaux externes des deux flasques radiaux 9 et 16 formant le carter 1 avec le canal externe 12, l'un 9 des flasques étant, comme dans l'exemple précédent, solidaire d'un manchon 8 axial dans 30 lequel l'arbre rotatif 3 de la machine est monté et guidé en rotation par un palier 7

pour le montage et guidage en rotation de l'ensemble du rotor 2.

Comme pour la volute interne 20 de l'exemple de turbine des figures 1 à 6, chacune des volutes internes 20a et 20b de la turbine de la figure 11 se prolonge, à son extrémité interne 25a ou 25b, par l'un respectivement de deux canaux internes 22a et 22b, réalisés comme le canal interne 22 de l'exemple des figures 5 1 à 6, et donc constituant un canal d'échappement communiquant avec une ouverture de sortie du fluide à l'extérieur du carter 1. Sur la figure 11, les deux canaux de sortie 22a et 22b sont symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan radial (perpendiculaire à l'axe A-A) passant au milieu de la machine, de sorte que les deux échappements de la turbine, situés de part et d'autre du rotor 2, 10 présentent une forte composante tangentielle (car enroulés partiellement autour de l'axe A-A) et une faible composante axiale, du fait de l'extraction du fluide assurée à partir de l'extrémité interne 25a ou 25b de chaque volute interne 20a ou 20b grâce à une rampe faiblement inclinée sur les plans radiaux des disques 4 et 6 de l'ensemble, cette rampe inclinée étant formée, comme dans l'exemple 15 précédent, par celle des deux parois transversales délimitant le canal de sortie 22a ou 22b et qui est la plus proche du disque principal 6. Cet échappement double de la turbine, s'opérant de part et d'autre de son rotor 2, et avec une configuration sensiblement " tangentielle " de chaque canal de sortie 22a ou 22b, permet, d'une part, de dégager de la place vers l'axe de rotation A-A, de 20 sorte que l'arbre 3 peut être traversant, et, d'autre part, de doubler sensiblement le débit massique du fluide traversant la machine, et donc de doubler la puissance, à encombrement transversal donné, par le fait de disposer, sur chacun des côtés du disque central 6, le même nombre de disques secondaires

4 que dans l'exemple des figures 1 à 6.

La pompe de Tesla ou pompe à disques des figures 7 à 10 est une pompe radiale centrifuge à rotor sans aubage, dont l'architecture est très voisine de celle de la turbine de Tesla précédemment décrite en référence aux figures 1 à 6, en particulier au niveau du carter, du rotor, de la volute externe et de la volute interne, au moins pour ce qui concerne la disposition et la structure générale de 30 cette dernière, de sorte que les mêmes références numériques que sur les figures 1 à 6 sont utilisées sur les figures 7 à 10 pour repérer des éléments identiques ou analogues. Mais, dans la pompe de Tesla, le fluide suit un chemin inverse de celui suivi dans la turbine de Tesla, c'est-à-dire une trajectoire qui est giratoire de sens opposé et radiale centrifuge, dans la volute interne 20 qui est une volute d'admission, à la traversée du rotor 2, et dans la volute externe 11, qui est une volute d'échappement. Dans la pompe de Tesla, l'arbre 3 du rotor 2, essentiellement de même structure que dans l'exemple de la turbine, est un arbre moteur qui entraîne le disque principal 6 en rotation coaxiale autour de l'axe A-A, ce disque 6 étant luimême relié et solidarisé en rotation, par les pions de fixation ou entretoises io axiales 5, aux disques secondaires 4, parallèles, plans, maintenus axialement espacés et annulaires de section circulaire et coaxiaux autour de l'axe de rotation A-A. L'arbre moteur 3 tourne, comme précédemment, dans le palier 7 monté dans le manchon 8 solidaire du flasque radial de carter statorique inférieur 9, le carter 1 étant complété, comme précédemment, par un flasque radial de carter 15 supérieur 16 et un canal externe en " U " 12, qui définit la volute externe 11 dont la paroi active 17 est enroulée en spirale autour de l'axe de rotation A-A, comme

dans la turbine.

Au voisinage du disque principal 6 et du disque secondaire 4 à l'extrémité

axiale opposée (donc supérieure sur les figures 8 et 9) du rotor 2, les flasques 20 radiaux de carter 9 et 16 délimitent la veine fluide en aval et en amont du rotor 2.

Dans cette pompe, la volute interne 20, logée dans la cavité centrale délimitée radialement à l'intérieur de l'ensemble des disques annulaires 4, et délimitée, comme précédemment décrit pour la turbine, entre la périphérie radiale interne de ces disques 4 et la paroi active 21 enroulée en spirale logarithmique 25 dans le même sens que la volute externe 11 et avec un très faible angle de calage autour de l'axe A-A, est une volute d'admission du fluide entrant dans le carter 1 par un canal 34, agencé en canal d'entrée fortement incliné sur les plans radiaux des disques 4 et 6 du rotor 2, et la volute externe 11 de cette pompe est une volute d'échappement, dont le canal 18 d'extrémité externe, délimité comme 30 précédemment par un recouvrement, en direction circonférentielle, entre la partie initiale et la partie terminale de la paroi active 17 délimitant la volute externe 11 radialement vers l'extérieur, constitue, dans le cas de la pompe, une ouverture de

sortie ou canal d'extraction du fluide vers l'extérieur de cette pompe.

Cette volute externe d'échappement 11 récupère, radialement à l'extérieur du rotor 2, le fluide issu d'entre les disques 4 et 6 avec un mouvement giratoire à 5 caractère centrifuge, cette volute 11 étant tout d'abord constituée, dans sa partie

libre, par le volume compris entre la périphérie radiale externe des disques 4 et 6 du rotor 2 et la paroi active 17, délimitée sur la face interne du canal externe en " U " 12, et présentant une forme spiralée s'enroulant vers l'extérieur et sur un tour autour de l'axe de rotation AA, avant de former, par recouvrement en io direction circonférentielle, le canal 18 d'extraction du fluide.

La pompe de Tesla se distingue de la turbine de Tesla précédemment décrite essentiellement par les moyens d'alimentation du rotor, en particulier les moyens d'amenée du fluide à pomper dans la cavité centrale, à l'intérieur de la volute interne 20, et par les moyens de transition entre la partie centrale 36 de la is cavité centrale ainsi alimentée et l'entrée, à l'extrémité intérieure, de la volute

interne 20.

La paroi active 21 de cette volute interne 20, qui guide l'écoulement dans la partie libre de la volute 20, en amont des disques 4 et 6 du rotor 2, a la forme précédemment décrite d'une spirale logarithmique enroulée vers l'extérieur, à 20 rayon croissant dans le sens de l'écoulement du fluide, et sur un peu plus d'un tour, de sorte à obtenir un recouvrement, en direction circonférentielle, entre une partie initiale et une partie terminale de cette paroi 21, pour délimiter un canal bidimensionnel 35 dans la partie d'extrémité interne ou amont de la volute interne 20 (voir figure 10). Ce canal 35, très court dans le sens de l'écoulement du fluide, 25 est donc très convergent dans ce sens, et est alimenté en fluide depuis la partie centrale 36 de la cavité centrale, elle-même alimentée, vers l'amont, par le canal

d'entrée 34 fortement incliné sur les plans radiaux des disques 4 et 6 du rotor 2.

Dans cet exemple, le canal d'entrée 34 est un canal cylindrique de section circulaire et coudé, dont une partie d'extrémité externe 37, constituant l'entrée de 30 fluide vers la pompe, est orientée radialement et dont une partie d'extrémité interne 38, entourée d'une collerette 39 de positionnement et fixation du canal 34 sur un épaulement périphérique central 40 du flasque de carter supérieur 16, débouche axialement dans une ouverture centrale de ce flasque de carter 16, et donc dans la partie centrale 36 de la cavité centrale. Le canal d'alimentation 34, qui peut être de grande section transversale, est ainsi connecté perpendiculairement au flasque de carter supérieur 16 de la pompe. Le raccordement entre la partie d'extrémité interne 38 de ce canal d'entrée 34 et le canal convergent 35 d'extrémité interne de la volute interne 20, qui correspond à un changement d'orientation de 900 du fluide, est assuré par une surface gauche 41 (voir figures 8 à 10), qui présente une double concavité (dans 10 un plan radial, perpendiculaire à l'axe A-A de rotation, et dans un plan diamétral passant par cet axe A-A) tournée vers l'axe A-A, de sorte à effectuer un raccordement très progressif entre une moitié de la surface cylindrique du conduit interne de la partie d'extrémité interne 38 du canal d'entrée 34 et la surface radiale plane 42, qui constitue le fond de la partie centrale 36 de la cavité 15 centrale, et qui est délimitée sur le centre de la face interne (vers l'intérieur du carter 1) du disque principal 2. De ce fait, ce fond 42 radial plan est un fond tournant avec le rotor 2, sous la surface gauche 41 et la paroi active 21, qui se raccorde à cette surface gauche 41 au niveau du canal bidimensionnel 35 à l'extrémité amont de la volute interne 20. On assure ainsi un changement 20 d'orientation du fluide de sensiblement 900 à faible vitesse, grâce à la surface

gauche 41, puis, grâce au canal d'extrémité amont 35 très convergent de la volute 20, qui reste convergente jusqu'à son extrémité aval, à proximité immédiate de la périphérie radiale interne des disques 4 et 6 du rotor 2, le fluide pompé est mis en vitesse avec une vitesse et une orientation qui sont très 25 voisines de celles des disques 4 et 6 du rotor 2 entraîné en rotation par l'arbre 3.

On minimise ainsi les frottements, de sorte que le rendement de la pompe est amélioré. Une première variante de pompe de Tesla ou compresseur de Tesla peut être réalisée en adaptant la structure précédemment décrite en référence aux 30 figures 1 à 6. Dans ce cas, le canal d'entrée tel que 34 dans l'exemple de pompe des figures 7 à 10 est configuré comme le canal d'échappement 22 de la turbine centripète des figures 1 à 6, mais avec une veine fortement convergente dans le sens de l'écoulement du fluide. Dans une seconde variante de pompe ou compresseur de Tesla, on adapte la structure décrite en référence à la figure 11, en faisant de chacun des deux canaux internes 22a et 22b un canal d'entrée ou 5 d'alimentation fortement convergent de la pompe ou du compresseur. On obtient ainsi une configuration sensiblement " tangentielle " des canaux d'entrée, qui

sont doublés et disposés de part et d'autre du rotor 2.

Cette structure de pompe ou de compresseur à double entrée procure les deux mêmes avantages que la turbine à double échappement, à savoir un io dégagement de place vers l'axe A-A, de sorte que l'arbre 3 peut être traversant, et une augmentation de la puissance, à encombrement transversal donné, si l'on augmente le nombre des disques secondaires 4 installés de part et d'autre du

disque principal 6.

De plus, dans les pompes de Tesla comme dans les turbines i5 précédemment décrites, l'utilisation de disques supplémentaires, annulaires de section circulaire, plans et lisses, coaxiaux autour de l'axe de rotation A-A et librement tournants, disposés entre les flasques de carter et les disques extrêmes du rotor 2, permet de minimiser davantage encore les pertes hydro ou

aérodynamiques dans ces cavités délimitées entre le stator 1 et le rotor 2.

Le domaine d'apSplication visé par l'invention concerne essentiellement les turbines, compresseurs et pompes à fluides compressibles et hydrauliques de faible puissance, et en particulier les microturbines à gaz du type dit " MEMS " (Micro Electro Mechanical Systems), notamment du type de celles utilisables pour la propulsion d'aéronefs sans pilote, tels que les drones ou microdrones, 25 ainsi que celles couplées à un microgénérateur électrique et destinées à

l'alimentation électrique des systèmes portables. Les pompes et turbines de Tesla selon l'invention procurent, en particulier, une amélioration du rendement, par rapport à celles de l'état de la technique, et peuvent être réalisées par l'utilisation de techniques d'usinage bi-dimensionnel sur Si et SiC, telles que 30 celles mises en oeuvre pour réaliser des microsystèmes électromécaniques.

Claims

REVENDICATIONS

1. Machine tournante à circulation giratoire et radiale de fluide et à rotor (2) 5 dépourvu d'aubage, du type turbine ou pompe dite " de Tesla ", comprenant un carter statorique (1), présentant au moins une ouverture d'entrée (18, 37) et au moins une ouverture de sortie (24, 18) de fluide, et dans lequel un rotor (2) est monté rotatif autour d'un axe de rotation (A-A) et comprend un ensemble de plusieurs disques (4) annulaires de section circulaire, plans, 10 parallèles, espacés axialement les uns des autres, coaxiaux et solidaires en rotation d'un arbre (3) autour dudit axe de rotation (A-A), ledit ensemble de disques (4) étant entouré par une volute externe (11) enroulée en spirale dans un sens autour dudit axe de rotation (A-A), et dont une extrémité externe (18) constitue une ouverture d'entrée ou de sortie de fluide dans le carter (1), 15 caractérisée en ce que ledit ensemble de disques (4) délimite au moins une cavité centrale (19) logeant au moins une volute interne (20) enroulée en spirale autour dudit axe de rotation (A-A) dans le même sens que ladite volute externe (11), et dont une extrémité interne (25, 35) est en communication par un canal interne (22, 34), incliné par rapport aux plans radiaux des disques (4) 20 de l'ensemble, avec une ouverture (37, 24) de sortie ou d'entrée de fluide

dans le carter (1).

2. Machine tournante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la ou chaque volute interne (20) est délimitée radialement vers l'intérieur par une paroi active (21) en spirale autour de l'axe de rotation (A-A), et ladite volute 25 interne (20) est progressivement convergente, de son extrémité interne (25, ) à son extrémité externe, o ladite paroi active (21) est la plus proche de la

périphérie radiale interne des disques (4) dudit ensemble de disques.

3. Machine tournante selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite paroi active (21) est enroulée en spirale logarithmique avec un angle de 30 calage de la spirale, par rapport à la direction tangentielle, qui est très faible,

de l'ordre de 20 à 3 .

4. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite volute externe (11) est délimitée radialement vers l'extérieur par une paroi active (17) en spirale autour de l'axe de rotation (A-A), et ladite volute externe (11) est progressivement convergente de son extrémité 5 externe (18) à son extrémité interne, o ladite paroi active (17) est la plus proche

de la périphérie radiale externe des disques (4) dudit ensemble de disques.

5. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les disques (4) dudit ensemble sont maintenus axialement espacés et solidaires en rotation par des pions (5) sensiblement axiaux de io fixation, formant entretoises, supportés par un disque principal (6), lui-même

solidaire en rotation dudit arbre (3) de la machine.

6. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit disque principal (6) est monté sensiblement au milieu de l'ensemble des disques annulaires (4) et délimite, radialement à l'intérieur des 15 disques annulaires (4), deux cavités centrales (19a, 19b), situées de part et

d'autre dudit disque principal (6), et dans chacune desquelles est agencée l'une respectivement de deux volutes internes (20a, 20b) prolongées chacune, à son extrémité interne (25a, 25b), par l'un respectivement de deux canaux internes (22a, 22b) de communication avec deux ouvertures de sortie ou d'entrée de 20 fluide dans le carter (1), et qui sont situées de part et d'autre dudit rotor (2).

7. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ledit arbre (3) est monté et guidé en rotation, par au moins un palier (7), de préférence du type palier fluide ou à roulement, dans un manchon (8) solidaire d'un premier flasque (9) de carter, sensiblement radial, 25 présentant un épaulement périphérique (10) de positionnement et liaison d'un

bord périphérique (13), en position radiale interne, d'un canal externe (12) de section transversale en " U " à concavité tournée radialement vers l'axe de rotation (A-A), et dont la face interne définit ladite paroi active (17) de la volute externe (11), l'autre bord périphérique interne (14) dudit canal externe en " U " 30 (12) étant positionné par un épaulement périphérique (15) d'un second flasque (16) de carter, sensiblement radial, sur lequel au moins un canal (22, 34) correspondant, communiquant avec une ouverture du carter (1) est fixé et positionné.

8. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'au moins un disque annulaire plan et lisse supplémentaire, 5 coaxial aux disques (4) dudit ensemble de disques, est monté librement rotatif

autour de l'axe de rotation (A-A), indépendamment dudit ensemble de disques (4), entre un disque (4, 6) d'une extrémité axiale dudit ensemble et une partie

(16, 9) en regard du carter (1).

9. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, io caractérisée en ce qu'elle est agencée en turbine radiale centripète, dans

laquelle ladite volute externe (11) est une volute d'admission d'un fluide entrant par son extrémité externe constituant l'ouverture d'entrée (18) de fluide dans le carter (1), et la ou chaque volute interne (20) est une volute d'échappement prolongée par un canal interne correspondant agencé en canal de sortie (22) 15 présentant une rampe (28) faiblement inclinée sur les plans radiaux des disques

(4) dudit ensemble.

10. Machine tournante selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit canal de sortie (22) est simultanément faiblement divergent et recourbé autour de l'axe de rotation (A-A), sensiblement dans le même sens que lesdites volutes (11, 20 20).

11. Machine tournante selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que la paroi active (21) de la ou chaque volute interne (20) est enroulée en spirale vers l'intérieur, à rayons décroissants dans le sens de l'écoulement de fluide, sur un peu plus d'un tour de sorte que l'extrémité interne de la ou chaque 25 volute interne (20) est conformée en canal (25) délimité par le recouvrement en

direction circonférentielle de la partie initiale (21') et de la partie finale (21") de ladite paroi active (21), ledit canal (25) d'extrémité interne de la ou chaque volute interne (20) se prolongeant par ledit canal de sortie (22) correspondant, de section transversale sensiblement quadrangulaire, délimité par deux parois 30 latérales lisses (26, 27) s'étendant entre deux parois transversales lisses (28, 29) dont l'une, la plus proche axialement du disque principal (6) est ladite rampe (28) faiblement inclinée, agencée en rampe d'extraction du fluide depuis un fond radial plan, délimitant ladite cavité centrale (19) correspondante du côté opposé

audit canal de sortie (22) correspondant.

12. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, 5 caractérisée en ce qu'un autre disque (30) plan est monté libre en rotation

coaxiale autour dudit axe de rotation (A-A),indépendamment dudit ensemble de disques (4), à l'intérieur d'au moins une volute interne (20) et sur le fond de ladite cavité centrale (19) correspondante, du côté axialement opposé audit canal de

sortie (22) correspondant.

1o

13. Machine tournante selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit disque (30) libre en rotation est solidaire en rotation d'un arbre secondaire (31), engagé et guidé en rotation par au moins un palier (33), de préférence à roulement, dans une partie (32) d'extrémité axiale évidée dudit arbre (3) de la machine.

14. Machine tournante selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,

caractérisée en ce qu'elle est agencée en pompe radiale centrifuge, dans laquelle la ou chaque volute interne (20) est une volute d'admission du fluide entrant dans le carter (1) par ledit canal interne correspondant, agencé en canal d'entrée (34) fortement convergent dans le sens de l'écoulement et/ou fortement 20 incliné sur lesdits plans radiaux des disques (4) dudit ensemble, et dont ladite volute externe (11) est une volute d'échappement dont ladite extrémité externe

(18) constitue ladite ouverture de sortie de fluide.

15. Machine tournante selon la revendication 14, caractérisée en ce que ladite paroi active (21) de la ou chaque volute interne (20) est enroulée en spirale vers 25 l'extérieur, à rayons croissants dans le sens de l'écoulement de fluide, sur un peu plus d'un tour de sorte que le recouvrement, en direction circonférentielle, de la partie initiale et de la partie finale de ladite paroi active (21) délimite, dans la partie d'extrémité interne de ladite volute interne (20), un canal bidimensionnel

(35) fortement convergent dans le sens de l'écoulement.

16. Machine tournante selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comprend une volute interne (20) disposée dans une cavité centrale (19), délimitée d'un côté dudit disque principal (6), et le raccordement entre une partie d'extrémité interne (38) dudit canal d'entrée (34), orientée sensiblement axialement et débouchant dans ladite cavité centrale (19), à l'intérieur (36) de la volute interne (20), et ledit canal d'extrémité interne (35) de ladite volute interne 5 (20) est assuré par au moins une surface gauche (41) non tournante à (double)

concavité tournée vers ledit axe de rotation (A-A), dans un plan radial et dans un plan axial (diamétral), et se raccordant à un fond tournant (42) de ladite cavité interne (19), ledit fond (42) étant délimité par une surface radiale plane dudit disque principal (6) à l'extrémité axiale dudit ensemble de disques (4), du côté io opposé audit canal d'entrée (34) .