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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR REDUIRE.L'USURE DES BALAIS
DES MACHINES ELECTRIQUES.
La présente invention est relative aux moyens et aux méthodes pour réduire l'usure des balais ou pièces analogues en contact avec les col- lecteurs de courant des machines électriques. En particulier, elle concer- ne la construction des carters, formant autour des collecteurs une chambre partiellement étanche à l'air, ainsi que des dispositifs pour injecter une vapeur dans cette chambre.
L'invention s'applique en particulier aux machi- nes dynamoélectriques employées dans les régions à faible humiditéo
La réalisation d'avions, volant à haute altitude, a posé le problème d'usure excessive des balais sur les machines dynamoélectriques et surtout sur les génératrices de courant continu employées dans ces avionso Cette question est devenue très importante., par suite de l'emploi des nombreux équipements électriques nécessaires à la conduite de l'avion et du besoin qui en résulte des génératrices à courant intense et de fonc- tionnement sur.
De nombreuses tentatives ont été faites ces dernières années pour trouver un traitement efficace des balais, pour en empêcher l'usure rapide et adapter ainsi les machines existantes au fonctionnement à alti- tude élevée, mais aucun de ces traitements n'a jusqu'ici donné des résul- tats entièrement satisfaisantso
Les balais traités ou non, employés actuellement dans les gé- nératrices d'avion à courant continu, ont une durée n'excédant pas quelques heures aux altitudes dépassant 30000 m et il arrive souvent que leur usure est complète en cinq minutes seulement de travailo En plus, certains types de balais traités ont des caractéristiques de fonctionnement et,d'autres propriétés indésirables.
Conformément à l'invention, on dispose les balais et le collec-
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teur dans une enveloppe protectrice dans une atmosphère d'air humide ou de vapeur provenant d'une source de vapeur, et les balais ordinaires, non trai- tés, peuvent durer plusieurs milliers d'heures, même aux altitudes de l'or- dre de 10.500 m. L'invention a donc pour but de réduire ou de rendre mini- mum l'usure entre le collecteur de courant et l'élément de contact qui lui est associé, dans une machine électrique fonctionnant dans des atmopshères sèches. A cet effet, on munit les machines électriques de dispositifs spé- ciaux et efficaces qui augmentent la durée utile des pièces (par exemple balais en carbone) en contact avec les collecteurs opérant dans les régions à faible humidité.
Bien que l'invention soit décrite et représentée dans son ap- plication à une génératrice d'avion à courant continu, il est bien entendu qu'elle s'applique également aux autres machines électriques, à collecteur de courant et à élément en contact avec ce dernier. De telles machines, réalisées conformément à l'invention, fonctionnent de façon satisfaisante dans des régions de faible humiditésans usure rapide ni du collecteur, ni de ses éléments de contact.
L'invention s'applique, par exemple,aux mo- teurs à courant continu sur avion et, en général, aux moteurs et généra- teurs à collecteurs employés dans les régions à très basse température et (ou) à faible humidité-, par exemple les régions polaires, désertiques, mon- tagneuses élevées, aussi bien que les chambres d'essais dans lesquelles on imite les conditions atmosphériques de telles régions, ou encore les cham- bres froides ou réfrigérées. L'invention s'applique également aux machines dynamoélectriques à bagues collectrices, par exemple les machines synchro- nes à courant alternatif ou autres machines électriques. Bien que n'y étant pas limitée, l'invention a en particulier pour but, de rendre minime l'usure des balais en carbone employés pour collecter les courants dans les machines électriques.
On comprendre mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre d'exemples non limitatifs de l'invention.
- La fig. 1 représente une vue latérale avec coupe partielle d'une génératrice d'avion à courant continu, munie d'une enveloppe protectrice, conformément à l'invention, autour du collecteur et d'un générateur de vapeur.
- La fig. 2 représente une coupe selon la ligne 2-2 de la fige 1.
- La fige 3 représente une vue en élévation de l'enveloppe protectrice du collecteur, faisant partie de la génératrice d'avion de la fig. 1.
- La fig. 4 représente en perspective les détails d'une portion de la géné- ratrice d'avion de la fig. 1.
- La fig. 5 est une vue latérale, avec arrachement partiel, d'une génératri- ce d'avion avec une variante de construction conforme à l'invention.
- Les fig. 6 & 7 donnent certains détails de la fig. 5, la fig. 6 représen- te une coupe suivant 6-6 de la fige 5, et la fig. 7 une vue en perspec- tive de la chemise entourant le collecteur.
Le terme "collecteur de courant" désigne ici les collecteurs proprement dits et les bagues collectrices, constituant les éléments conduc- teurs mobiles, destinés à recevoir ou à fournir le courant électrique, par l'intermédiaire de balais ou autres éléments de contact frottant sur ce col- lecteur, ce courant traversant normalement le ou les enroulements du rotor de la machine.
L'expression "organe de contact du collecteur de courant" abré- gée en "organe de contact" désignera soit les balais en carbone usuels ou
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tout autre type de balais ou d'organes de contact, frottant sur le collec- teur, la. bague collectrice ou autre organe analogue, le mouvement relatif étant un glissemento
Le terme "rotor" désigne l'ensemble rotatif de la machine dyna- mo-électrique, aussi bien si l'enroulement ou les enroulements qui en font partie sont alimentés par, ou fournissent du courant continu ou alternatif, que si le dispositif collecteur en contact avec les trotteurs ou balais est un collecteur à lames ou une bague collectrice, ou tout autre dispositif similaire.
On sait, depuis longtemps, que l'usure des balais sur les ma- chines électriques rotatives est beaucouplu plus rapide en milieu peu humi- de. Toutefois, les génératrices d'avion, aussi petites et légères que pos- sible, étant presque toujours refroidies par un fort courant d'air, le vo- lume de l'air était trop important pour tenter de l'humidifier. Conformé- ment à l'invention, il devient possible et pratique, avec seulement une faible quantité d'eau ou d'autre substance vaporisable, de maintenir une pression de vapeur raisonnablement grande dans la région du collecteur des balais, sans interférer avec le courant d'air de refroidissement, ni le ré- duire. Le rendement de la génératrice n'est pas affecté par les modifica- tions réalisées conformément à l'invention et les poids et taille en sont modifiés de façon négligeable.
En plus, on a constaté que les machines équipées suivant l'invention, échauffent les balais pendant le fonctionne- ment bien moins que celles semblables, mais dépourvues de ce dispositif, tandis que ce dernier n'affecte en rien le bon fonctionnement.
La fige 1 représente l'extrémité d'une génératrice d'avion à courant continu conforme à l'invention, comprenant un collecteur 1 et des balais 2 sur lesquels glissent les segments du collecteur. On reconnaît sur la figure le rotor 3 usuel, l'arbre et son palier 4 et le bâti 5. L'as- semblage d'extrémité 6 du bâti et du collier porte balais 7 de la génératri- ce est muni de fentes ou d'ouvertures convenables, permettant au courant d'air de refroidissement de suivre, suivant les flèches 8, le trajet allant des porte-balais au rotor 3, et de s'échapper à l'autre extrémité de la gé- nératriceo De préférence, une conduite 9 guide le jet d'air à travers la génératrice, la chambre à balais étant fermée par une frette 10, que, pour faciliter les démontages,
on fend en assemblant ses bords autour du bâti 5 de la génératrice par des boulons et écrous. Pour simplifier les dessins, cette frette est représentée sans bords ni moyens d'assemblage.
Sur la périphérie et près de la surface du collecteur, on dis- pose une enveloppe de protection 11, décrite en détail plus loin, et formant une chambre de collecteurs, fermée et partiellement étanche à l'air ou aux gaz, dans laquelle sont logés le collecteur et les surfaces frottantes des balais sur le collecteur, qui est ainsi abrité du courant d'air refroidis- seur. De l'air chargé de vapeur est introduit, suivant la réalisation de la fig. 1, dans cette chambre fermée du collecteur et est fourni par le générateur de vapeur 12.
Les manoeuvres de l'avion pouvant être violentes, il faut que le générateur de vapeur fonctionne dans toutes les positions possibles.
Celle représentée Figo 1 satisfait à cette nécessité. Il comprendun globe sphérique ou un seul ballon 13 en verre, matière plastique, métal ou autre matière; si cette dernière n'est pas isolante, on enduit de préférence l'in- térieur de ce ballon avec une matière isolante pour éviter un court-circuit éventuel entre les parties d'une grille ou d'un filament de résistance 14.
.L'acier inoxydable ou l'alliage nichrome conviennent pour le fil 14. Cette résistance est alimentée en courant par des conducteurs 15, qui traversent le bouchon ou capsule de fermeture 16, qui peut être en caoutchouc.
Les éléments chauffants 14 sont disposés sur un support 17 de
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façon que plusieurs sections en restent plongées dans l'eau pour toutes positions du ballon, ce chauffage ayant pour but d'accélérer l'évaporation.
En dehors de ces conducteurs 15, le bouchon 16 est traversé par les tubu- lures 18 et 19 qui aboutissent près du centre du ballon 13. Ce dernier est rempli un peu moins qu'à moitié avec de l'eau ou autre substance vapori- sable convenable, de manière que le liquide du ballon ne puisse boucher les tubulures 18 & 19 dans n'importe quelle position du ballon. La tubu- lure 18 communique avec l'intérieur de l'enveloppe 11 du collecteur par un raccord 20 porté par cette enveloppe de protection et traversant la frette
10. L'extrémité du raccord est filetée extérieurement pour recevoir un écrou presse-étoupe 21 auquel aboutit le tube 18. Un revêtement 22 est prévu autour du tube 18 du raccord 20 et de l'écrou 21 pour réduire le re- froidissement et la condensation indésirable qui en résulterait.
On peut également trouver avantageux, dans certaines conditions, de calorifuger le ballon 13, mais ce n'est pas nécessaire si le ballon n'est pas exposé au jet d'air froid. La tubulure 18 et le raccord 20 établissent ainsi une communication isolée, entre le générateur de vapeur 12 et l'enveloppe pro- tectrice du collecteur, et permettant d'introduire la vapeur dans l'espace qui entoure ce dernier.
La tubulure 19 introduit de l'air chaud dans le ballon 13, au moyen du réchauffeur d'air 23, de type quelconque, et qui peut être consti- tué par un simple fil résistant approprié, enroulé autour de la tubulure
19, de préférence, il est enroulé sur la tubulure 19, pour réchauffer l'air fourni. Le réchauffeur peut consommer 15 watts environ dans des conditions moyennes. L'air ainsi fourni au ballon par la tubulure 19 et le réchauf- feur 23 doit être, de préférence, un peu en surpression par rapport à l'am- biance ; on peut le prélever de façon quelconque sur le jet d'air soufflé dans le conduit 9. On peut utiliser en circuit fermé, l'air venant de la chambre du collecteur, au moyen d'un petit tube additionnel, semblable au raccord 20,ce qui rend inutile le réchauffeur 23 puisque cet air est déjà chaud.
Si l'air doit circuler de cette façon, on peut employer une pompe à air de faible puissance, pour maintenir la circulation entre la chambre du collecteur et le générateur de vapeur.
En fonctionnement, le générateur de vapeur fournit une faible quantité d'air humide à l'intérieur de l'enveloppe de protection 11 du collecteur. La résistance 14 est chauffée par le courant venant d'une sour- ce convenable et par l'intermédiaire des bornes 15, l'intensité du courant et la résistance étant calculée pour une évaporation de l'eau, ou autre li- .quide, dans le ballon 13, à un débit de l'ordre de 5 grammesà l'heure, dans le cas d'une génératrice d'avion de 400 Ampères et d'un débit d'envi- ron 2 à 10 litres d'air par minute entrant dans le ballon par la tubulure 19. Ces grandeurs sont données seulement à titre d'exemple et varient sui- vant l'importance des fuites de la chambre du collecteur et autres facteurs.
Le taux de vaporisation mentionné nécessite seulement une puissance de 15 watts environ, pour chauffer la résistance 14, mais une puissance et un taux d'évaporation supérieurs sont souvent désirables. Le fil est, de préféren- ce, alimenté par un courant juste suffisant pour le rendre à peine lumineux, 'quand il n'est pas immergé; un courant plus ou moins intense peut aussi être désirable. Dans ces conditions, la vaporisation de l'eau a lieu sur toute sa surface, le taux de vaporisation par unité d'aire étant maximum au ménisque formé par l'eau sur le fil. Tout le volume d'eau du ballon ne doit pas être nécessairement chauffé et on a trouvé que beaucoup d'autres liquides peuvent être employés dans ce système, parmi lesquels les alcools, les éthers,les cétones et les hydrocarbures, mélangés ou non avec de l'eau.
On peut également employer certains solides sublimables, qu'on chauffe jus- te assez pour maintenir une pression de vapeur convenable. Le camphre et la glace en sont deux exemples.
La construction et le dispositif de l'enveloppe 11 de la Fig.l seront mieux compris d'après les Figs. 2, 3 & 4. La Fig. 2, coupe de la. fig. 1 selon 2-2, montre l'enveloppe protectrice du collecteur formée de
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plaques ou d'éléments en tôle longés entre les porte-balais. Les plaques 24 & 25, par exemple, s'étendent entre les porte-balais 26 & 27 pour empê- cher que le jet d'air, pénétrant par les fentes allongées et arquées, for- mées dans le collier porte-balais 7, n'atteigne la surfa.ce du collecteur, représentée par le cercle 28 en traits interrompus.
La,plaque 24 comporte une bride 29 repliée et scellée au porte-balais 26 par soudage, collage, rivetage, etc... et la plaque 25 est d'une façon similaire, scellée par l'in- termédiaire de la bride 30, au porte-balais 37. Entre les plaques 24 et 25 et à mi-chemin à peu près entre les porte-balais 26 et 27 se trouve in- terposée une lame isolante 31, à laquelle sont rivées les plaques 24 & 25.
La lame 31 isole électriquement les plaques l'une de l'autre et empêche ainsi une mise en court-circuit des porte-balais par l'enveloppe 11.
Cette lame 31 peut se prolonger vers l'intérieur plus près de la surface du collecteur, pour aider à entretenir la turbulence de l'air dans l'en- veloppe de protection et contribuer ainsi à une augmentation-sensible des échanges calorifiques entre le collecteur et les balais d'une part, et l'enveloppe protectrice des porte-balais et, par conséquent, le jet d'air refroidisseur d'autre part. L'enveloppe protectrice contribue ainsi au refroidissement des balais et du collecteur. Des plaques semblables aux plaques 24 et 25, sont disposées entre chaque paire successive de porte- balais et, comme le montre la Fig. 2, encerclant complètement le collecteur.
Le collecteur et les surfa.ces frottantes des balais étant re- froidis grâce au transfert de la chaleur, par l'air en turbulence à la partie extérieure de l'enveloppe protectrice et aux porte-balais, cette en- veloppe doit être, de préférence, en une matière bonne conductrice thermi- que, telle que le cuivre, l'aluminium, l'acier ou autre;, et il peut être avantageux de disposer sur l'enveloppe et (ou) sur les porte-balais, des ailettes refroidisseuses dirigées vers l'extérieur, pour leur enlever la chaleur le plus rapidement possible. Cependant, de telles ailettes n'ont pas été trouvées indispensables et le dispositif correspondant n'est pas représenté sur les pièces 4 de la Fig. 1 et 7 de la Fig. 5, décrite plus loin.
L'air humidifié est amené du générateur de vapeur dans l'enve- loppe protectrice du collecteur, par une tubulure calorifugée, traversant la frette 10 et une des plaques, par exemple 24, de l'enveloppe protectriceo L'extrémité de cette tubulure 18 (Figo 1 & 2) est rabattue contre les bords d'une ouverture appropriée, pratiquée dans la plaque 24 de la Fig.2.
Tout autre mode d'attache de la tubulure 18 à la plaque 24 peut être en- visagée, de façon à établir la communication avec l'intérieur de l'enve- loppe protectrice du collecteur.
Les balais 2,tous les porte-balais y compris 26 & 27, et les ressorts 32 des balais sont de types courants. Il est toutefois clair que le but de l'invention sera atteint au mieux si les balais sont bien ajustés dans leurs gaines et ne permettent que des fuites minimes d'air, entrant ou sortant dans la chambre du collecteur formée par son enveloppe.
La Fig. 3 représente, en élévation,, cette enveloppe et les balais dans la portion du bâti de la génératrice abritant le collecteur, et, en particulier, la dispositon de deux plaques typiques 33 et 34, correspon- dant aux plaques supérieures, représentées en traits interrompus sur la Fig. 2. La plaque 33, vue en plan, est rectangulaire et est fixée par sa bride à la pièce 35, faisant corps avec le porte-balais 36. La plaque 34 (fig. 4) épouse la surface du porte-balais 37 auquel elle est fixée et ajustée étroitement. La lame isolante 38 est interposée entre les plaques 33 & 34 attachées à cette lame au moyen de rivets 39 et 40. Le rivet 39 perce une oreille verticale 41 de la plaque 34 et la lame isolante, assem- blant ainsi solidement la plaque et la lame.
Le rivet 40 assujettit sem- blablement l'oreille 42 de la plaque 33 à la lame 38. Comme les oreilles 41 & 42 sont décalées le long de la. lame, le rivet 39 est en contact élec-
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trique avec la seule plaque 34, et le rivet 40 avec la plaque 33. L'isole- ment électrique est ainsi conservé entre les plaques 33 et 34, car il est nécessaire, pour empêcher de court-circuiter les balais au cas où les plaques de l'enveloppe protectrice seraient conductriceso On peut encore abandonner cet isolement si l'enveloppe protectrice est en matière non-con- ductricea
La construction de l'enveloppe protectrice est représentée encore sur la Fig. 4, où les rivets 39 & 40 et l'oreille 42 sont montrés en perspective avec les plaques 33 et 34, la lame 38 et le porte-balai 36.
La fig. 4 représente également des portions de deux anneaux 43 & 44, en matière isolante. Les anneaux 43 & 44 peuvent être scellés au porte-balai ou, comme représenté, fixés à ces porte-balais par des boulons, par exemple 43' vissés dans le porte-balai 36.
Les positions et dimensions des bagues 43 & 44 par rapport aux autres parties de l'ensemble sont clairement représentées à la Figo 1.
On y voit la bague 43 étroitement ajustée autour de la surface du collec- teur, du côté de l'induit, contre les parties verticales de ce collecteur.
On a trouvé avantageux en pratique, de dimensionner la bague 43, de façon qu'elle débute au contact du collecteur et lui reste ajustée aussi étroite- ment que possible, après le rodage au cours du fonctionnement. La bague 44, disposée du côté du palier du collecteur, forme d'abord joint entre la surface intérieure du collier porte-balai 7 et l'enveloppe 11. On peut aus- si disposer cette bague, si on le désire, de façon à la roder intérieurement sur le tambour 45 supportant le collecteur. Le joint entre le côté palier du collecteur et l'enveloppe 11 est complété par une bague ou une-frette 46 ajustée d'un côté étroitement au collier porte-balai 7 et, de l'autre cô- té, à une portion centrale pleine de l'extrémité 6 du bâti de la machine.
Le jet d'air est ainsi séparé de la chambre du collecteur par l'enveloppe Il, l'anneau isolant 44, la portion interne du collier porte-balai 7, la frette 46, la portion intérieure pleine de l'assemblage terminal 6, à tra- vers les tourillons et paliers 4, étroitement ajustés et l'extrémité de l'ar- bre du rotor. L'espace entre le tambour 45 du collecteur et la portion cen- trale pleine 6 de l'assemblage d'extrémité, à l'intérieur de l'enveloppe 46, est ainsi fermé. Si, comme indiqué, la paroi interne de la bague 44 se ro- de sur le tambour 45, on aura ipso facto un joint additionnel de ce côté de la chambre du collecteur.
On comprendra que les bagues 43 & 44 sont de préférence scel- lées aux plaques de l'enveloppe, telles que les plaques 24,25,33 & 34 des Fig. 2,3 & 4, au moyen d'un joint étanche, ou d'un ciment, ou de toute com- position pour scellement, appliqués après qu'on a assemblé l'enveloppe de protection de façon à boucher les fentes et les ouvertures.
Bien des variantes de l'invention se présentent à l'esprit, pour l'adapter aux différents modèles et types de génératrices à courant continu ou autres machines dynamoélectriques; toutes comprennent un vapori- sateur ou humidificateur pour maintenir l'humidité ou la pression de vapeur, au degré désiré, dans une enveloppe protectrice disposée autour du collec- teur ou,si on le désire justeà la surface de contact de chaque balais avec le collecteur. Les Fig. 5, 6, 7 sont relatives à une variante parti- culièrement avantageuse de construction de l'enveloppe protectrice et du générateur de vapeur. Il est bien entendu que le générateur de vapeur 12 de la Fig. 1 peut être associé à l'enveloppe de protection des figo 5, 6 & 7, convient aussi à l'enveloppe protectrice des Figo 1, 2, 3 & 4.
La Fige 5 est une vue latérale avec coupe partielle d'une géné- ratrice à courant continu, dans laquelle le chemisage protecteur du collec- teur est modifié, et dont le générateur de vapeur fonctionne suivant un principe différent de celui de la Fig. 1. Tandis que le générateur de va-
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peur de la Fige 1 envoie de l'air humidifié dans la chambre du collecteur? le générateur de vapeur de la Figo 5 fournit seulement de la vapeur qui se mélange avec l'air ou humidifie celui qui pénètre dans la chambré du col- lecteur à travers les parties de l'enveloppe protectrice et les scelle- ments laissés incomplètement étancheso
Le collecteur 1, les balais 2 et l'induit 3, l'arbre, le tou- rillon et le palier 4, le bâti 5, l'assemblage d'extrémité 6, le collier porte-balais 7,
le guide 9 de l'air soufflé et la chemise 10 de la généra- trice de la Figo 5 peuvent être les mêmes que ceux de la Figo 1 et fonction- ner de la même manièreo
L'enveloppe protectrice 47 du collecteur, représentée Figo 5, est de forme générale cylindrique et le générateur de vapeur 48 contient de l'eau ou autre substance vaporisable 49, dont on élève la température pour produire une légère surpression de vapeur. Cette surpression force la va- peur à traverser le bouchon poreux 50 et., par le tube 51, d'accéder à l'es- pace intérieur à la chemise 47.
Le générateur de vapeur 48 comprend une cuve cylindrique ou une bouteille allongée 52, de préférence en métal, pourvue de trois ouver- tures; l'une disposée dans le col 53 communiquant a.vec le tube 51, pour alimenter en vapeur la chambre du collecteur, dans l'enveloppe protectrice 47 ; la deuxième., disposée dans le col 54, filetée à l'intérieur, reçoit un thermostat 55 servant à régler la température du liquide ; latroisième, gar- nie d'un court tuyau 56 sert au remplissage de la cuve.
Un bouchon 57 est disposé et percé d'un canal qu'on obstrue avec une goutte 58 en matière fragile ou fusible, telle qu'une soudure ou une cire de scellement ; cettegoutte fonctionne par conséquent comme fusible ou bouchon de sûreté pour empêcher la température ou la pression d'excéder des limites admissibles dans la cuve 52.
Une résistance chauffante est constituée par le fil résistant 59 enroulé autour de la cuve 52, dont il est isolé par un revêtement ou feuille isolante 60. Des bornes 61.& 62 sont prévues pour l'élément de chauffage alimenté par une source convenable en série avec le thermostat 55. Un isolement calorifuge 63 couvre avantageusement et complètement l'ensemble du générateur de vapeur 48, de la cuve 52, du fil 59 et du tu- be 51.
Celui-ci traverse une ouverture aménagée dans la chemise 10, et communique avec l'intérieur de la chambre de collecteur, formée par l'enveloppe protectrice 47. Le reste du tube 51 étant situé entre les en- veloppes 10 & 47 et dans le jet d'air principale est réchauffé par le fil de résistance 64 enroulé autour d'une chambre en isolant électrique 65, et, à son tour, est calorifugé par 66. La résistance 64, connectée à une source convenable, doit être alimentée sans arrêt en courant de chauffage, ce qui, conjointement avec les dispositions décrites, évite toute conden- sation de vapeur dans le tube 51 de la vapeur venue par le bouchon poreux 50.
Des supports non représentés, maintiennent le générateur de vapeur 48 et peuvent comprendre, par exemple, des courroies le maintenant à pro- cimité ou au contact du bâti 5 de la génératrice.
Le dispositif de l'enveloppe protectrice 47 est visible sur la Figo 6 représentant une coupe selon la ligne 6-6 de la Figo 5. Dans cette variante de réalisation, les parties métalliques conductrices de l'enveloppe protectrice sont mises à la terre par l'intermédiaire du bâti de la génératrice et chaque porte-balais est isolé des parties conductri- ces de cette enveloppe.
Bien entendu, l'enveloppe protectrice 47 est, de préférence, constituée en métal conducteur de l'électricité et de la cha- leur et l'isolement électrique la séparant du porte-balais n'est pas néces- saire, si elle est constituée en matière isolanteo Le porte-balais 67 peut
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être scellé à l'enveloppe protectrice au moyen de rubans ou lames isolan- tes 68 & 69, disposés dans des rainures de l'enveloppe (Fig.7), et con- stitués par un ciment isolant ou un compound convenable. Quand l'enve- loppe protectrice a été mise en place sur les porte-balais (Figo 6) les rubans isolants sont, d'une façon analogue, cimentés ou scellés aux por- te-balais.
Un anneau 70, en matière isolante, est, de préférence, fixé au moyen de boulons 71, à chaque porte-balais et est scellé également'au moyen d'une composition de scellement convenable, . au corps dé l'envelop- pe protectrice 47 pour interdire à l'air le passage entre ces deux élé- mentso
Comme on le voit Fig. 5, la bague 70'est disposée contre la surface cylindrique et le rebord vertical du collecteur, pour acquérir un minimum de jeu après rodage de sa face intérieure. La façon dont la section rétrécie 72 de l'enveloppe protectrice 47 (Figo 7) est montée dans l'assemblage d'extrémité 6 de la génératrice, est maintenant décri- te en examinant la Fig. 5.
Cette partie rétrécie 72 de l'enveloppe 47 traverse l'ouverture centrale du collier porte-balais 7 et s'adapte étroi- tement à un épaulement circulaire 73, formé à la surface interne et autour de la partie centrale, pleine de l'assemblage terminal 6. Une composition de scellement convenable peut être nécessaire ou désirable pour rendre ce joint étanche. Puisque la portion de l'assemblage d'extrémité 6, disposée entre l'épaulement 73 et le palier 4 est pleine., il ne peut pénétrer d'air venu du tube de guidage 9 dans cette extrémité de l'enveloppe protectrice 47.
La description précédente des deux variantes de l'invention mentionne l'emploi d'un ciment ou d'une composition de scellement. Tous les joints et revêtement rencontrés en cours de réalisation de la-présente invention, y compris ceux qui assurent l'étanchéité de l'enveloppe protec- trice, peuvent être effectués avantageusement par un compound de résine alkyd modifiée.
Les bagues 43 & 44 de la Fig. 1 et 70 de la figa 5 sont, de préférence, en une composition de résine phénolique dure, dans laquelle on a noyé un tissu ou des fibres textiles, pour en augmenter la soliditéo Bien que la construction et les formes particulières de ces bagues, sui- vant les dessins joints, conviennent à la plupart des applications,il peut être avantageux de constituer des joints plus efficaces, par exemple les bagues 43 & 70 et le rebord vertical du collecteur du côté de l'induit, en utilisant un joint à labyrinthe. On y parvient aisément en munissant les surfaces adjacentes de la bague et du rebord vertical du collecteur, sur tout leur pourtour, de rainures séparées par des parties planes formant un labyrinthe.
Pour les deux variantes des Fig. 1 et 5, le calage normal des balais est possible pour des génératrices du type décrit, car la rotation du .collier porte-balais 7, dans les limites habituelles nécessitées par ce réglage, déplace en même temps les enveloppes protectrices 11 ou 47 avec les porte-balais, ainsi que le record 20 ou le tube 51, la frette 10 et le générateur de vapeur 12 ou 48, autour de l'axe de la génératrice élec- trique.
Deux types de générateurs de vapeur sont seuls décrits et re- présentés, mais l'invention n'est pas limitée à une combinaison comprenant obligatoirement l'un ou l'autre type de générateur de vapeur ; elleenglobe, au contraire, l'emploi de toutes autres sources de vapeur ou d'air humi- difié, c'est-à-dire chargé artificiellement d'une certaine quantité de va- peur d'eau ou d'autres substances.
Comme générateur de vapeur, on peut., par exemple, employer un moteur de l'avion, Les gaz d'échappement des ma- chines Diesel, à essence, à réaction, contiennent, comme on le sait, de la vapeur humide; un faible volume de ces gaz d'échappement peut donc être en-
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voyé directement par une tubulure où un tùyau, dans la chambre du collec- teuro De même, un appareil mécanique, producteur des brouillards ou-des pulvérisations fines, tel qu'un pulvérisateur à jet, peut'être employé pour fournir de la vapeur à la chambre du collecteur, soit sous forme de vapeur seule soit en mélange de vapeur et d'air ou d'autres gazo
La disposition du générateur de vapeur à l'extérieur du bâti de la machine est commode, mais non obligatoire, et, bien entendu,
on peut le disposer à l'intérieur du bâti mais à l'extérieur de l'enveloppe protec- trice, ou même à l'intérieur de cette enveloppe si on le désireo Il peut être avantageux, dans certaines circonstances, de disposer le générateur à vapeur, par exemple soit à l'intérieur de l'induit, soit à l'intérieur du collecteur ou des bagues collectrices, ou bien dans le vide, montré figo 1, dans la bague 46 et entre le tambour du collecteur 45 et l'assemblage d'ex- trémité 6, ou en tout autre endroit appropriée suivant la machine particu- lière à laquelle on applique l'invention, compte tenu du volume d'eau ou d'autre substance vaporisable nécessaire au cours de la période de fonction- nement envisagée.
Dans chacune des réalisations décrites de l'invention, le tube qui va du générateur de vapeur à la chambre intérieure à l'enveloppe pro- tectrice, est disposé à peu près radialement à l'extérieur de l'enveloppeo Toutefois, il n'est pas nécessaire que le tube apporte la vapeur en traver- sant l'enveloppe même, mais on peut l'aménager de façon à faire passer la vapeur par un conduit formé, par exemple, dans la partie pleine de l'assem- blage d'extrémité 6. Un tel passage peut être adjacent et parallèle à l'axe du palier 4.
D'autres dispositions avantageuses et variantes de construc- tion de cette nature se déduisent facilement toutes seuleso Il est bien entendu, également,que le générateur de vapeur peut communiquer directe- ment avec la chambre du collecteur, sans tubulure d'interconnexion, ou que celle-ci peut être remplacée par un canal aménagé dans toute autre partie de la machine.
Bien que l'on n'ait représenté et décrit que deux formes de réalisa,tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dans le cadre de 15invention.
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METHOD AND DEVICE FOR REDUCING BRUSH WEAR
ELECTRIC MACHINERY.
The present invention relates to the means and methods for reducing the wear of brushes or similar parts in contact with the current collectors of electric machines. In particular, it concerns the construction of housings, forming around the collectors a chamber which is partially airtight, as well as devices for injecting steam into this chamber.
The invention applies in particular to dynamoelectric machines employed in regions of low humidity.
The realization of planes, flying at high altitude, posed the problem of excessive wear of the brushes on dynamoelectric machines and especially on the direct current generators used in these planeso This question has become very important., As a result of the use of the numerous electrical equipment necessary for the operation of the airplane and the resulting need for generators with intense current and safe operation.
Many attempts have been made in recent years to find an effective treatment for brushes, to prevent rapid wear and thus adapt existing machines to operation at high altitudes, but none of these treatments has so far given effect. fully satisfactory results o
The treated or untreated brushes, currently used in direct current aircraft generators, last no more than a few hours at altitudes exceeding 30,000 m and it often happens that their wear is complete in only five minutes of work. in addition, certain types of treated brushes have operating characteristics and other undesirable properties.
According to the invention, the brushes and the collec-
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in an atmosphere of moist air or steam from a source of steam, and ordinary brooms, untreated, can last several thousand hours, even at altitudes of the order of 10,500 m. The object of the invention is therefore to reduce or minimize the wear between the current collector and the contact element which is associated with it, in an electric machine operating in dry atmospheres. To this end, electrical machines are fitted with special and efficient devices which increase the useful life of parts (for example carbon brushes) in contact with the collectors operating in regions of low humidity.
Although the invention is described and shown in its application to an aircraft generator with direct current, it is understood that it also applies to other electrical machines, with a current collector and with an element in contact with it. this last. Such machines, made in accordance with the invention, operate satisfactorily in regions of low humidity without rapid wear either of the manifold or of its contact elements.
The invention applies, for example, to direct current motors on aircraft and, in general, to motors and generators with collectors employed in regions of very low temperature and (or) low humidity. for example polar, desert and high mountain regions, as well as test chambers in which the atmospheric conditions of such regions are imitated, or even cold or refrigerated chambers. The invention also applies to dynamoelectric machines with slip rings, for example synchronous ac machines or other electric machines. Although not being limited thereto, the object of the invention is in particular to minimize the wear of the carbon brushes used to collect the currents in electrical machines.
The new characteristics and the advantages of the invention can be better understood by referring to the following description and to the accompanying drawings, given by way of non-limiting examples of the invention.
- Fig. 1 shows a side view with partial section of an aircraft generator with direct current, provided with a protective envelope, according to the invention, around the collector and a steam generator.
- Fig. 2 represents a section along line 2-2 of fig 1.
- Fig 3 shows an elevational view of the protective casing of the collector, forming part of the aircraft generator of FIG. 1.
- Fig. 4 shows in perspective the details of a portion of the aircraft generator of FIG. 1.
- Fig. 5 is a side view, partially cut away, of an aircraft generator with an alternative construction according to the invention.
- Figs. 6 & 7 give some details of fig. 5, fig. 6 shows a section on 6-6 of fig 5, and fig. 7 a perspective view of the jacket surrounding the manifold.
The term "current collector" here designates the collectors proper and the slip rings, constituting the movable conductor elements, intended to receive or supply the electric current, by means of brushes or other contact elements rubbing against it. collector, this current normally passing through the winding (s) of the rotor of the machine.
The expression "contact member of the current collector" abbreviated as "contact member" will denote either the usual carbon brushes or
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any other type of brushes or contact members, rubbing on the collector, 1a. slip ring or other similar member, the relative movement being a glissemento
The term "rotor" designates the rotating assembly of the dynamo-electric machine, both if the winding or the windings which form part thereof are powered by, or supply direct or alternating current, and if the collector device in contact with the walkers or brooms is a blade collector or slip ring, or any similar device.
It has been known for a long time that brush wear on rotary electric machines is much faster in low humidity environments. However, as airplane generators, as small and light as possible, were almost always cooled by a strong draft, the air volume was too large to attempt to humidify it. According to the invention, it becomes possible and practical, with only a small amount of water or other vaporizable substance, to maintain a reasonably large vapor pressure in the region of the brush manifold, without interfering with the flow. cooling air or reduce it. The efficiency of the generator is not affected by the modifications made in accordance with the invention and the weight and size are negligibly modified.
In addition, it has been observed that the machines equipped according to the invention heat the brushes much less during operation than similar ones, but without this device, while the latter in no way affects correct operation.
Figure 1 shows the end of a direct current aircraft generator according to the invention, comprising a collector 1 and brushes 2 on which the segments of the collector slide. The figure shows the usual rotor 3, the shaft and its bearing 4 and the frame 5. The end assembly 6 of the frame and of the brush holder collar 7 of the generator is provided with slots or dots. 'suitable openings, allowing the flow of cooling air to follow, according to the arrows 8, the path from the brush holders to the rotor 3, and to escape at the other end of the generator. pipe 9 guides the air jet through the generator, the brush chamber being closed by a hoop 10, which, to facilitate disassembly,
it is split by assembling its edges around the frame 5 of the generator by bolts and nuts. To simplify the drawings, this hoop is shown without edges or assembly means.
On the periphery and near the surface of the collector, there is placed a protective casing 11, described in detail below, and forming a chamber of collectors, closed and partially airtight or gas-tight, in which are housed the collector and the friction surfaces of the brushes on the collector, which is thus sheltered from the cooling air stream. Steam-laden air is introduced, according to the embodiment of FIG. 1, in this closed chamber of the collector and is supplied by the steam generator 12.
The maneuvers of the aircraft can be violent, the steam generator must operate in all possible positions.
The one shown in Figo 1 satisfies this need. It comprises a spherical globe or a single ball 13 made of glass, plastic, metal or other material; if the latter is not insulating, the inside of this balloon is preferably coated with an insulating material to prevent a possible short-circuit between the parts of a grid or of a resistance filament 14.
Stainless steel or the nichrome alloy are suitable for the wire 14. This resistor is supplied with current by conductors 15, which pass through the stopper or closure cap 16, which may be made of rubber.
The heating elements 14 are arranged on a support 17 of
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so that several sections remain submerged in water for all positions of the flask, the purpose of this heating is to accelerate evaporation.
Apart from these conductors 15, the plug 16 is crossed by the pipes 18 and 19 which terminate near the center of the balloon 13. The latter is filled a little less than half with water or other vapor- suitable sand, so that the liquid in the balloon cannot block the nozzles 18 & 19 in any position of the balloon. The tubing 18 communicates with the inside of the casing 11 of the manifold by a connector 20 carried by this protective casing and passing through the hoop.
10. The end of the connector is externally threaded to receive a gland nut 21 which ends with tube 18. A coating 22 is provided around tube 18 of connector 20 and nut 21 to reduce cooling and freezing. unwanted condensation that would result.
It may also be found advantageous, under certain conditions, to insulate the balloon 13, but this is not necessary if the balloon is not exposed to the jet of cold air. The tubing 18 and the connector 20 thus establish an isolated communication between the steam generator 12 and the protective casing of the manifold, and making it possible to introduce the steam into the space which surrounds the latter.
The tubing 19 introduces hot air into the balloon 13, by means of the air heater 23, of any type, and which can be constituted by a single suitable resistant wire, wound around the tubing.
19, preferably, it is wound on the pipe 19, to heat the supplied air. The heater can consume approximately 15 watts under average conditions. The air thus supplied to the balloon through the tubing 19 and the heater 23 should preferably be a little overpressurized with respect to the atmosphere; it can be taken in any way from the air jet blown into the duct 9. It is possible to use in a closed circuit, the air coming from the manifold chamber, by means of a small additional tube, similar to the connector 20, which makes the heater 23 unnecessary since this air is already hot.
If air is to be circulated in this way, a low powered air pump can be used to maintain circulation between the manifold chamber and the steam generator.
In operation, the steam generator supplies a small quantity of humid air inside the protective casing 11 of the collector. Resistor 14 is heated by current from a suitable source and through terminals 15, the current strength and resistance being calculated for evaporation of water, or other liquid, in the balloon 13, at a flow rate of the order of 5 grams per hour, in the case of an airplane generator of 400 Amps and a flow rate of approximately 2 to 10 liters of air per minute entering the flask through tubing 19. These magnitudes are given as examples only and vary depending on the magnitude of manifold chamber leaks and other factors.
The mentioned vaporization rate only requires about 15 watts of power to heat resistor 14, but higher power and evaporation rate are often desirable. The wire is preferably supplied with a current just sufficient to make it barely luminous, when it is not submerged; a more or less intense current may also be desirable. Under these conditions, the water vaporization takes place over its entire surface, the vaporization rate per unit of area being maximum at the meniscus formed by the water on the wire. The entire volume of water in the flask need not necessarily be heated and it has been found that many other liquids can be employed in this system, including alcohols, ethers, ketones and hydrocarbons, whether or not mixed with the water.
Certain sublimable solids can also be employed, which are heated to a sufficient extent to maintain a suitable vapor pressure. Camphor and ice are two examples.
The construction and arrangement of the casing 11 of Fig. 1 will be better understood from Figs. 2, 3 & 4. FIG. 2, section of the. fig. 1 according to 2-2, shows the protective casing of the collector formed of
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plates or sheet metal elements lengthened between the brush holders. The plates 24 & 25, for example, extend between the brush holders 26 & 27 to prevent the jet of air, entering through the elongated and arcuate slots formed in the brush holder collar 7, does not reach the surface of the collector, represented by the circle 28 in dotted lines.
The plate 24 has a flange 29 folded over and sealed to the brush holder 26 by welding, gluing, riveting, etc., and the plate 25 is similarly sealed by the flange 30, to the brush holder 37. Between the plates 24 and 25 and approximately halfway between the brush holders 26 and 27 is interposed an insulating blade 31, to which the plates 24 & 25 are riveted.
The blade 31 electrically isolates the plates from one another and thus prevents short-circuiting of the brush holders by the casing 11.
This blade 31 can extend inwardly closer to the surface of the collector, to help maintain the air turbulence in the protective casing and thus contribute to a substantial increase in the heat exchange between the collector. and the brushes on the one hand, and the protective casing of the brush holders and, consequently, the cooling air jet on the other hand. The protective casing thus contributes to the cooling of the brushes and the collector. Plates similar to plates 24 and 25 are disposed between each successive pair of brush holders and, as shown in FIG. 2, completely encircling the manifold.
The collector and the friction surfaces of the brushes being cooled by the transfer of heat, by the turbulent air to the outer part of the protective casing and to the brush holders, this casing must be, of preferably in a material which is a good thermal conductor, such as copper, aluminum, steel or the like ;, and it may be advantageous to place fins on the casing and (or) on the brush holders. coolers directed outwards, to remove heat from them as quickly as possible. However, such fins have not been found essential and the corresponding device is not shown in parts 4 of FIG. 1 and 7 of FIG. 5, described later.
The humidified air is brought from the steam generator into the protective casing of the collector, by a heat-insulated tubing, passing through the hoop 10 and one of the plates, for example 24, of the protective casing o The end of this tubing 18 (Figo 1 & 2) is folded against the edges of a suitable opening, made in the plate 24 of Fig. 2.
Any other method of attaching the tubing 18 to the plate 24 can be envisaged, so as to establish communication with the interior of the protective casing of the collector.
Brushes 2, all brush holders including 26 & 27, and brush springs 32 are common types. It is however clear that the object of the invention will be best achieved if the brushes are well adjusted in their sheaths and allow only minimal leaks of air, entering or leaving the chamber of the collector formed by its envelope.
Fig. 3 shows, in elevation, this envelope and the brushes in the portion of the frame of the generator housing the collector, and, in particular, the arrangement of two typical plates 33 and 34, corresponding to the upper plates, shown in broken lines in Fig. 2. The plate 33, plan view, is rectangular and is fixed by its flange to the part 35, being integral with the brush holder 36. The plate 34 (fig. 4) follows the surface of the brush holder 37 to which it is fixed and adjusted tightly. The insulating blade 38 is interposed between the plates 33 & 34 attached to this blade by means of rivets 39 and 40. The rivet 39 pierces a vertical lug 41 of the plate 34 and the insulating blade, thus firmly assembling the plate and the plate. blade.
Rivet 40 similarly secures lug 42 of plate 33 to blade 38. As lugs 41 & 42 are offset along the. blade, the rivet 39 is in electrical contact.
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with the single plate 34, and the rivet 40 with the plate 33. The electrical insulation is thus kept between the plates 33 and 34, as it is necessary, to prevent short-circuiting the brushes in case the plates of the protective casing would be conductive o This insulation can still be abandoned if the protective casing is made of non-conductive materiala
The construction of the protective casing is further shown in FIG. 4, where rivets 39 & 40 and lug 42 are shown in perspective with plates 33 and 34, blade 38, and brush holder 36.
Fig. 4 also shows portions of two rings 43 & 44, made of insulating material. The rings 43 & 44 can be sealed to the brush holder or, as shown, attached to these brush holders by bolts, for example 43 'screwed into the brush holder 36.
The positions and dimensions of the rings 43 & 44 relative to the other parts of the assembly are clearly shown in Figo 1.
This shows the ring 43 tightly fitted around the surface of the collector, on the armature side, against the vertical portions of this collector.
It has been found advantageous in practice to dimension the ring 43 so that it starts in contact with the manifold and remains fitted there as closely as possible after the running-in during operation. The ring 44, disposed on the side of the collector bearing, first forms a seal between the inner surface of the brush holder collar 7 and the casing 11. This ring can also be arranged, if desired, so as to lapping it internally on the drum 45 supporting the collector. The seal between the bearing side of the manifold and the casing 11 is completed by a ring or hoop 46 fitted on one side closely to the brush holder collar 7 and, on the other side, to a solid central portion. of the end 6 of the machine frame.
The air jet is thus separated from the chamber of the collector by the casing II, the insulating ring 44, the internal portion of the brush holder collar 7, the hoop 46, the solid internal portion of the terminal assembly 6, through the tightly fitted journals and bearings 4 and the end of the rotor shaft. The space between the drum 45 of the manifold and the solid central portion 6 of the end assembly, inside the casing 46, is thus closed. If, as indicated, the internal wall of the ring 44 rolls over the drum 45, there will ipso facto be an additional seal on this side of the manifold chamber.
It will be understood that the rings 43 & 44 are preferably sealed to the plates of the casing, such as the plates 24, 25, 33 & 34 of Figs. 2, 3 & 4, by means of a watertight joint, or of a cement, or of any composition for sealing, applied after having assembled the protective envelope in order to plug the cracks and the openings .
Many variants of the invention come to mind, to adapt it to different models and types of direct current generators or other dynamoelectric machines; all include a vaporizer or humidifier to maintain humidity or vapor pressure, to the desired degree, in a protective casing disposed around the collector or, if desired, just on the contact surface of each brush with the collector . Figs. 5, 6, 7 relate to a particularly advantageous variant of construction of the protective casing and of the steam generator. It is understood that the steam generator 12 of FIG. 1 can be combined with the protective casing of figo 5, 6 & 7, also suitable for the protective casing of Figo 1, 2, 3 & 4.
Fig. 5 is a side view partially in section of a direct current generator, in which the protective jacket of the collector is modified, and the steam generator of which operates according to a principle different from that of FIG. 1. While the generator will
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afraid of Freeze 1 sending humidified air into the manifold chamber? the steam generator of Figo 5 only supplies steam which mixes with the air or humidifies that which enters the chamber of the collector through the parts of the protective casing and the seals left incompletely sealed o
The collector 1, the brushes 2 and the armature 3, the shaft, the journal and the bearing 4, the frame 5, the end assembly 6, the brush holder collar 7,
the guide 9 of the blown air and the jacket 10 of the generator of Figo 5 can be the same as those of Figo 1 and function in the same way.
The protective casing 47 of the collector, shown in Fig. 5, is generally cylindrical in shape and the steam generator 48 contains water or other vaporizable substance 49, the temperature of which is raised to produce a slight overpressure of steam. This overpressure forces the vapor to pass through the porous plug 50 and, through the tube 51, gain access to the space inside the jacket 47.
The steam generator 48 comprises a cylindrical vessel or an elongated bottle 52, preferably of metal, provided with three openings; one disposed in the neck 53 communicating a.vec the tube 51, to supply steam to the chamber of the collector, in the protective casing 47; the second., disposed in the neck 54, threaded on the inside, receives a thermostat 55 used to regulate the temperature of the liquid; the third, furnished with a short pipe 56, is used for filling the tank.
A stopper 57 is arranged and pierced with a channel which is blocked with a drop 58 of fragile or fusible material, such as solder or sealing wax; This drop therefore functions as a fuse or safety plug to prevent the temperature or pressure from exceeding allowable limits in the tank 52.
A heating resistor is formed by the resistance wire 59 wound around the vessel 52, from which it is insulated by an insulating coating or sheet 60. Terminals 61. & 62 are provided for the heating element supplied by a suitable source in series. with the thermostat 55. A heat-insulating insulation 63 advantageously and completely covers the whole of the steam generator 48, the tank 52, the wire 59 and the tube 51.
This passes through an opening made in the jacket 10, and communicates with the interior of the collector chamber, formed by the protective casing 47. The rest of the tube 51 being situated between the casings 10 & 47 and in the casing. Main air jet is heated by resistance wire 64 wrapped around an electrically insulating chamber 65, and, in turn, is heat insulated by 66. Resistor 64, connected to a suitable source, must be energized continuously by heating current, which, together with the arrangements described, prevents any condensation of vapor in the tube 51 of the vapor coming through the porous plug 50.
Supports, not shown, hold the steam generator 48 and may include, for example, straps holding it in proximity to or in contact with the frame 5 of the generator.
The device of the protective casing 47 is visible in Figo 6 showing a section along the line 6-6 of Figo 5. In this variant embodiment, the conductive metal parts of the protective casing are earthed by the 'intermediate the frame of the generator and each brush holder is isolated from the conductive parts of this envelope.
Of course, the protective casing 47 is preferably made of a metal which conducts electricity and heat and the electrical insulation separating it from the brush holder is not necessary, if it is made of a metal. in insulating material o The brush holder 67 can
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be sealed to the protective casing by means of insulating tapes or strips 68 & 69, placed in grooves of the casing (Fig. 7), and made up of an insulating cement or a suitable compound. When the protective cover has been placed on the brush holders (Figo 6) the insulating tapes are, in a similar way, cemented or sealed to the brush holders.
A ring 70, of insulating material, is preferably fixed by means of bolts 71, to each brush holder and is also sealed by means of a suitable sealing composition. to the body of the protective envelope 47 to prevent the air from passing between these two elements.
As seen in Fig. 5, the ring 70 ′ is disposed against the cylindrical surface and the vertical rim of the manifold, in order to acquire a minimum of play after lapping of its inner face. The manner in which the constricted section 72 of the protective cover 47 (Figo 7) is fitted in the end assembly 6 of the generator, is now described by examining FIG. 5.
This narrowed portion 72 of the casing 47 passes through the central opening of the brush holder collar 7 and closely fits a circular shoulder 73, formed on the inner surface and around the central, solid portion of the assembly. terminal 6. A suitable sealing composition may be necessary or desirable to seal this seal. Since the portion of the end assembly 6, placed between the shoulder 73 and the bearing 4 is solid, no air from the guide tube 9 can penetrate into this end of the protective casing 47.
The preceding description of the two variants of the invention mentions the use of a cement or of a sealing composition. All of the seals and coatings encountered in the course of carrying out the present invention, including those which ensure the tightness of the protective casing, can advantageously be carried out by a compound of modified alkyd resin.
The rings 43 & 44 of FIG. 1 and 70 of Fig. 5 are preferably made of a hard phenolic resin composition, in which a fabric or textile fibers have been embedded, to increase their strength. Although the particular construction and shapes of these rings, follow - before the attached drawings, suitable for most applications, it may be advantageous to make more efficient seals, for example bushings 43 & 70 and the vertical manifold flange on the armature side, using a labyrinth seal . This is easily achieved by providing the adjacent surfaces of the ring and the vertical rim of the manifold, all around their circumference, with grooves separated by flat parts forming a labyrinth.
For the two variants of Figs. 1 and 5, the normal setting of the brushes is possible for generators of the type described, since the rotation of the brush holder collar 7, within the usual limits required by this adjustment, simultaneously moves the protective envelopes 11 or 47 with the brush holder, as well as the record 20 or the tube 51, the ring 10 and the steam generator 12 or 48, around the axis of the electric generator.
Two types of steam generators are only described and shown, but the invention is not limited to a combination necessarily comprising one or the other type of steam generator; it encompasses, on the contrary, the use of all other sources of vapor or humidified air, that is to say, artificially charged with a certain quantity of water vapor or other substances.
As a steam generator, it is possible, for example, to employ an engine of the airplane. The exhaust gases of diesel, gasoline, jet engines contain, as is known, wet vapor; a small volume of these exhaust gases can therefore be
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seen directly through a pipe or pipe, into the chamber of the collector. Similarly, a mechanical device, producing mists or fine sprays, such as a jet sprayer, can be used to supply steam to the manifold chamber, either in the form of vapor alone or as a mixture of vapor and air or other gas
The arrangement of the steam generator outside the machine frame is convenient, but not mandatory, and, of course,
it can be placed inside the frame but outside the protective casing, or even inside this casing if desired. It may be advantageous, in certain circumstances, to place the generator outside. steam, for example either inside the armature, or inside the manifold or the slip rings, or else in the vacuum, shown in figo 1, in the ring 46 and between the header drum 45 and the end assembly 6, or at any other suitable location depending on the particular machine to which the invention is applied, taking into account the volume of water or other vaporizable substance required during the period of operation. being considered.
In each of the described embodiments of the invention, the tube which runs from the steam generator to the interior chamber at the protective casing is disposed approximately radially outside the casing. However, it is not necessary. it is not necessary for the tube to supply the steam through the casing itself, but it can be arranged so as to pass the steam through a duct formed, for example, in the solid part of the assembly of end 6. Such a passage can be adjacent and parallel to the axis of the bearing 4.
Other advantageous arrangements and construction variants of this nature can easily be deduced on their own. It is of course also understood that the steam generator can communicate directly with the chamber of the collector, without interconnecting tubing, or that this can be replaced by a channel made in any other part of the machine.
Although only two embodiments of the invention have been shown and described, it is obvious that we do not wish to limit ourselves to these particular forms, given simply by way of examples and without any character. restrictive and that, consequently, all the variants having the same principle and the same object as the provisions indicated above, would come within the scope of the invention as they did.