FR2465351A3

FR2465351A3 - Immersible motor for motor-pump unit - has deflector at each end of motor stator, defining closed loop cooling route

Info

Publication number: FR2465351A3
Application number: FR7922440A
Authority: FR
Inventors: Jean Fouin
Original assignee: Moteurs Leroy Somer SA
Current assignee: Moteurs Leroy Somer SA
Priority date: 1979-09-07
Filing date: 1979-09-07
Publication date: 1981-03-20
Also published as: FR2465351B3

Abstract

The electrical motor is co-axially coupled to an immersible pump, the motor itself also being fully or partly immersed, the axis of the pump and motor being vertical. The design overcomes problems associated with uniform and efficient heat dissipation in a water - air mixture. The co-axial rotor (2) and stator (1) of the motor are held in a separate casing (5) closed off (6) at its upper end and coupled via a skirt to the pump housing a space between the two being sealed around the common shaft by rotating seals (12a,12b). A radiator (8) is sealed in the motor - pump space. Deflectors (17,18) at each end of the stator define a closed cooling circuit running up the shaft rotor space and down over th e stator outside surface (16,15).

Description

La présente invention concerne un groupe moteur électrique submersible ou immergeable ventilé, prévu pour être accouplé coaxialement à une pompe, cette pompe étant destinée à être immergée dans un liquide à pomper. The present invention relates to a ventilated submersible or submersible electric motor unit, intended to be coupled coaxially to a pump, this pump being intended to be immersed in a liquid to be pumped.

L'ensemble du groupe est également prévu pour être disposé dans un local susceptible d'être provisoirement immergé. En fonctionnement, la ligne d'arbre est verticale.The entire group is also planned to be placed in a room that may be temporarily submerged. In operation, the shaft line is vertical.

Les moteurs connus de ce genre comprennent un carter étanche, de sorte que le moteur peut être immergé aussi bien que la pompe si le niveau de liquide est suffisant. Le moteur est alors convenablement refroidi par la convection externe du carter. I1 est connu de favoriser la convection interne par un brassage d'air à l'intérieur du carter au moyen d'un ventilateur calé sur l'arbre. Known motors of this kind include a sealed casing, so that the motor can be submerged as well as the pump if the liquid level is sufficient. The engine is then suitably cooled by the external convection of the casing. I1 is known to promote internal convection by mixing air inside the housing by means of a fan fixed on the shaft.

Ce brassage est souvent limité au chignon inférieur du stator qui se trouve alors convenablement refroidi, car l'air brassé est au voisinage des masses froides de la pompe. I1 a été également envisagé d'installer une telle ventilation au niveau du chignon supérieur, mais, si le moteur émerge du liquide, ou s'il est utilisé en fosse sèche, ce brassage est sans effet pratique en raison de la très faible convection naturelle du carter dans l'air ambiant. This stirring is often limited to the lower bun of the stator which is then suitably cooled, since the stirring air is in the vicinity of the cold masses of the pump. It has also been envisaged to install such ventilation at the level of the upper bun, but, if the motor emerges from the liquid, or if it is used in a dry pit, this mixing is of no practical effect due to the very low natural convection of the housing in the ambient air.

Cet inconvénient est d'une grande importance et conduit souvent, par crainte d'échauffement, à n'utiliser ce type de moteur, lorsqu'il y a possibilité de fonctionnement émergé, qu'à une puissance moitié de la puissance nominale, et à prévoir des masses surabondantes de métal pour aider à la dissipation de la chaleur. This drawback is of great importance and often leads, for fear of overheating, to use this type of motor, when there is the possibility of emergent operation, only at half the nominal power, and provide overabundant masses of metal to help dissipate heat.

La présente invention vise à réaliser un moteur dans lequel l'agitation de l'air intérieur, par les moyens de ventilation, s'accompagne d'une évacuation suffisante de la chaleur même si le moteur émerge du liquide à pomper. The present invention aims to produce a motor in which the stirring of the interior air, by the ventilation means, is accompanied by sufficient heat dissipation even if the motor emerges from the liquid to be pumped.

Suivant l'invention, le moteur électrique immergeable ventilé est prévu pour être accouplé à une pompe destinée à être immergée dans un liquide à pomper. According to the invention, the ventilated submersible electric motor is intended to be coupled to a pump intended to be immersed in a liquid to be pumped.

I1 comprend un stator et un rotor sous carter étanche et des moyens de ventilation calés sur l'arbre du rotor. La ligne d'arbre est verticale en fonctionnement et le moteur est situé au-dessus de la pompe. Ce moteur est caractérisé en ce qu'il comprend des voies pour permettre la circulation d'un flux d'air d'une extrémité à l'autre du moteur. I1 comprises a stator and a rotor in a sealed casing and ventilation means wedged on the rotor shaft. The shaft line is vertical in operation and the motor is located above the pump. This engine is characterized in that it comprises channels to allow the circulation of an air flow from one end to the other of the engine.

Le même flux d'air de ventilation, après avoir balayé le chignon supérieur comme le chignon inférieur, est amené au contact des parties froides du moteur contiguës au corps de pompe immergé, où il peut se refroidir efficacement. On obtient donc un refroidissement satisfaisant des deux chignons. The same flow of ventilation air, after sweeping the upper bun as the lower bun, is brought into contact with the cold parts of the motor adjacent to the submerged pump body, where it can cool effectively. We therefore obtain a satisfactory cooling of the two buns.

Suivant une réalisation préférée de l'invention, les voies de circulation d'air comprennent un espace annulaire situé entre le stator et le carter, pour un parcours longitudinal dans un sens, et des canaux longitudinaux pratiqués dans le rotor, pour un parcours de retour. According to a preferred embodiment of the invention, the air circulation channels comprise an annular space situated between the stator and the casing, for a longitudinal path in one direction, and longitudinal channels formed in the rotor, for a return path. .

Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, il est prévu des déflecteurs fixes pour guider le flux d'air et notamment le faire passer par les points les plus chauds. According to an advantageous embodiment of the invention, there are provided fixed deflectors to guide the air flow and in particular to pass it through the hottest points.

Suivant une réalisation perfectionnée de l'invention, le carter est fermé à son extrémité inférieure par un radiateur muni d'ailettes, enserré entre le carter et un flasque formant une partie du corps de pompe, et ces ailettes sont disposées sur les deux faces du radiateur, en regard du moteur et en regard de la pompe. According to an improved embodiment of the invention, the casing is closed at its lower end by a radiator provided with fins, sandwiched between the casing and a flange forming a part of the pump body, and these fins are arranged on the two faces of the radiator, facing the engine and facing the pump.

La présence d'ailettes augmente la surface d'échange et améliore ore sensiblement l'échange thermique entre l'air de ventilation et le corps de pompe, notannnt par l'intermédiaire d'un liquide caloporteur. The presence of fins increases the exchange surface and significantly improves the heat exchange between the ventilation air and the pump body, notably via a heat transfer liquid.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif
- la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un groupe moto-pompe conforme à l'invention, la pompe elle-mêe n'étant pas représentée,
- la Figure 2 est une demi-vue transversale du radiateur scul, suivant II-II de la Figure 1,
- la Figure 3 est une demi-vue transversale du radiateur seul, suivant III-III de la Figure 1,
- La Figure 4 est une vue en coupe partielle suivant IV-lV des Figures 2 et 3.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting example
FIG. 1 is a view in longitudinal section of a motor-pump unit according to the invention, the pump itself not being shown,
FIG. 2 is a transverse half-view of the scul radiator, along II-II of FIG. 1,
FIG. 3 is a transverse half-view of the radiator alone, along III-III of FIG. 1,
- Figure 4 is a partial sectional view along IV-IV of Figures 2 and 3.

En réiérence à ces Figures, le groupe motopompe conforme à l'invention comprend un moteur électrique essentiellement composé d'un stator 1 et d'un rotor 2 calé sur un arbre 3. L'ensemble est contenu dans un carter étanche i constitué notamment d'une virole 5 et d'un couvercle 6 fermant l'extrémité supérieure de la virole 4. With reference to these Figures, the pump unit according to the invention comprises an electric motor essentially composed of a stator 1 and a rotor 2 fixed on a shaft 3. The whole is contained in a sealed casing i constituted in particular by a ferrule 5 and a cover 6 closing the upper end of the ferrule 4.

L'extrémité inférieure de la virole 4 est fermée par un flasque 7 faisant partie d'un corps de pompe non représenté. Un radiateur 8 est enserré de façon étanche entre la virole 4 et le flasque 7. The lower end of the ferrule 4 is closed by a flange 7 forming part of a pump body not shown. A radiator 8 is tightly enclosed between the ferrule 4 and the flange 7.

L'arbre 3 est porté par un roulement 9 fixé dans le couvercle 6 et par un roulement 11 fixé dans le radiateur 8. Il traverse un espace 13 ménagé entre le flasque 7 et le radiateur 8. L'espace 13 est isolé respectivement du compartiment moteur et du compartiment pompe par deux garnitures mécaniques tournantes 12a et 12b. The shaft 3 is carried by a bearing 9 fixed in the cover 6 and by a bearing 11 fixed in the radiator 8. It passes through a space 13 formed between the flange 7 and the radiator 8. The space 13 is isolated from the compartment respectively motor and pump compartment by two rotating mechanical seals 12a and 12b.

L'extrémité inferieure de l'arbre 3 porte un rotor de pompe non représenté. Un ventilateur 14 est calé sur l'arbre 3 au voisinage de son extrémité supérieure de manière à provoquer un flux d'air axial dans le carter 4. The lower end of the shaft 3 carries a pump rotor, not shown. A fan 14 is fixed on the shaft 3 in the vicinity of its upper end so as to cause an axial air flow in the casing 4.

La virole 4 porte des nervures longitudinales 15 qui coopèrent avec le stator 1 pour ménager des voies longitudinales de circulation d'air. De même, le rotor 2 présente des canaux longitudinaux 16 formant également des voies de circulation. The ferrule 4 carries longitudinal ribs 15 which cooperate with the stator 1 to provide longitudinal air circulation paths. Similarly, the rotor 2 has longitudinal channels 16 also forming traffic lanes.

Des déflecteurs cylindriques 17,18, fixés en bout du stator 1 permettent de compléter ces voies de circulation pour constituer un circuit fermé matérialisé par des flèches sur la moitié gauche de la Figure 1. De préférence, le ventilateur 14 est agencé pour que la circulation se produise dans le sens indiqué par ces flèches. Cylindrical deflectors 17, 18, fixed at the end of the stator 1 make it possible to complete these circulation paths to constitute a closed circuit materialized by arrows on the left half of FIG. 1. Preferably, the fan 14 is arranged so that circulation occurs in the direction indicated by these arrows.

Le radiateur 8 présente, sur sa face supérieure, un certain nombre d'ailettes radiales 19 sur lesquelles vient reposer le déflecteur 18. Sur sa face inférieure, il présente une double série d'ailettes radiales 21a, 21b, consolidées par une nervure circulaire 22. The radiator 8 has, on its upper face, a certain number of radial fins 19 on which the deflector rests. On its lower face, it has a double series of radial fins 21a, 21b, consolidated by a circular rib 22 .

Le flasque 7 comporte lui aussi, sur sa face tournée vers le radiateur 8, une série d'ailettes radiales 23. Il comporte en outre, sur sa paroi latérale, un bouchon amovible 24 permettant d'emplir l'espace 13 d'un liquide caloporteur. Ce liquide, qui vient au contact des garnitures 12a, 12b est, de préférence, une huile minérale pour contribuer à la lubrification et à l'étanchéité de ladite garniture. The flange 7 also comprises, on its face facing the radiator 8, a series of radial fins 23. It also comprises, on its side wall, a removable plug 24 allowing the space 13 to be filled with liquid coolant. This liquid, which comes into contact with the linings 12a, 12b, is preferably a mineral oil to contribute to the lubrication and sealing of said lining.

Etant donné la présence d'un liquide sur la face inférieure du radiateur 8, la convection sur cette face est améliorée, de sorte que la répartition des ailettes 21a, 21b sur cette face est moins dense que celle des ailettes 19 qui sont dans l'air. Given the presence of a liquid on the underside of the radiator 8, the convection on this face is improved, so that the distribution of the fins 21a, 21b on this face is less dense than that of the fins 19 which are in the air.

En fonctionnement, le ventilateur 14 assure un flux d'air dans le sens des flèches qui, grâce notamment aux déflecteurs 17,18, balaye et refroidit efficacement l'ensemble des chignons du stator, supérieur et inférieur. L'air échauffé vient lécher les ailettes 19 du radiateur 8 et la chaleur passe facilement à travers le métal et les ailettes 21a, 21b au liquide emplissant l'espace 13. De là, par les ailettes 23, la chaleur passe dans le flasque 7 constamment refroidi par le liquide pompé. In operation, the fan 14 ensures an air flow in the direction of the arrows which, thanks in particular to the deflectors 17, 18, effectively sweeps and cools all of the stator buns, upper and lower. The heated air licks the fins 19 of the radiator 8 and the heat easily passes through the metal and the fins 21a, 21b to the liquid filling the space 13. From there, through the fins 23, the heat passes into the flange 7 constantly cooled by the pumped liquid.

L'air remontant est donc convenablement refroidi et peut à nouveau exercer efficacement sa fonction de refroidissement du stator, et aussi du rotor. The rising air is therefore suitably cooled and can again effectively exercise its cooling function of the stator, and also of the rotor.

Bien entendu, l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit, mais couvre toutes variantes obtenues notamment par une autre disposition des organes d'évacuation de la chaleur qui pourraient, par exemple, être simplifiés. Of course, the invention is not limited to the example described, but covers all variants obtained in particular by another arrangement of the heat dissipation members which could, for example, be simplified.

Claims

1. Vented submersible electric motor, intended to be coupled to a pump intended to be immersed in a liquid to be pumped, comprising a stator and a rotor in a sealed casing and ventilation means wedged on the rotor shaft, the line of shaft being vertical in operation and the motor being located above the pump, characterized in that it comprises channels for allowing the circulation of an air flow from one end to the other of the motor.

2. Motor according to claim 1, characterized in that the air circulation paths comprise an annular space situated between the stator and the casing.

3. Motor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the air circulation channels comprise longitudinal channels formed in the rotor.

4. Motor according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises fixed deflectors for guiding the air flow.

5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that the housing is closed at its lower end by a radiator provided with fins sandwiched between the housing and a flange forming a part of the pump body.

6. Engine according to claim 5, characterized in that the radiator is provided with fins on its two faces, facing the engine and facing the pump.