FR3057608A1 - VARIABLE VOLUME TURBINE AND THERMOMECHANICAL ENERGY CONVERSION SYSTEM INCORPORATING IT - Google Patents
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Abstract
La turbine selon l'invention comprend une volute fixe (7F) et une volute mobile (7M) ayant des parois spiroïdales imbriquées l'une dans l'autre, la volute mobile étant apte à accomplir un mouvement rotatif orbital relativement à un axe central (AA) de la volute fixe, et une chambre de fluide (7V) formée par un volume disponible entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile. Conformément à l'invention, la turbine comprend un variateur de volume à actionnement mécanique (72) apte à modifier un volume utile de la chambre de fluide par un déplacement axial (d) d'une semelle de réduction de volume de chambre (720) qui est logée entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile.The turbine according to the invention comprises a fixed volute (7F) and a moving volute (7M) having spiral walls interleaved one inside the other, the mobile scroll being able to perform a rotary orbital movement relative to a central axis ( AA) of the fixed volute, and a fluid chamber (7V) formed by a volume available between the spiral walls of the fixed and mobile scrolls. According to the invention, the turbine comprises a mechanically actuated volume variator (72) able to modify a useful volume of the fluid chamber by an axial displacement (d) of a chamber volume reduction soleplate (720) which is housed between the spiral walls of the fixed and mobile scrolls.
Description
Titulaire(s) : PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.Holder (s): PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA Société anonyme.
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TURBINE A VOLUME VARIABLE ET SYSTEME DE CONVERSION D'ENERGIE THERMOMECANIQUE L'INCORPORANT.VARIABLE VOLUME TURBINE AND THERMOMECHANICAL ENERGY CONVERSION SYSTEM INCORPORATING THE SAME.
FR 3 057 608 - A1 tüy) La turbine selon l'invention comprend une volute fixe (7F) et une volute mobile (7M) ayant des parois spiroïdales imbriquées l'une dans l'autre, la volute mobile étant apte à accomplir un mouvement rotatif orbital relativement à un axe central (AA) de la volute fixe, et une chambre de fluide (7V) formée par un volume disponible entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile. Conformément à l'invention, la turbine comprend un variateur de volume à actionnement mécanique (72) apte à modifier un volume utile de la chambre de fluide par un déplacement axial (d) d'une semelle de réduction de volume de chambre (720) qui est logée entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile.FR 3 057 608 - A1 tüy) The turbine according to the invention comprises a fixed volute (7F) and a mobile volute (7M) having spiral walls nested one inside the other, the mobile volute being able to perform a movement rotary orbital relative to a central axis (AA) of the fixed scroll, and a fluid chamber (7V) formed by an available volume between the spiral walls of the fixed and movable scrolls. According to the invention, the turbine comprises a mechanically actuated volume variator (72) capable of modifying a useful volume of the fluid chamber by an axial movement (d) of a chamber volume reduction soleplate (720) which is housed between the spiral walls of the fixed and mobile scrolls.
TURBINE A VOLUME VARIABLE ET SYSTEME DE CONVERSION D’ENERGIE THERMOMECANIQUE L’INCORPORANT [001] L'invention concerne une turbine spiro-orbitale, dite turbine scroll, à volume variable. L’invention concerne aussi un système de conversion d’énergie thermomécanique équipé d’une telle turbine scroll fonctionnant en mode expanseur, notamment pour la récupération de l’énergie thermique des gaz d’échappement d’un moteur thermique d’un moyen de transport de toute nature, tel que terrestre, ferroviaire, maritime et aérien.TURBINE WITH VARIABLE VOLUME AND THERMOMECHANICAL ENERGY CONVERSION SYSTEM INCORPORATING THE SAME [001] The invention relates to a spiro-orbital turbine, called scroll scroll turbine, with variable volume. The invention also relates to a thermomechanical energy conversion system equipped with such a scroll turbine operating in expander mode, in particular for the recovery of thermal energy from the exhaust gases of a heat engine of a means of transport. of any kind, such as land, rail, sea and air.
[002] Dans un moyen de transport à moteur thermique, une grande partie de l’énergie du carburant est perdue sous forme de chaleur dissipée. Ainsi, dans un moteur thermique, l’énergie du carburant perdue sous forme de chaleur est de l’ordre de 53%. La chaleur perdue d’un moteur thermique peut partiellement être récupérée et convertie en énergie hydraulique, mécanique ou électrique grâce à l’utilisation du cycle thermodynamique de Rankine.In a means of transport with an internal combustion engine, a large part of the fuel energy is lost in the form of dissipated heat. Thus, in a heat engine, the fuel energy lost in the form of heat is around 53%. The waste heat from a heat engine can partially be recovered and converted into hydraulic, mechanical or electrical energy through the use of the Rankine thermodynamic cycle.
[003] En référence à la Fig.1, il est connu un système de conversion d’énergie thermomécanique 1 permettant de récupérer la chaleur des gaz d’échappement EG d’un moteur thermique pour la convertir en énergie mécanique ME au moyen d’un expanseur scroll 2. Les gaz d’échappement EG sont utilisés comme source de chaleur pour transformer en vapeur un fluide de travail WA, tel que l’eau ou un fluide frigorigène, dans un évaporateur 3. Le fluide de travail WA, mis sous pression au moyen d’une pompe de fluide de travail 4, traverse l’évaporateur 3 pour être converti en vapeur à haute pression HPV en étant chauffé par les gaz d’échappement EG. La vapeur sous pression HPV est conduite dans l’expanseur scroll 2 et se détend en fournissant un travail. Ce travail est récupéré sous forme d’énergie mécanique ME par la rotation d’un arbre 20 couplé mécaniquement à une volute mobile (non représentée) de l’expanseur 2. La vapeur détendue sortant de l’expanseur scroll 2 peut être recirculée partiellement dans l’expanseur par un dispositif de recirculation 5 formé d’un séparateur fluide de travail vapeur 50 et d’une pompe 51. Cette recirculation n’est pas indispensable au fonctionnement du système, mais elle peut apporter une amélioration du rendement en complétant la détente de la vapeur qui fournit ainsi un supplément de travail. La vapeur détendue achève sa condensation sous forme de fluide de travail, tel que l’eau, dans un condenseur 6 équipé d’un moyen de refroidissement 60. Une sortie du condenseur 6 alimente en fluide de travail la pompe 4 pour la poursuite du cycle de conversion d’énergie. L’énergie mécanique ME disponible peut être utilisée directement, ou bien convertie en énergie électrique à l’aide d’une machine électrique tournante.Referring to Fig.1, there is known a thermomechanical energy conversion system 1 for recovering the heat from the exhaust gases EG of a heat engine to convert it into mechanical energy ME by means of a scroll expander 2. The EG exhaust gases are used as a heat source to transform a working fluid WA, such as water or a refrigerant, into vapor in an evaporator 3. The working fluid WA, placed under pressure by means of a working fluid pump 4, passes through the evaporator 3 to be converted into high pressure steam HPV while being heated by the exhaust gases EG. The HPV pressurized steam is led into the scroll expander 2 and expands providing a job. This work is recovered in the form of mechanical energy ME by the rotation of a shaft 20 mechanically coupled to a movable volute (not shown) of the expander 2. The expanded steam leaving the scroll expander 2 can be partially recirculated in the expander by a recirculation device 5 formed by a steam working fluid separator 50 and a pump 51. This recirculation is not essential for the functioning of the system, but it can bring an improvement in the yield by completing the expansion steam which provides additional work. The expanded steam completes its condensation in the form of working fluid, such as water, in a condenser 6 equipped with a cooling means 60. An outlet of the condenser 6 supplies working fluid to the pump 4 for the continuation of the cycle. energy conversion. The ME mechanical energy available can be used directly, or converted into electrical energy using a rotating electrical machine.
[004] Lorsqu’un tel système de conversion d’énergie thermomécanique à expanseur scroll est implanté dans un véhicule automobile, il est nécessaire que le volume utile de l’expanseur scroll puisse être modifié et ajusté à la situation de vie du véhicule. En effet, selon la situation de vie du véhicule, l’énergie thermique contenue dans les gaz d’échappement varie. L’expanseur scroll doit donc pouvoir travailler sur des points de fonctionnement optimaux différents afin d’obtenir un bon rendement de récupération d’énergie, et éviter un phénomène connu de sous-expansion ou sur-expansion susceptible de dégrader le rendement du système.When such a thermomechanical energy conversion system with scroll expander is installed in a motor vehicle, it is necessary that the useful volume of the scroll expander can be modified and adjusted to the life situation of the vehicle. Indeed, depending on the life situation of the vehicle, the thermal energy contained in the exhaust gases varies. The scroll expander must therefore be able to work on different optimal operating points in order to obtain a good energy recovery efficiency, and avoid a known phenomenon of under-expansion or over-expansion liable to degrade the efficiency of the system.
[005] Par le document FR2991403 de la technique antérieure, il est connu une turbine scroll à volume variable. Dans cette turbine, il est prévu un mécanisme d’actionnement hydraulique qui commande un déplacement de la volute mobile par rapport à une volute fixe, et autorise ainsi un réglage du volume utile de la turbine.From document FR2991403 of the prior art, a scroll turbine with variable volume is known. In this turbine, there is provided a hydraulic actuation mechanism which controls a movement of the movable volute relative to a fixed volute, and thus authorizes an adjustment of the useful volume of the turbine.
[006] La présente invention vise à apporter une turbine scroll à volume variable d’un type nouveau, offrant ainsi aux concepteurs une alternative à l’utilisation des turbines scroll à volume variable de la technique antérieure.The present invention aims to provide a variable volume scroll turbine of a new type, thus offering designers an alternative to the use of prior art variable volume scroll turbines.
[007] Selon un premier aspect, l’invention concerne une turbine de type scroll à volume variable comprenant une volute fixe et une volute mobile ayant des parois spiroïdales imbriquées l’une dans l’autre, la volute mobile étant apte à accomplir un mouvement rotatif orbital relativement à un axe central de la volute fixe, et une chambre de fluide formée par un volume disponible entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile. Conformément à l’invention, la turbine comprend un variateur de volume à actionnement mécanique apte à modifier un volume utile de la chambre de fluide par un déplacement axial d’une semelle de réduction de volume de chambre qui est logée entre les parois spiroïdales des volutes fixe et mobile.According to a first aspect, the invention relates to a scroll type turbine with variable volume comprising a fixed volute and a movable volute having spiral walls nested one inside the other, the movable volute being able to accomplish a movement rotary orbital relative to a central axis of the fixed scroll, and a fluid chamber formed by an available volume between the spiral walls of the fixed and movable scrolls. According to the invention, the turbine comprises a volume variator with mechanical actuation capable of modifying a useful volume of the fluid chamber by an axial displacement of a chamber volume reduction soleplate which is housed between the spiral walls of the volutes fixed and mobile.
[008] Selon une autre caractéristique particulière de l’invention, le variateur comporte au moins une tige montée coulissante dans un alésage correspondant d’un carter fixe de la turbine et ayant une première extrémité fixée mécaniquement à la semelle et une deuxième extrémité, distante de la semelle, qui est couplée mécaniquement à des moyens d’actionnement en translation.According to another particular characteristic of the invention, the variator comprises at least one rod mounted to slide in a corresponding bore of a fixed casing of the turbine and having a first end mechanically fixed to the sole and a second end, distant of the sole, which is mechanically coupled to actuation means in translation.
[009] Selon encore une autre caractéristique particulière de l’invention, les moyens d’actionnement en translation comportent un plateau mobile en translation et une vis sans fin montée dans un orifice traversant taraudé du plateau mobile, la deuxième extrémité, distante de la semelle, étant couplée mécaniquement au plateau mobile qui est actionné en translation par la rotation de la vis sans fin.According to yet another particular characteristic of the invention, the means of actuation in translation comprise a plate movable in translation and a worm screw mounted in a threaded through orifice of the movable plate, the second end, distant from the sole , being mechanically coupled to the movable plate which is actuated in translation by the rotation of the worm.
[0010] Selon encore une autre caractéristique particulière de l’invention, la rotation de la vis sans fin est commandée au moyen d’un actionneur rotatif bidirectionnel.According to yet another particular characteristic of the invention, the rotation of the worm is controlled by means of a bidirectional rotary actuator.
[0011] Selon encore une autre caractéristique particulière de l’invention, l’actionneur rotatif bidirectionnel est un moteur électrique.According to yet another particular characteristic of the invention, the bidirectional rotary actuator is an electric motor.
[0012] Selon une forme de réalisation particulière de l’invention, le variateur comporte quatre dites tiges montées coulissantes ayant des premières extrémités fixées mécaniquement à la semelle et des deuxièmes extrémités, distantes de la semelle, couplées mécaniquement aux moyens d’actionnement en translation.According to a particular embodiment of the invention, the variator comprises four said sliding mounted rods having first ends mechanically fixed to the sole and second ends, distant from the sole, mechanically coupled to the actuation means in translation .
[0013] Selon un autre aspect, l’invention concerne un système de conversion d’énergie thermomécanique apte à être installé dans un moyen de transport émettant des gaz d’échappement chauds, le système comprenant un circuit de fluide de travail opérant selon le cycle thermodynamique de Rankine, le circuit comprenant une première pompe de fluide de travail, un évaporateur recevant du fluide de travail sous pression fourni par la première pompe de fluide de travail et chauffé dans l’évaporateur par les gaz d’échappement pour une transformation sous la forme d’une vapeur à haute pression, une turbine de type scroll, fonctionnant en expanseur, recevant la vapeur à haute pression fournie par l’évaporateur et convertissant un travail de la vapeur en une énergie mécanique disponible sur un arbre rotatif de la turbine, et un condenseur recevant une vapeur détendue fournie par la turbine et délivrant le fluide de travail (WA) fourni en entrée à la première pompe de fluide de travail. Conformément à l’invention, la turbine est une turbine de type scroll selon l’invention telle que décrite brièvement ci-dessus.According to another aspect, the invention relates to a thermomechanical energy conversion system able to be installed in a means of transport emitting hot exhaust gases, the system comprising a working fluid circuit operating according to the cycle thermodynamics of Rankine, the circuit comprising a first working fluid pump, an evaporator receiving working fluid under pressure supplied by the first working fluid pump and heated in the evaporator by the exhaust gases for transformation under the forms a high pressure steam, a scroll type turbine, operating as an expander, receiving the high pressure steam supplied by the evaporator and converting steam work into mechanical energy available on a rotating shaft of the turbine, and a condenser receiving expanded steam supplied by the turbine and delivering the working fluid (WA) supplied to the first working fluid pump. According to the invention, the turbine is a scroll type turbine according to the invention as briefly described above.
[0014] Selon une autre caractéristique particulière, le système comprend un dispositif de recirculation de vapeur associé à la turbine et comprenant un séparateur fluide de travail vapeur et une deuxième pompe.According to another particular characteristic, the system comprises a vapor recirculation device associated with the turbine and comprising a fluid separator for working steam and a second pump.
[0015] L’invention concerne aussi un véhicule automobile équipé du système de conversion d’énergie thermomécanique décrit brièvement ci-dessus.The invention also relates to a motor vehicle equipped with the thermomechanical energy conversion system described briefly above.
[0016] D’autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de la turbine scroll selon l’invention, dans laquelle :Other advantages and characteristics of the present invention will appear more clearly on reading the description below of several particular embodiments of the scroll turbine according to the invention, in which:
- la Fig. 1 est un bloc-diagramme de principe montrant l’architecture d’un système de conversion d’énergie thermomécanique pour la récupération de l’énergie thermique des gaz d’échappement d’un moyen de transport ;- Fig. 1 is a block diagram showing the architecture of a thermomechanical energy conversion system for recovering thermal energy from the exhaust gases of a means of transport;
- la Fig.2A est une vue en coupe simplifiée d’une turbine scroll à volume variable selon l’invention, dans un état de pleine capacité de puissance ;- Fig.2A is a simplified sectional view of a variable volume scroll turbine according to the invention, in a state of full power capacity;
- la Fig.2B est une vue en coupe simplifiée d’une turbine scroll à volume variable selon l’invention, dans un état de capacité réduite de puissance ; et- Fig.2B is a simplified sectional view of a variable volume scroll turbine according to the invention, in a state of reduced power capacity; and
- la Fig.3 est une vue en perspective montrant un variateur de volume à actionnement mécanique inclus dans la turbine scroll à volume variable des Figs.2A et 2B.- Fig.3 is a perspective view showing a volume variator with mechanical actuation included in the variable volume scroll turbine of Figs.2A and 2B.
[0017] En référence aux Figs.2A, 2B et 3, il est maintenant décrit une forme de réalisation particulière d’une turbine scroll 7 selon l’invention. On notera que la turbine 7 est représentée ici volontairement de manière partielle et simplifiée, en faisant essentiellement apparaître les composants fonctionnels de la turbine en relation avec l’invention, de façon à faciliter la compréhension de celle-ci.Referring to Figs.2A, 2B and 3, there is now described a particular embodiment of a scroll turbine 7 according to the invention. It will be noted that the turbine 7 is shown here voluntarily in a partial and simplified manner, essentially showing the functional components of the turbine in relation to the invention, so as to facilitate understanding of the latter.
[0018] Comme montré aux Figs.2A et 2B, la turbine 7 comprend une volute fixe 7F et une volute mobile 7M, des carters de volute 70F et 70M, une tuyère d’entrée/sortie de fluide 71 et un variateur de volume à actionnement mécanique 72. Le variateur de volume à actionnement mécanique 72 sera détaillé plus bas dans la description en référence également à la Fig.3.As shown in Figs.2A and 2B, the turbine 7 comprises a fixed scroll 7F and a movable scroll 7M, scroll casings 70F and 70M, a fluid inlet / outlet nozzle 71 and a volume variator to mechanical actuation 72. The mechanically actuated volume variator 72 will be detailed below in the description, also with reference to FIG. 3.
[0019] De manière classique, la volute fixe 7F et la volute mobile 7M sont des spirales imbriquées l’une dans l’autre qui définissent une chambre de fluide 7V formée par un volume disponible entre les parois spiroïdales des volutes fixe 7F et mobile 7M. La chambre de fluide 7V est une chambre d’expansion ou de compression volumétrique de fluide selon que la turbine 7 fonctionne en expanseur ou en compresseur.Conventionally, the fixed scroll 7F and the movable scroll 7M are spirals nested one inside the other which define a fluid chamber 7V formed by an available volume between the spiral walls of the fixed scrolls 7F and mobile 7M . The fluid chamber 7V is a volume expansion or volumetric compression chamber depending on whether the turbine 7 operates as an expander or as a compressor.
[0020] Les vues en coupe des Figs.2A et 2B laissent apparaître les sections des parois spiroïdales des volutes 7F et 7M.The sectional views of Figs.2A and 2B reveal the sections of the spiral walls of the scrolls 7F and 7M.
[0021] La paroi spiroïdale de la volute 7F repose sur une face intérieure du carter de volute 70F avec qui elle forme une pièce monobloc dans cette forme de réalisation. Le carter de volute 70F comporte des orifices 700F pour sa fixation mécanique par vis à un support.The spiral wall of the scroll 7F rests on an inner face of the scroll casing 70F with which it forms a single piece in this embodiment. The volute casing 70F has orifices 700F for its mechanical fixing by screws to a support.
[0022] La paroi spiroïdale de la volute 7M repose sur une face intérieure du carter de volute 70M. Le carter de volute 70M est prévu pour autoriser un mouvement rotatif orbital de la volute mobile 7M autour d’un axe central AA de la volute fixe 7F, dans son état imbriqué avec la volute fixe 7F.The spiral wall of the volute 7M rests on an inner face of the volute casing 70M. The volute casing 70M is designed to allow an orbital rotary movement of the mobile volute 7M around a central axis AA of the fixed volute 7F, in its state nested with the fixed volute 7F.
[0023] Les sommets des parois des volutes 7F et 7M sont munis d’éléments d’étanchéité 71F et 71 M, respectivement. Ces éléments d’étanchéité 71F et 71M sont en contact avec les faces intérieures correspondantes des carters 70M et 70F, respectivement, de manière à former la chambre 7V de manière hermétique, avec seulement deux entrées/sorties de fluide, l’une pour le fluide à haute pression et l’autre pour le fluide à basse pression. Une seule de ces entrées/sorties de fluide, à savoir la tuyère 71 est apparente aux Figs.2A et 2B. Dans un système de conversion d’énergie 1 comme montré à la Fig.1, la turbine 7 intégrée dans un tel système fonctionne en expanseur et la tuyère 71 constitue alors l’entrée de la vapeur à haute pression HPV.The tops of the walls of the scrolls 7F and 7M are provided with sealing elements 71F and 71 M, respectively. These sealing elements 71F and 71M are in contact with the corresponding inner faces of the casings 70M and 70F, respectively, so as to form the chamber 7V in a hermetic manner, with only two fluid inlets / outlets, one for the fluid. at high pressure and the other for low pressure fluid. Only one of these fluid inlets / outlets, namely the nozzle 71, is apparent in FIGS. 2A and 2B. In an energy conversion system 1 as shown in FIG. 1, the turbine 7 integrated in such a system operates as an expander and the nozzle 71 then constitutes the inlet for the high pressure steam HPV.
[0024] En référence également à la Fig.3, il est maintenant décrit en détail le variateur de volume à actionnement mécanique 72.Referring also to Fig.3, there is now described in detail the volume variator with mechanical actuation 72.
[0025] Dans cette forme de réalisation particulière, le variateur de volume 72 comporte essentiellement une semelle de réduction de volume de chambre 720, un plateau mobile en translation 721, quatre tiges coulissantes de liaison mécanique 721a à 721 d, une vis sans fin 722 et un actionneur rotatif bidirectionnel 723.In this particular embodiment, the volume variator 72 essentially comprises a chamber volume reduction sole 720, a plate movable in translation 721, four sliding rods for mechanical connection 721a to 721 d, an endless screw 722 and a bidirectional rotary actuator 723.
[0026] La semelle 720 a sensiblement une forme circulaire et comporte une découpe spiroïdale 720a permettant une insertion dans celle-ci de la paroi de la volute fixe 7F, et des parties pleines 720b qui sont prévues pour s’ajuster dans des espaces de la chambre 7V entre les parois des volutes fixe 7F et mobile 7M, comme cela apparaît aux Figs.2A et 2B.The sole 720 has a substantially circular shape and has a spiral cutout 720a allowing insertion into the latter of the wall of the fixed scroll 7F, and solid parts 720b which are provided to adjust in spaces of the chamber 7V between the walls of the fixed scroll 7F and mobile 7M, as shown in Figs. 2A and 2B.
[0027] La semelle 720 et le plateau 721, qui est également ici de forme circulaire, sont liés mécaniquement par les quatre tiges 721a à 721 d. La semelle 720 et le plateau 721 sont situés dans des plans parallèles, perpendiculaires à l’axe central AA. Les quatre tigesThe sole 720 and the plate 721, which is also here of circular shape, are mechanically linked by the four rods 721a to 721 d. The sole 720 and the plate 721 are located in parallel planes, perpendicular to the central axis AA. The four rods
721a à 721 d sont parallèles à l’axe central AA et sont fixées en leurs extrémités au niveau de zones circonférentielles de la semelle 720 et du plateau 721. Ces zones circonférentielles sont ici disposées en rectangle.721a to 721 d are parallel to the central axis AA and are fixed at their ends at the circumferential zones of the sole 720 and the plate 721. These circumferential zones are here arranged in a rectangle.
[0028] Le plateau 721 est percé en son centre, selon l’axe central AA, pour former un orifice traversant taraudé dans lequel est montée la vis sans fin 722. La vis sans fin 722 est couplée mécaniquement, à son extrémité distante de la semelle 720, à l’actionneur rotatif 723 qui est prévu pour une fixation à un support. L’actionneur rotatif 723 est ici typiquement un moteur électrique actionnable dans les deux sens de rotation, horaire et antihoraire.The plate 721 is pierced in its center, along the central axis AA, to form a threaded through orifice in which the worm screw 722 is mounted. The worm screw 722 is mechanically coupled, at its end distant from the sole 720, to the rotary actuator 723 which is provided for attachment to a support. The rotary actuator 723 is here typically an electric motor which can be actuated in both directions of rotation, clockwise and counterclockwise.
[0029] Comme cela apparaît aux Figs.2A et 2B, les tiges 721a à 721 d sont montées coulissantes dans des alésages correspondants du carter fixe 70F, parallèles à l’axe AA. Seuls les alésages 701F, 702F, pour les tiges coulissantes de liaison mécanique 721a, 721b, sont visibles aux Figs.2A et 2B.As shown in Figs.2A and 2B, the rods 721a to 721 d are slidably mounted in corresponding bores of the fixed casing 70F, parallel to the axis AA. Only the bores 701F, 702F, for the sliding rods for mechanical connection 721a, 721b, are visible in Figs. 2A and 2B.
[0030] Conformément à l’invention, la variation du volume utile de la chambre 7V de la turbine scroll 7 est obtenue par le déplacement axial (distance d à la Fig.2B) de la semelle 720, selon l’axe AA. Ce déplacement est obtenu au moyen de la rotation de la vis sans fin 722 qui provoque une translation selon l’axe AA de l’ensemble formé du plateau 721, des tiges coulissantes de liaison mécanique 721a à 721 d et de la semelle 720. La direction de translation de la semelle 720 est déterminée par le sens de rotation de la vis sans fin 722 mise en mouvement par l’actionneur rotatif 723. Comme montré aux Figs.2A et 2B, l’actionneur rotatif 723 est interfacée avec une liaison de communication COM, par exemple de type LIN ou CAN, autorisant la commande de celui-ci par une unité de commande électronique du véhicule et donc la commande du volume utile de la chambre 7V.According to the invention, the variation of the useful volume of the chamber 7V of the scroll turbine 7 is obtained by the axial displacement (distance d in FIG. 2B) of the sole 720, along the axis AA. This displacement is obtained by means of the rotation of the endless screw 722 which causes a translation along the axis AA of the assembly formed by the plate 721, the sliding rods for mechanical connection 721a to 721 d and the sole 720. The direction of translation of the sole 720 is determined by the direction of rotation of the worm 722 set in motion by the rotary actuator 723. As shown in FIGS. 2A and 2B, the rotary actuator 723 is interfaced with a connection of COM communication, for example of the LIN or CAN type, authorizing the control thereof by an electronic control unit of the vehicle and therefore the control of the useful volume of the chamber 7V.
[0031] On notera que les tiges coulissantes de liaison mécanique ne sont pas nécessairement au nombre de quatre, s’agissant ici simplement d’un exemple de forme de réalisation. Dans des applications de faible puissance, une seule tige coulissante, de plus grand diamètre, disposée à proximité de la zone centrale (axe AA) pourrait s’avérer suffisante pour un fonctionnement correct de la semelle.It will be noted that the sliding rods for mechanical connection are not necessarily four in number, being here simply an example of embodiment. In low power applications, a single sliding rod, of larger diameter, arranged near the central zone (axis AA) could prove to be sufficient for correct functioning of the sole.
[0032] A la Fig.2A, la semelle 720 est montrée dans une position de retrait, plaquée en butée contre la face intérieure du carter 70F. Dans cette position, le volume utile de la chambre 7V est à son maximum et la turbine 7 est alors configurée pour une pleine capacité de puissance.In Fig.2A, the sole 720 is shown in a withdrawal position, pressed into abutment against the inner face of the housing 70F. In this position, the useful volume of the chamber 7V is at its maximum and the turbine 7 is then configured for full power capacity.
[0033] A la Fig,2B, la semelle 720 a été déplacée axialement de la distance d par rapport à la face intérieure du carter fixe 70F et réduit consécutivement le volume utile de la chambre 7V. La turbine 7 est alors configurée pour une capacité réduite de puissance. En ajustant la distance d, il est ainsi possible de régler le volume de la turbine scroll 7 pour obtenir des points de fonctionnement optimaux. La turbine scroll 7 selon l’invention, en mode expanseur, autorise un bon rendement de récupération d’énergie dans le système de conversion d’énergie thermomécanique de la Fig. 1.In Fig, 2B, the sole 720 has been moved axially by the distance d relative to the inner face of the fixed casing 70F and consequently reduces the useful volume of the chamber 7V. The turbine 7 is then configured for a reduced power capacity. By adjusting the distance d, it is thus possible to adjust the volume of the scroll turbine 7 to obtain optimal operating points. The scroll turbine 7 according to the invention, in expander mode, allows good energy recovery efficiency in the thermomechanical energy conversion system of FIG. 1.
[0034] Bien entendu, l’invention ne se limite aux formes de réalisation particulières de la turbine scroll selon l’invention décrites ici à titre d’exemple. L’homme du métier, selon les applications de l’invention, pourra y apporter différentes modifications et variantes qui entrent dans la portée des revendications ci-annexées.Of course, the invention is not limited to the particular embodiments of the scroll turbine according to the invention described here by way of example. A person skilled in the art, depending on the applications of the invention, can make various modifications and variants which fall within the scope of the appended claims.
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