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CHEMISE D'ETANCHEITE STATORIQUE
POUR MACHINE TOURNANTE
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Lt présente invention est reintive k un porfec+1.n. ," nement apporté aux machines tournantes dana lesquelles est @ prévue une chemise d'étanchéité cylindrique isolant les tale.: et les enroulements du stator de la, cavita où tourne le roter.
On sait que dana les moteurs asynchrenes à Champ tournant, on fait souvent appel à une telle chemise métalli- que d'étanchéité, notamment dans les applications où il est nécessaire d'isoler mécaniquement les parties du moteur où se trouvent disposés respectivement le stator et le rotor.
Dans le cas où: existe une différence de pression importante de part et d'autre de cette chemise, dirigée par exemple vers l'intérieur de celle-ci, sa tenue au flambage nécessite une épaisseur qui peut alors conduire à des pertes électriques par,
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par courants de Foucault prohibitives. Par ailleurs, l'évacua- tion des calories à travers cette chemise devient dans oes conditions très délicate et, pour que le refroidissement par fluide gazeux dans l'espace ménagé entre la chemise d'étanché- ité et le stator soit efficace, l'écartement entre le stator et la chemise doit être constant et aussi faible que possible.
La présente invention a pour but de satisfaire aux conditions précédentes grâce à l'utilisation d'une chemise 'd'étanchéité particulière, présentant une épaisseur réduite et une bonne tenue mécanique vis-à-vis notamment des efforts de flambage,ainsi que d'obtenir un centrage correct de la chemise par rapport au stator, ce qui permet une meilleure distribution du fluide gazeux de refroidissement en circula- tion.
A cet effet, l'invention consiste principalement à faire comporter à la chemise, par déformation de sa surface, des parties en saillie de faible hauteur de géométrie et de distribution déterminéos.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les parties en saillie présentent la forme de nervures héli- coîdales continues s'enroulant autour de la chemise avec un pas donné. Dans d'autres modes de réalisation, ces parties en saillie constituent des nervures longitudinales ou ondu. lées, droites ou obliques, continues ou interrompuos, ou môme présent, nt l'aspect de petits bossages de forme générale cy- lindrique ou cruciforme régulièrement répartis dans la sur- face de la chemise.
En outre et selon une autre caractéristique de l'in- vention, les parties en saillie de la chemise sont prévues dans sa surface dirigée au montage vers le stator de la maohi. ne tournante de façon à venir s'appuyer contre les tôles de
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celui-ci*
D'autres caractéristiques de l'invention, permet- tant de bien faire ressortir les avantages procurés par la disposition proposée, apparaîtront également à la lecture de la description qui suit, de plusieurs exemples de réali- sation donnes à titre indicatif et non limitatif.
Sur les dessins annexés, la Fig. 1 est une vue sché- matique en coupe axiale d'une machine tournante munie d'une chemise d'étanchéité statorique établie conformément à l'invention.
La Fige 2 est une vue en perspective d'une telle chemise.
Los Fig. 3 à 7 sont des vuos développées illustrant schématiquement d'autres modes de réalisation d'une chemise d'étanchéité de ce genre.
Comme on le voit sur la Fig. 1, on a représenté une machine tournante de type classique, comportant une carcas- se ou carter 1 fermé à l'une et l'autre de ses extrémités par deux flasques 2 et 3 sur lesquels sont fixés deux pa- liers respectivement désignés par les références 4 et 5.
L'assemblage de ces diverses pièces entre elles est réalisé au moyen d'ensemble vis 6 écrou 7, avec interposition de joints d'étanchéité tels que 8a et 8b, A l'intérieur du car- ter 1 est monté le stator de la machine dont les enroule- ments 10 ot les tôles 11 sont représentés schématiquement sur la figure ; les tôles du stator sont écartées par en- droit au moyen d'entretoises 9 pour ménager des passages 12 au fluide réfrigérant. Sur l'arbre 13 de la machine est d'autre part monté un rotor 14 muni extérieurement d'une on- veloppe mince d'étanchéité 15.
L'arbre 13 tourillonno dans.
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des roulements à billes 16 et 17 portés respectivement par les paliers d'extrémité 4 et 5,1'étanchéité au passage de l'arbre tournant étant réalisée par des joints à mombrane tels que 18. L'arbre 13 supporte, dans l'exemple considéré, une roue 20 d'un compresseur bloquée en bout do l'arbre par un écrou de fixation 21. Une butée 19 maintient la roulement 17 dans le palier 5.
Entre le stator et le rotor du moteur est montée uno chemise d'étanchéité 22 de forme générale cylindrique, solidaire d'une part du flasque 2 par l'intermédiaire d'une bride 23 et d'une collerette de fixation 24 et d'autre part du flasque 3 par une liaison coulissante 25 complétée par un soufflet d'étanchéité 26, ces dispositions permettant à la chemise 22 de subir de légères dilatations sans rompre l'étanchéité désirée entre la cavité du stator et colle du rotor.
Une circulation d'un fluide réfrigérant, de préférence gazeux, est prévue autour du stator dans l'espace comprj.s entre le carter 1 et la chemise 22, cotte circulation s'ef- fectuant par admission dans un collecteur d'entrée 27, puis en circulant selon le sens dos flèches 28, à travers le car- ter 1 par des conduits 29, avant de ressortir hors de celui- ci par des passages tels que 30 communiquant, par au moins une tubulure de liaison 31 avec des canalisations d'évacua- tion telles que 32 et 33.
Conformément à l'invention et comme on le voit mieux sur la vue en perspective de la Fig. 2, la chemise 22 comporte des parties en saillie 34 do faible hauteur, dessi- nant par exemple sur la surface de cette chemise des nervures hélicoïdales s'enroulant autour de celle-ci avec un pas donné, déterminé en fonction des conditions particulières de l'uti-
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lisation de cotto chemise.
Dans le mode de réalisation repré- senté sur cette figure, qui constitue une mise en oeuvre pré- féréo do l'invention, les norvuros 34 se présentent sous la forme d'hélices continues, obtenues par exemple par déforma- tion plastique du métal de la chemise préalablement à son mon- tage dans la machine ou par tout autre procédé connu, permet- , tant de réaliser facilement ces nervures sans altérer la forme cylindrique primitive de la chemise et la continuité matérielle do sa surface avec des tolérances de fabrication très faibles vis-à-vis de son diamètre extérieur mesuré sur les nervures, diamètre qui est fixé par les dimensions de l'espace entre le rotor et le stator dans lequel elle doit être logée.
Grâce à la présence de telles nervures directement obtenues par déformation de sa surface et non par fixation d'éléments rapportés, la chemise d'étanchéité présente une tenue mécanique, au flambage notamment, particulièrement améliorée en raison du raidissement résultant d'une part de l'augmentation de s@@ moment d'inertie et d'autre part de l'appui mécanique des nervures dans l'alésage du stator, ce qui limite bien entendu les possibilités de déformation de cette chemise sous l'effet de la pression du fluide de refroi- disscment.
Enfin ces nervures permettent d'obtenir un centrage excellent de la chemise dans l'alésage du et.-.tort ce qui contribue dans une notable mesure à la distribution uniforme du fluide de refroidissement.
Les Fig. 3 à 7 illustrent d'autres modes de réali- sations des nervures pratiquées dans la chemise d'étanchéité, ces nervures pouvant être ondulées (Fig.3), interrompues (Fig.4) ou même pouvant se présenter sous la forme de bossages sphériques (Fig. 5) ou cruciformes (Fige 6 et 7), régulière-
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. ment répartis dans la surface de la chemise, en quinconce ou selon un quadrillage régulier,
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples.
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STATORIC WATERPROOF SHIRT
FOR ROTATING MACHINE
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The present invention is reintive k un porfec + 1.n. , "nement brought to the rotating machines in which a cylindrical sealing jacket is provided to insulate the tales: and the stator windings of the, cavita where the roter turns.
It is known that in asynchronous motors with rotating field, such a metallic sealing jacket is often used, in particular in applications where it is necessary to mechanically isolate the parts of the motor where the stator and the stator are located respectively. the rotor.
If: there is a significant pressure difference on either side of this jacket, for example directed towards the inside thereof, its resistance to buckling requires a thickness which can then lead to electrical losses by,
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by prohibitive eddy currents. Moreover, the evacuation of the calories through this jacket becomes very delicate under these conditions and, so that the cooling by gaseous fluid in the space formed between the sealing jacket and the stator is effective, the the distance between the stator and the jacket must be constant and as small as possible.
The object of the present invention is to satisfy the preceding conditions by virtue of the use of a particular sealing liner, having a reduced thickness and good mechanical strength vis-à-vis in particular buckling forces, as well as obtain correct centering of the jacket with respect to the stator, which allows better distribution of the gaseous cooling fluid in circulation.
To this end, the invention consists mainly in making the liner comprise, by deformation of its surface, projecting parts of low height of determined geometry and distribution.
In a preferred embodiment of the invention, the protruding parts are in the form of continuous helical ribs wrapped around the liner with a given pitch. In other embodiments, these protruding parts constitute longitudinal or corrugated ribs. Straight, straight or oblique, continuous or interrupted, or even present, have the appearance of small bosses of generally cylindrical or cruciform shape regularly distributed in the surface of the jacket.
In addition and according to another characteristic of the invention, the protruding parts of the sleeve are provided in its surface directed during assembly towards the stator of the maohi. not rotating so as to come to rest against the
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this one*
Other characteristics of the invention, making it possible to clearly show the advantages provided by the proposed arrangement, will also appear on reading the description which follows, of several exemplary embodiments given by way of indication and without limitation.
In the accompanying drawings, FIG. 1 is a schematic view in axial section of a rotating machine provided with a stator sealing jacket constructed in accordance with the invention.
Fig 2 is a perspective view of such a shirt.
Los Fig. 3 to 7 are developed views schematically illustrating other embodiments of a sealing jacket of this kind.
As can be seen in FIG. 1, there is shown a rotating machine of conventional type, comprising a casing or casing 1 closed at one and the other of its ends by two flanges 2 and 3 on which are fixed two bearings respectively designated by the references 4 and 5.
These various parts are assembled together by means of a screw 6 nut 7 assembly, with the interposition of seals such as 8a and 8b. Inside the casing 1 is mounted the stator of the machine. the windings 10 and the sheets 11 of which are shown schematically in the figure; the stator sheets are spaced apart by means of spacers 9 in order to provide passages 12 for the refrigerant fluid. On the other hand, on the shaft 13 of the machine is mounted a rotor 14 provided on the outside with a thin sealing cover 15.
Shaft 13 journalled in.
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ball bearings 16 and 17 carried respectively by the end bearings 4 and 5, 1 sealing the passage of the rotating shaft being achieved by mombrane seals such as 18. The shaft 13 supports, in the example considered, a wheel 20 of a compressor blocked at the end of the shaft by a fixing nut 21. A stop 19 maintains the bearing 17 in the bearing 5.
Between the stator and the rotor of the motor is mounted a sealing sleeve 22 of generally cylindrical shape, secured on the one hand to the flange 2 by means of a flange 23 and a fixing collar 24 and on the other from the flange 3 by a sliding connection 25 completed by a sealing bellows 26, these arrangements allowing the sleeve 22 to undergo slight expansion without breaking the desired seal between the cavity of the stator and the rotor adhesive.
Circulation of a refrigerant fluid, preferably gaseous, is provided around the stator in the space comprised between the casing 1 and the jacket 22, this circulation being effected by admission into an inlet manifold 27, then by circulating in the direction of the arrows 28, through the casing 1 via conduits 29, before leaving the latter via passages such as 30 communicating, via at least one connecting tube 31 with conduits of 'evacuation such as 32 and 33.
According to the invention and as can be seen better in the perspective view of FIG. 2, the liner 22 comprises projecting parts 34 of low height, forming for example on the surface of this liner helical ribs winding around the latter with a given pitch, determined according to the particular conditions of the liner. 'use
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lisation of cotto shirt.
In the embodiment shown in this figure, which constitutes a preferred implementation of the invention, the norvuros 34 are in the form of continuous helices, obtained for example by plastic deformation of the metal of the liner prior to its assembly in the machine or by any other known process, allows these ribs to be easily produced without altering the primitive cylindrical shape of the liner and the material continuity of its surface with very low manufacturing tolerances with respect to its external diameter measured on the ribs, a diameter which is fixed by the dimensions of the space between the rotor and the stator in which it must be housed.
Thanks to the presence of such ribs directly obtained by deformation of its surface and not by fixing attached elements, the sealing liner has a mechanical resistance, in particular to buckling, which is particularly improved due to the stiffening resulting on the one hand from the 'increase in moment of inertia and on the other hand in the mechanical support of the ribs in the bore of the stator, which of course limits the possibilities of deformation of this jacket under the effect of the pressure of the fluid of cooling.
Finally, these ribs make it possible to obtain an excellent centering of the liner in the bore of the and .- .-. Wrong which contributes to a considerable extent to the uniform distribution of the cooling fluid.
Figs. 3 to 7 illustrate other embodiments of the ribs made in the sealing liner, these ribs possibly being corrugated (Fig. 3), interrupted (Fig. 4) or even being able to take the form of spherical bosses. (Fig. 5) or cruciform (Figs 6 and 7), regular-
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. evenly distributed over the surface of the shirt, in a staggered pattern or in a regular grid,
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of examples.