Moteur électrique<B>à</B> chemise d'entrefer destiné<B>à</B> entraimer une pompe, notamment une pompe d'accélération de chauffage central Dans les moteurs électriques destinés<B>à</B> entramer des pompes de circulation d'eau, par exemple dans les conduits de chauffage central, on utilise, pour éviter des fuites, une chemise d'entrefer consti tuée par une paroi, généralement cylindrique, en un matériau amagnétique, disposée dans l'entrefer et en fermant le rotor, ce qui permet de faire circuler l'eau <B>à</B> l'intérieur de cette chemise dans un circuit hydrau lique ne comportant que des joints statiques.
Le ro tor du moteur se trouve donc noyé dans l'eau du cir cuit hydraulique, laquelle sert<B>à</B> la lubrification des paliers et assure, par sa circulation, l'évacuation d'une partie des calories dégagées dans le moteur sous forme<B>de</B> pertes.
Cette construction présente toutefois de nom breux inconvénients, dus principalement au fait que l'eau de circuit contient souvent des souillures telles que débris de rouille provenant des radiateurs, grains de sable de fonderie, débris de filasse, dépôts calcai res, etc... Ces impuretés viennent,<B>à</B> cause de la cir culation de l'eau, s'incruster dans les coussinets des paliers du moteur, en provoquant la mise hors<B>'</B> ser vice rapide de ceux-ci et des portées d'arbre corres pondantes<B>;</B> ces mêmes impuretés ont tendance<B>à</B> se loger dans l'entrefer et risquent de bloquer le rotor. Pour éviter cet inconvénient, on doit donc donner <B>à</B> l'entrefer une valeur importante, ce qui diminue les performances électriques du moteur.
Cet incon vénient est aggravé par le fait que la chemise doit avoir une certaine épaisseur lui assurant une résistan ce mécanique minimale, tant au montage et au<B>dé-</B> montage de ladite chemise, que pour résister aux pressions régnant dans le circuit hydraulique, surtout dans les installations<B>à</B> eau surchauffée. Les perfor mances électriques s'en trouvent encore diminuées, l'entrf,-fer mécanique étant augmenté de l'épaisseur de la chemise. De plus, la chemise, bien qu'étant en métal amagnétique, est néanmoins le siège de pertes, ces pertes étant dues aux courants de Foucault qui croissent rapidement avec l'épaisseur de ladite che mise.
Uinvention vise<B>à</B> réaliser un moteur électrique <B>à</B> chemise d'entrefer, utilisable notamment dans une installation de chauffage central et dans d'autres in stallations analogues nécessitant la mise en circula tion d'un fluide présentant les inconvénients susin- diqués, par exemple dans des circuits de circulation de produits chimiques, de mazout, ou dans des cir cuits de stations nucléaires, etc...
Le moteur qui fait l'objet de l'invention est ca ractérisé en ce que la chemise d'entrefer délimite une cavité intérieure qui, du côté opposé<B>à</B> la pompe, ne communique avec l'espace extérieur que par un évent et qui, du côté de la pompe, communique avec le flui de entramé par la pompe par un filtre dont la section et la porosité sont telles que la perte de charge<B>à</B> tra vers le filtre soit inférieure<B>à</B> celle résultant du jeu entre l'arbre et le coussinet du palier situé du côté de la pompe, de sorte que le fluide pénètre dans ladite cavité intérieure<B>à</B> travers ce filtre et qu'aucune cir culation de fluide ne se produit ensuite entre cette cavité intérieure et la pompe,
la chemise étant rai die<B>à</B> ses extrémités par des collerettes coopérant avec des joints d'étanchéité toriques montés sur les paliers, et la carcasse étant munie d'ailettes de re froidissement.
Ce moteur présente une grande sécurité de fonc tionnement, une amélioration importante des perfor mances électriques, un poids et un encombrement réduits, et un prix de revient relativement faible. Les dessins annexés représentent, a titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'invention<B>:</B> la Fig. <B>1</B> représente une coupe longitudinale de cette forme d'exécution<B>;</B> la Fig. lA représente une variante d'un détail de la chemise<B>;</B> la Fig. 2 représente, en coupe, la chemise d'en- trefer <B>;</B> la Fig. <B>3</B> représente, en coupe, le palier avant du moteur<B>;
</B> la Fig. 4 représente, en coupe, le palier arrière du moteur. Sur la Fig. <B>1,</B> on voit un stator<B>1</B> portant un bobinage 2, et une chemise d'entrefer<B>3,</B> de forme générale tubulaire circulaire, s'embditant dans l'alé sage du stator.<B>A</B> l'intérieur de cette chemise peut tourner un rotor 4 monté sur un arbre<B>5,</B> grâce au jeu laissé par l'entrefer<B>6</B> entre stator et rotor. L'ar bre est supporté par des paliers arrière<B>7</B> et avant <B>8,</B> munis de leurs coussinets<B>9</B> et<B>10,</B> respectivement.
Le palier arrière<B>7</B> est muni d'une calotte d'obtura tion<B>11,</B> délimitant entre celle-ci et l'arbre une chambre 12 jouant le rôle de chambre de dégazage, dans laquelle débouche un trou borgne axial<B>13</B> mé nagé dans l'arbre du moteur, ce trou communiquant par des trous radiaux 14 avec l'espace intérieur du moteur.
De préférence, la paroi interne du palier<B>8</B> est calorifugée au moyen d'un isolant thermique (non représenté).
Uétanchéité entre stator et rotor est réalisée au moyen de joints toriques<B>15, 16,</B> montés dans des gorges<B>17, 18,</B> ménagées dans des surfaces cylindri ques<B>19</B> et 20 des paliers, comme précisé plus loin. Le palier avant<B>8</B> porte un filtre 21.
La chemise d'entrefer<B>3</B> (Fig. <B>1</B> et 2) est réalisée en tôle inoxydable<B>de</B> très faible épaisseur, 0,2.mm par exemple, pour un diamètre de 40 mm. Pour as surer<B>à</B> cette chemise un raidissement convenable, on la munit<B>à</B> ses extrémités d'une collerette 22 tour née vers l'extérieur et d'une collerette<B>23</B> tournée vers l'intérieur<B>;</B> ces collerettes permettent, en outre, le démontage facile de la chemise et l'arrachage u joint arrière<B>15.</B>
La collerette intérieure<B>23</B> est constituée par un sertissage de l'extrémité de la paroi de la chemise<B>3,</B> qui peut être rabattue de<B>900</B> comme représenté<B>à</B> la figure<B>1 ;</B> de préférence, elle est rabattue de 1801, comme représenté sur la Fig. <B>1A,</B> ce qui assure un meilleur raidissage de la chemise. Le filtre 21 (Fig. <B>3)</B> est constitué par exemple par une pastille en métal fritté maintenue dans une chambre 24 du palier avant, en avant d'une chambre <B>25</B> assurant le passage du fluide qui, repris par des trous<B>26,</B> débouchant dans une gorge<B>27,</B> peut ainsi s'écouler vers l'intérieur du moteur.
La section du filtre 21 et sa porosité sont cal culées de façon que la porte de charge au passage du filtre soit inférieure<B>à</B> celle résultant du jeu entre le coussinet<B>9</B> et l'arbre. La disposition du filtre 21, de la chambre 24, des trous<B>26</B> et de la gorge<B>27,</B> telle que représentée au dessin, assure le maximum de facilité de passage au fluide, en permettant ainsi de satisfaire<B>à</B> la condition susindiquée. Le fluide dans l'espace annulaire entre le coussinet<B>9</B> et l'arbre est, en conséquence, amené par l'arrière du palier pour assurer la lubrification. C'est donc un fluide exempt de souillure qui remplit cet office.<B>Il</B> en est de même,<B>à</B> fortiori, pour le palier arrière. Cette lubrification par le fluide filtré évite toute usure pré maturée des coussinets.
Le palier avant porte en outre une butée fixe<B>28,</B> sur laquelle vient prendre contact une butée mobile <B>29,</B> solidaire du rotor quand, par suite de la poussée axiale de la pompe, le rotor est déplacé dans<B>le</B> sens de la flèche F (fig. <B>1).</B>
Cette butée<B>2,8</B> ainsi que les coussinets, sont, de préférence, réalisés en un conglomérat<B>de</B> bronze fritté, enrobé dans une masse de polytétrafluoréthy- lène, par exemple de Téflon , ce qui permet le fonctionnement accidentel<B>à</B> sec.
La Fig. 4, représentant le détail du palier arrière, montre comment il est possible de combiner le mon tage connu du joint<B>15</B> avec la chemise d'entrefer<B>3</B> <B>à</B> collerette rabattue<B>23.</B> En avant de la gorge<B>17,</B> servant de logement au joint torique <B>15,</B> est prévue une partie cylindrique <B>30</B> de faible longueur. Cette partie cylindrique évite toute blessure au joint au moment du montage et empêche son débditement vers l'intérieur du moteur sous l'effet d'une poussée latérale. Le diamètre de cette partie cylindrique est calculé pour que l'exten sion du joint reste au-dessous des valeurs indiquées par le fabricant tandis que le diamètre du fond<B>de</B> la gorge<B>17</B> reste dans les limites du montage nor mal.
Devant cette partie cylindrique<B>30,</B> se trouve une partie tronconique<B>31,</B> sur laquelle le joint vient s'appliquer sans qu'aucun effort important ne soit nécessaire. Lors du montage du moteur, en poussant le joint avec un tube glissant<B>à</B> frottement gras dans la chemise d'entrefer, on pousse par la tranche de ce tube (non représenté) le joint sur la partie cylindri que. Serré entre la chemise d'entrefer et le palier, le joint se comprime, soulevant même légèrement l'extrémité de la chemise, mais la déformation de celle-ci restant dans le domaine des limites élastiques, lorsque le joint trouve naturellement sa place dans la gorge<B>17,</B> la chemise reprend sa forme initiale, assurant même le serrage nécessaire<B>à</B> la parfaite étanchéité.
L'arbre<B>5</B> porte<B>à</B> l'arrière (fig. <B>1)</B> un épaule ment<B>32</B> qui lui permet de venir buter sur la face du palier arrière quand, le moteur étant<B>à</B> l'arrêt, la poussée statique du fluide sur la roue de la pompe repousse le rotor vers l'arrière, cet épaulement<B>32</B> faisant alors office de clapet.
On remarquera enfin que le palier arrière est pourvu d'un purgeur, automatique ou non,<B>33,</B> fai sant communiquer la chambre 12 avec l'atmosphère.
Enfin, ce moteur est entouré d'une carcasse 34 munie d'ailettes de refroidissement extérieures<B>35</B> qui, sur la fig. <B>1,</B> ont été représentées circulaires, mais qui pourraient aussi bien être longitudinales. Cette carcasse comporte en outre des ailettes de re froidissement intérieures<B>36.</B> L'ensemble de ces sur faces est peint d'une couleur foncée.
Le fonctionnement et la sécurité sont alors as surés dans les conditions ci-après<B>-</B> Grâce au filtre 21, le fluide pénètre initialement dans le moteur<B>à</B> travers ce filtre qui empêche les impuretés de passer, et la même pression s'établit finalement de part et d'autre du filtre, de sorte qu'il n'y a ensuite pas de circulation de fluide entre l'in térieur du moteur et la pompe.
La suppression de la circulation du liquide entre le moteur et la pompe réduit l'apport de calories provenant du liquide circulant, ce qui présente un avantage important du fait de l'augmentation con stante des températures de fonctionnement admises dans la technique actuelle du chauffage, ces tempé ratures pouvant atteindre, systématiquement ou acci dentellement, 1200<B>C.</B>
La paroi interne du palier<B>8</B> peut être calorifugée au moyen d'un isolant thermique.
Les pertes du rotor sont évacuées par l'intermé diaire de l'entrefer, de la chemise d'entrefer et du stator, Le principal obstacle au flux de chaleur est Pentrefer. La certitude que nulle impureté ne viendra dans celui-ci permet de le réduire autant que la con struction mécanique le permet, par exemple jusqu'à une valeur égale<B>à</B> 0,2 nim+ <B>D/500, D</B> étant le diamètre de la chemise. De même, la faible valeur de l'épaisseur de la chemise d'entrefer facilite cette évacuation des calories.
Les pertes du stator (et cel les transmises thermiqùernent par le rotor) s'évacuent facilement grâce aux ailettes extérieures et intérieures de la carcasse, les ailettes intérieures<B>36</B> contribuant plus particulièrement<B>à</B> l'évacuation des calories<B>dé-</B> gagées par les têtes des bobines.
Ces ailettes intérieures et extérieures jouent éga lement le rôle d'échangeur de chaleur dans le cas où le blocage de la pompe amènerait le moteur<B>à</B> fonctionner sous pleine tension, les bobinages étant parcourus par le courant de court-circuit. Il<B>y</B> a lieu de remarquer d'ailleurs que cette action se combine avec celle du faible entrefer, possible grâce<B>à</B> l'en semble de la conception, la puissance dissipée en court-circuit sous forme de pertes étant d'autant plus faible que Pentrefer est plus petit. Enfin, lors de la rotation du rotor, le fluide char <B>gé de</B> gaz occlus, contenu<B>à</B> l'intérieur de la chemise, est centrifugé.
Comme les molécules du liquide sont beaucoup plus lourdes que les molécules de gaz, celles-ci restent au voisinage de l'arbre et sont re foulées<B>à</B> travers les trous 14 et<B>13,</B> la chambre 12 etle purgeur<B>33.</B>
Ainsi, grâce<B>à</B> la combinaison de moyens sus- décrits, on réalise bien un moteur fonctionnant dans les conditions optimales de sécurité, qu'il soit en ro tation ou qu'il soit bloqué pour une cause acciden telle.
Electric motor <B> with </B> air-gap liner intended <B> to </B> drive a pump, in particular a central heating acceleration pump In electric motors intended <B> to </B> drive water circulation pumps, for example in central heating ducts, to avoid leaks, an air gap jacket is used consisting of a wall, generally cylindrical, of a non-magnetic material, placed in the air gap and by closing the rotor, which allows the water to circulate <B> inside </B> the inside of this jacket in a hydraulic circuit comprising only static seals.
The motor rotor is therefore submerged in the water of the hydraulic circuit, which is used <B> for </B> the lubrication of the bearings and ensures, by its circulation, the evacuation of a part of the heat released in the engine in the form of <B> </B> losses.
However, this construction has many drawbacks, mainly due to the fact that the circuit water often contains dirt such as rust debris from radiators, grains of foundry sand, tow debris, lime deposits, etc. These impurities come, <B> to </B> because of the circulation of the water, to become encrusted in the bearings of the motor bearings, causing the <B> '</B> rapid shutdown of the these and the corresponding shaft bearings <B>; </B> these same impurities tend <B> to </B> get lodged in the air gap and risk blocking the rotor. To avoid this drawback, we must therefore give <B> to </B> the air gap a high value, which reduces the electrical performance of the motor.
This drawback is aggravated by the fact that the jacket must have a certain thickness ensuring it minimum mechanical resistance, both during assembly and <B> de- </B> assembly of said jacket, and to withstand the pressures prevailing in it. the hydraulic circuit, especially in superheated water <B> </B> installations. The electrical perfor mances are further reduced, the entrance, mechanical iron being increased by the thickness of the jacket. In addition, the jacket, although being made of non-magnetic metal, is nevertheless the site of losses, these losses being due to eddy currents which increase rapidly with the thickness of said insert.
The invention aims <B> to </B> achieve an electric motor <B> with </B> air gap, usable in particular in a central heating installation and in other similar installations requiring the circulation of air. 'a fluid exhibiting the above-mentioned drawbacks, for example in circulation circuits for chemicals, fuel oil, or in circuits of nuclear stations, etc.
The motor which is the subject of the invention is characterized in that the air gap jacket delimits an internal cavity which, on the side opposite <B> to </B> the pump, only communicates with the external space. by a vent and which, on the pump side, communicates with the fluid fed by the pump by a filter whose section and porosity are such that the pressure drop <B> to </B> through the filter is less than <B> than </B> that resulting from the clearance between the shaft and the bearing shell located on the pump side, so that the fluid enters said interior cavity <B> through </B> this filter and that no fluid circulation then occurs between this interior cavity and the pump,
the sleeve being rai die <B> at </B> its ends by flanges cooperating with O-ring seals mounted on the bearings, and the carcass being provided with cooling fins.
This motor has great operating safety, a significant improvement in electrical performance, reduced weight and size, and a relatively low cost price. The accompanying drawings show, by way of example, one embodiment of the invention <B>: </B> FIG. <B> 1 </B> shows a longitudinal section of this embodiment <B>; </B> FIG. 1A shows a variation of a detail of the shirt <B>; </B> FIG. 2 shows, in section, the inner liner <B>; </B> in FIG. <B> 3 </B> shows, in section, the front bearing of the engine <B>;
</B> Fig. 4 shows, in section, the rear bearing of the engine. In Fig. <B> 1, </B> we see a stator <B> 1 </B> carrying a winding 2, and an airgap sleeve <B> 3, </B> of generally circular tubular shape, embracing inside the stator bore. <B> A </B> the inside of this sleeve can turn a rotor 4 mounted on a shaft <B> 5, </B> thanks to the clearance left by the air gap <B > 6 </B> between stator and rotor. The shaft is supported by rear <B> 7 </B> and front <B> 8, </B> bearings fitted with their bearings <B> 9 </B> and <B> 10, </ B > respectively.
The rear bearing <B> 7 </B> is provided with a closure cap <B> 11, </B> delimiting between the latter and the shaft a chamber 12 acting as a degassing chamber, into which opens an axial blind hole <B> 13 </B> formed in the motor shaft, this hole communicating through radial holes 14 with the internal space of the motor.
Preferably, the internal wall of the bearing <B> 8 </B> is heat-insulated by means of a thermal insulation (not shown).
The seal between stator and rotor is achieved by means of O-rings <B> 15, 16, </B> mounted in grooves <B> 17, 18, </B> formed in cylindrical surfaces <B> 19 </ B> and 20 of the stages, as specified below. The front bearing <B> 8 </B> carries a filter 21.
The <B> 3 </B> air gap liner (Fig. <B> 1 </B> and 2) is made of very thin <B> </B> stainless steel sheet, 0.2mm per example, for a diameter of 40 mm. To ensure <B> to </B> this shirt a suitable stiffening, it is provided <B> at </B> its ends with a collar 22 turned outwards and a collar <B> 23 </B> turned inwards <B>; </B> these flanges also allow easy removal of the liner and tearing of the rear seal <B> 15. </B>
The inner collar <B> 23 </B> is formed by a crimping of the end of the wall of the liner <B> 3, </B> which can be folded down by <B> 900 </B> as shown <B> to </B> figure <B> 1; </B> preferably, it is folded down from 1801, as shown in FIG. <B> 1A, </B> which ensures better stiffening of the shirt. The filter 21 (Fig. <B> 3) </B> is constituted for example by a sintered metal pellet held in a chamber 24 of the front bearing, in front of a chamber <B> 25 </B> ensuring the passage of the fluid which, taken up by holes <B> 26, </B> opening into a groove <B> 27, </B> can thus flow towards the interior of the engine.
The section of the filter 21 and its porosity are calculated so that the load gate at the passage of the filter is less <B> than </B> that resulting from the clearance between the bearing <B> 9 </B> and the tree. The arrangement of the filter 21, the chamber 24, the holes <B> 26 </B> and the groove <B> 27, </B> as shown in the drawing, ensures maximum ease of passage to the fluid, thus allowing <B> to </B> the above-mentioned condition to be satisfied. The fluid in the annular space between the <B> 9 </B> bearing and the shaft is, therefore, supplied from the rear of the bearing to provide lubrication. It is therefore a fluid free of contamination which fulfills this function. <B> It </B> is the same, <B> a </B> fortiori, for the rear bearing. This lubrication by the filtered fluid prevents any premature wear of the bearings.
The front bearing also carries a fixed stop <B> 28, </B> on which comes into contact a movable stop <B> 29, </B> integral with the rotor when, as a result of the axial thrust of the pump, the rotor is moved in <B> the </B> direction of the arrow F (fig. <B> 1). </B>
This stop <B> 2.8 </B> as well as the bearings are preferably made of a conglomerate <B> of </B> sintered bronze, coated in a mass of polytetrafluoroethylene, for example Teflon. , which allows accidental <B> dry </B> operation.
Fig. 4, showing the detail of the rear bearing, shows how it is possible to combine the known fitting of the seal <B> 15 </B> with the air gap sleeve <B> 3 </B> <B> to </ B> folded collar <B> 23. </B> In front of the groove <B> 17, </B> serving to house the O-ring <B> 15, </B> is provided a cylindrical part <B> 30 </B> of short length. This cylindrical part prevents any injury to the seal during assembly and prevents its debonding towards the inside of the engine under the effect of a lateral thrust. The diameter of this cylindrical part is calculated so that the extension of the seal remains below the values indicated by the manufacturer while the diameter of the bottom <B> of </B> the groove <B> 17 </B> remains within the limits of the normal assembly.
In front of this cylindrical part <B> 30, </B> is a frustoconical part <B> 31, </B> on which the seal is applied without any significant force being necessary. When assembling the engine, by pushing the seal with a sliding tube <B> with </B> greasy friction in the air gap liner, the seal is pushed through the edge of this tube (not shown) on the cylindrical part. . Tightened between the air gap sleeve and the bearing, the seal compresses, even slightly lifting the end of the sleeve, but the deformation of the latter remaining within the range of elastic limits, when the seal naturally finds its place in the groove <B> 17, </B> the liner returns to its initial shape, even ensuring the necessary tightening <B> to </B> a perfect seal.
The <B> 5 </B> shaft carries <B> at </B> the rear (fig. <B> 1) </B> a shoulder <B> 32 </B> which allows it to come up against the face of the rear bearing when, with the motor <B> at </B> stationary, the static pressure of the fluid on the pump impeller pushes the rotor backwards, this shoulder <B> 32 </B> then acting as a valve.
Finally, it will be noted that the rear bearing is provided with a bleeder, automatic or not, <B> 33, </B> making chamber 12 communicate with the atmosphere.
Finally, this engine is surrounded by a casing 34 provided with external cooling fins <B> 35 </B> which, in FIG. <B> 1, </B> have been shown circular, but which could as well be longitudinal. This casing also includes interior cooling fins <B> 36. </B> All of these surfaces are painted in a dark color.
Operation and safety are then ensured under the following conditions <B> - </B> Thanks to filter 21, the fluid initially enters the engine <B> through </B> through this filter which prevents impurities to pass, and the same pressure is finally established on either side of the filter, so that there is then no circulation of fluid between the interior of the motor and the pump.
The elimination of the circulation of the liquid between the motor and the pump reduces the heat input from the circulating liquid, which presents a significant advantage due to the constant increase in the operating temperatures allowed in current heating technology, these temperatures can reach, systematically or accidentally, 1200 <B> C. </B>
The internal wall of the bearing <B> 8 </B> can be insulated with thermal insulation.
The rotor losses are evacuated through the air gap, the air gap liner and the stator. The main obstacle to the heat flow is the Pentrefer. The certainty that no impurity will come into it makes it possible to reduce it as much as the mechanical construction allows, for example up to a value equal to <B> to </B> 0.2 nim + <B> D / 500 , D </B> being the diameter of the liner. Likewise, the low value of the thickness of the air gap liner facilitates this heat removal.
The stator losses (and those transmitted thermally by the rotor) are easily evacuated thanks to the exterior and interior fins of the casing, the <B> 36 </B> inner fins contributing more particularly <B> to </B> the evacuation of calories <B> released by the heads of the coils.
These inner and outer fins also play the role of heat exchanger in the event that blocking the pump causes the motor <B> to </B> to operate at full voltage, the windings being traversed by the short-circuit current. circuit. It is <B> y </B> to note, moreover, that this action is combined with that of the small air gap, possible thanks <B> to </B> the overall design, the power dissipated in short -circuit in the form of losses being all the smaller as the Pentrefer is smaller. Finally, during the rotation of the rotor, the fluid char <B> ge </B> occluded gas, contained <B> inside </B> the inside of the jacket, is centrifuged.
As the molecules of the liquid are much heavier than the molecules of gas, these remain in the vicinity of the shaft and are repressed <B> through </B> through holes 14 and <B> 13, </ B > chamber 12 and the trap <B> 33. </B>
Thus, thanks <B> to </B> the combination of the aforementioned means, an engine operating under optimal safety conditions is indeed produced, whether it is in rotation or whether it is blocked for an accident such as this. .