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"SYSTEME DE CONSTRUCTION DES ROTORS DE GRANDES DIMENSIONS
POUR MACHINES ELECTRIQUES TOURNANT A GRANDE VITESSE" ' Laugmentation constante de la puissance des turbo-alternateurs amène à concevoir des arbres de rotors de très grande longueur et de diamètre important, tournant très rapidement, dont la réalisation entraîne des difficultés pour le métallurgiste.,
De tels rotors étant soumis, en raison de la grande vitesse périphérique, à des efforts considérables dûs à Inaction de la force centrifuge doivent être nécessairement fabriqués avec des aciers spéciaux exigeant une opération de trempe pour jouir de leurs propriétés Mécaniques..
A cet effet, un trou axial est prévu pour augmenter la surface en contact avec le fluide de trempée
Il s'ensuit que la réalisation des arbres '
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difficile, sinon impossible, au-delà de certaines dimensions ce qui a entraîné à envisager la division de l'arbre en trois éléments : la partie centrale et les deux fusées.
Il a déjà été construit des arbres pour des rotors du type à "rainures parallèles", comportant une partie centrale assemblée avec les deux fusées, tel que représenté sur la fig.l des dessins ci-annexés, moitié en vue de profil,moitié en coupe transversale et fig. 2,moitié en vue de face, moitié en coupe longitudinale. Sur ces deux figures, a, ...sont les rainures
1 2 parallèles, b est la partie centrale et,2 sont les deux fusées rapportées.
Il a même été réalisé des arbres en trois pièces pour des rotors à rainures diamétrales dans lesquels les fusées sont enchâssées dans un trou axial de grand diamètre présenté par le rotor proprement dit. Ce mode de réalisation est représenté schématiquement sur la f ig. 3 des dessins, sur laquelle 1. est la partie centrale et c1' c2sont les fusées enchâssées.
La présente invention a pour objet un nouveau sys- terne de construction des rotors à rainures diamétrales, notam- ment applicable aux turbo-alternateurs de grandes dimensions et à grande vitesse, caractérisé en ce que les fusées co mpor- tent des flanches de grand diamètre qui sont assemblées par tout moyen approprié avec des collerettes, extérieures aux têtes de bobines, terminant la partie active et faisant corps avec elle.
La fig. 4 des dessins ci-annexés représente, à titre d'exemple, en coupe longitudinale partielle, un rotor réalisé conformément à l'invention.
1 est la partie active du rotor, 2 est une des fusées.
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La partie active 1 est forgée sous la forme d'un cylindre dans lequel on fore ensuite un trou axial 3 dont le diamètre est le plus grand admissible de façon que le .traitement thermique puisse s'effectuer dans les meilleures conditions, ainsi quil sera précisa par la suite.
D'autre part, on réalise, de chaque coté du cylindre, une rainure circulaire de dimensions suffisantes pour y loger les têtes de bobines 5, mais en laissant à chaque extrémité une collerette 6 suffisamment résistante pour pou- voir y fixer, de toute façon appropriée, la flanche 7 faisant corps avec la fusée 2 correspondante.
Il convient d'attirer l'attention sur le fait carac- téristique que les collerettes 6 sont extérieures aux têtes de bobines 5.
Dans chaque fusée 2 est foré;, comme d'usage, un trou axial 8, mais son diamètre peut être très réduit puisqu'il n'a aucun rapport de dimensions avec celles du trou axial 3 de la partie active 1.
Enfin,, le rotor comporte des dispositifs complémen- taires usuels, notamment des anneaux de retien 9 quiempêchent le déplacement des têtes de bobines 5,sous Inaction de la force centrifugée Ces anneaux 9, réalisés en une ou plusieurs pièces, sont maintenus par des écrous 10 se vissant sur une partie filetée des collerettes 6.
En outre, des canaux 11 sont ménagés dans les dites
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collerettes pour permettre 1 entrée de 1 air de ventilatio a@ ÙéÉiÉé/ÉeàiàlùÔélàÔµ pour f0rger, Le métallurgiste a ainsi toute fàcilitê pour forger, usiner et traiter thermiquement, séparément; les éléments distincts de 1 arbre du rotoro
Notamment au point de vue trempe de la partie centrale, le fait qu , on peut donner au diamètre du trou axial 3
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de la partie active 1 une grande dimension assure une très vaste surface de contact avec le fluide de trempe et par suite donne à la pièce le maximum de ses qualités méca- niques.
Malgré les grandes dimensions du diamètre inté- rieur du trou axial 3 de la partie active 1, cette pièce remplit les conditions magnétiques prévues car il est tou- jours possible d'y introduire très facilement, avant assem- blage, un noyau métallique cylindrique de diamètre égal à celui du trou axial 3, destiné à réaliser une section suf- fisante pour le passage du flux dans le rotor.
On conçoit qu'il est aisé, après fabrication de la partie active;],d'assembler, par tout moyen approprié, les flanches 7 aux collerettes 6.
En plus des grands avantages mentionnés ci-dessus, il convient d'indiquer que, par suite de la division en trois éléments, la manipulation et le transport sont rendus beaucoup plus faciles.
Il est naturellement loisible, sans sortir du cadre de l'invention, d'appliquer éventuellement..' . le nouveau système de construction des rotors de grandes di- mensions de façon à réaliser des variantes se comportant pratiquement de la même manière que l'exemple de réalisation décrit précédemment.
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"LARGE DIMENSIONAL ROTOR CONSTRUCTION SYSTEM
FOR ELECTRIC MACHINES ROTATING AT HIGH SPEED "'The constant increase in the power of the turbo-alternators leads to the design of rotor shafts of very great length and large diameter, rotating very quickly, the realization of which causes difficulties for the metallurgist.
Such rotors being subjected, due to the high peripheral speed, to considerable forces due to the inaction of the centrifugal force, must necessarily be manufactured with special steels requiring a quenching operation to enjoy their mechanical properties.
For this purpose, an axial hole is provided to increase the surface in contact with the quenching fluid.
It follows that the realization of trees'
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difficult, if not impossible, beyond certain dimensions which led to considering the division of the tree into three elements: the central part and the two rockets.
Shafts have already been built for rotors of the "parallel groove" type, comprising a central part assembled with the two spindles, as shown in fig.l of the accompanying drawings, half in profile view, half in cross section and fig. 2, half in front view, half in longitudinal section. In these two figures, a, ... are the grooves
1 2 parallel, b is the central part and, 2 are the two added rockets.
Three-piece shafts have even been produced for rotors with diametrical grooves in which the spindles are embedded in an axial hole of large diameter presented by the rotor itself. This embodiment is shown schematically in f ig. 3 of the drawings, in which 1. is the central part and c1 'c2 are the embedded rockets.
The object of the present invention is a new system for constructing rotors with diametral grooves, in particular applicable to large-size and high-speed turbo-generators, characterized in that the rockets comprise blanks of large diameter. which are assembled by any suitable means with collars, external to the coil heads, terminating the active part and forming one unit with it.
Fig. 4 of the accompanying drawings shows, by way of example, in partial longitudinal section, a rotor produced in accordance with the invention.
1 is the active part of the rotor, 2 is one of the rockets.
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The active part 1 is forged in the form of a cylinder in which an axial hole 3 is then drilled, the diameter of which is the largest admissible so that the heat treatment can be carried out under the best conditions, as will be specified. thereafter.
On the other hand, a circular groove of sufficient size is made on each side of the cylinder to accommodate the coil heads 5 therein, but leaving at each end a collar 6 strong enough to be able to fix it, anyway. appropriate, the flank 7 being integral with the corresponding rocket 2.
Attention should be drawn to the characteristic fact that the flanges 6 are external to the coil heads 5.
In each spindle 2 is drilled ;, as usual, an axial hole 8, but its diameter can be very small since it has no size relation with those of the axial hole 3 of the active part 1.
Finally, the rotor comprises usual additional devices, in particular retaining rings 9 which prevent the displacement of the coil heads 5, under the inaction of the centrifuged force. These rings 9, made in one or more parts, are held by nuts. 10 screwed onto a threaded part of the flanges 6.
In addition, channels 11 are formed in said
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flanges to allow 1 entry of 1 ventilation air a @ ÙéÉiÉé / ÉeàiàlùÔélàÔµ to forge, The metallurgist is thus very easy to forge, machine and heat treat, separately; the separate elements of 1 rotoro shaft
Particularly from the point of view of hardening of the central part, the fact that we can give the diameter of the axial hole 3
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of the active part 1, a large dimension ensures a very large contact surface with the quenching fluid and consequently gives the part the maximum of its mechanical qualities.
Despite the large dimensions of the internal diameter of the axial hole 3 of the active part 1, this part fulfills the expected magnetic conditions because it is always possible to very easily insert therein, before assembly, a cylindrical metal core of diameter equal to that of the axial hole 3, intended to provide a sufficient cross section for the flow of flux to pass through the rotor.
It will be understood that it is easy, after manufacture of the active part;], to assemble, by any suitable means, the blanks 7 to the flanges 6.
In addition to the great advantages mentioned above, it should be pointed out that, due to the division into three parts, handling and transport are made much easier.
It is of course permissible, without departing from the scope of the invention, to optionally apply .. '. the new system for constructing large-dimension rotors so as to produce variants behaving practically in the same way as the embodiment described above.