FR2498696A1

FR2498696A1 - Transformer oil circulating pump with forced lubrication - has helical slots in shaft and radial slots pumping oil allowing higher oil temp. and reduced wear in bearings

Info

Publication number: FR2498696A1
Application number: FR8201007A
Authority: FR
Inventors: Clifford John Bell
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1982-01-22
Publication date: 1982-07-30
Also published as: KR830009392A; FR2498696B1; CA1183721A; JPS61175596U; BE891880A; JPS57143192A

Abstract

The oil pump and driving electric motor are mounted on a common shaft and immersed in the transformer oil inside the transformer housing, it pumps the oil to circulate around the core and through heat exchangers. To aid the lubrication of the bearing oil is bled into the bearing from the motor housing through a hole (128) in the casing. It circulates through helical grooves (118,116,120,121) cut into the shaft over the bearing and wound in the opposite direction to the sense of rotation, and then flows out through radial grooves (122) in the end bearing (114) aided by centrifugal force. The motor is a small sealed unit which requires practically no maintenance. Care is taken to prevent contamination by metal particles detached from the bearings as a result of frictional wear. A system to detect bearing wear is incorporated to activate an alarm or stop the pump when a degree of wear is detected.

Description

Pompe de circulation dthuile pour transformateur
La présente invention concerne d'une façon générale un appareil refroidi par un fluide, comme par exemple un transformateur électrique, et elle a trait, plus particulièrement, à une pompe de circulation perfectionnée pour un tel appareil.Oil circulation pump for transformer
The present invention relates generally to an apparatus cooled by a fluid, such as for example an electrical transformer, and it relates, more particularly, to an improved circulation pump for such an apparatus.

Dans des paliers réalisés selon l'état actuel de la technique pour des applications immergées, la chaleur se dissipe, par conduction B travers le métal du palier puis à travers le tourillon et l'arbre, dans le fluide d'immersion environnant ces masses, ainsi que par convexion dans le courant principal du fluide pompé. L'écoulement du fluide k travers les paliers est si faible qu'il est insignifiant en tant que véhiculeur de chaleur. On peut réaliser, avec ces limitations,des paliers métalliques présentant une bonne conductibilité thermique B travers le métal si on maintient la température du fluide am- biant à une température suffisamment faible pour que le film de fluide soit maintenu.Dans certains cas, tel que le cas des pompes à huile pour transformateur, où le fluide pompé possède de très mauvaises propriétés de lubrification et où, malgré la bonne conductibilité thermique, l'augmentation de température qui se produit dans l'huila à l'intérieur de la région du palier peut limiter la température de l'huile admissible pour un fonctionnement sflr à une valeur inférieure à celle autorisée dans les autres fonctions de l'huile, c'est--dire les fonctions a'isolement et de refroidissement du transformateur.La température réduite de l'huile est un désavantage dans la conception du transformateur, désavantage qui peut augmenter considérablement le prix de revient. I1 est devenu évident dans les conceptions actuelles des pompes à huile pour transformateur que certaines défaillances des paliers (particulièrement sous des climats chauds) résultent en fait de la défaillance du film de lubrification par suite d'une température exagérée
Le problème ci-dessus n'est amplifié que lorsque l'on utilise pour les paliers des matériaux non conducteurs de l'électricité pour empêcher que le réfrigérant diélectrique pompé soit contaminé par des particules de matière conductrice.In bearings made according to the current state of the art for submerged applications, the heat dissipates, by conduction B through the metal of the bearing then through the journal and the shaft, into the immersion fluid surrounding these masses, as well as by convection in the main stream of the pumped fluid. The flow of fluid through the bearings is so low that it is insignificant as a heat carrier. It is possible, with these limitations, to produce metal bearings having good thermal conductivity through the metal if the temperature of the ambient fluid is kept at a temperature low enough for the film of fluid to be maintained. In certain cases, such as the case of transformer oil pumps, where the pumped fluid has very poor lubrication properties and where, despite the good thermal conductivity, the temperature increase that occurs in the oil inside the bearing region may limit the permissible oil temperature for sflr operation to a value lower than that authorized in the other oil functions, i.e. the transformer isolation and cooling functions. oil is a disadvantage in the design of the transformer, a disadvantage which can considerably increase the cost price. It has become evident in current designs of transformer oil pumps that some bearing failures (particularly in hot climates) actually result from the failure of the lubrication film due to an exaggerated temperature.
The above problem is only magnified when non-electrically conductive materials are used for the bearings to prevent the pumped dielectric refrigerant from being contaminated with particles of conductive material.

De tels matériaux non-conducteurs pour paliers sont par euxmêmes mauvais conducteurs de la chaleur, ce qui réduit la dissipation de la chaleur à travers le palier dans une mesure telle qu'il n'est pas possible de maintenir à un niveau acceptable les températures du palier et de l'huile. Il en est ainsi même Si on augmente les dimensions du palier jusqu'au maximum possible et même si on utilise un meilleur lubrifiant. Dans ces conditions, seule l'utilisation pour les paliers de matériaux non-conducteurs capables de supporter de très hautes températures pourrait réduire le risque dtune défaillance du palier.Such non-conductive bearing materials are themselves poor conductors of heat, which reduces the dissipation of heat through the bearing to such an extent that it is not possible to maintain the temperatures of the bearing at an acceptable level. bearing and oil. This is so even if the dimensions of the bearing are increased to the maximum possible and even if a better lubricant is used. Under these conditions, only the use of non-conductive materials capable of withstanding very high temperatures for bearings could reduce the risk of bearing failure.

La présente invention a pour objet principal une pompe k moteur munie de moyens procurant une meilleure labri- fication et un meilleur refroidissement des paliers, l'inten- tion résidant donc dans une pompe B moteur comprenant un corps ou bottier qui contient un élément de pompage et un moteur électrique comprenant un rotor, ledit élément de pompage et ledit rotor étant fixés a un arbre commun supporté en que de sa rotation par des paliers comportant chacun une surface de portée cylindrique et une région d'admission de lubrifiant communiquant avec un espace situé è l'intérieur dudit corps, cet espace contenant un liquide de refroidissement pendant le fonctionnement de la pompe, la pompe susvisée étant caractd- risée par le fait qu' chaque palier sont associés s (a) des gorges hélicoSdales formées dans ladite surface cylindrique du palier et/ou dans la surface de la partie d'arbre supportée de façon tournante par ce palier, lesdites gorges hélicoidales s'étendant depuis ladite région dtadmission de lubrifiant jusqu1 une des extrémités du palier et décrivant une hélice autour de l'axe de rotation de l'arbre de manière telle que le fluide de refroidissement s'écoule 'a partir de ladite région d'admission à travers lesdites gorges hélicoldales pendant la rotation normale de l'arbre ; et (b) un élément générateur d'écoulement qui est disposé sur l'arbre en vue d'une rotation avec ce dernier en un point adjacent à ladite extrémité de la structure de palier et qui coopère avec lesdites gorges hélicoïdales pour créer dans celles-ci une aspiration qui favorise ledit écoulement de liquide de refroidissement à travers le paliers
On comprendra que la disposition constructive cidessus a pour effet de produire un refroidissement forcé des paliers, la chaleur étant évacuée des surfaces de ces paliers par l'écoulement de liquide de refroidissement créé à travers les gorges hélicoSdales. Les paliers de la nouvelle pompe à moteur ne dépendent donc plus, en ce qui concerne une dissipation appropriée de la chaleur, du flux radial de chaleur à travers la matière du palier, gracie à quoi le constructeur a une latitude beaucoup plus grande dans le choix des matériaux pour réaliser les paliers et, en particulier, n'est pas limité dans ce choix à des métaux pour paliers qui sont bon conducteurs de la chaleur mais aussi bon conducteurs de l'électricité et, par conséquent, impropres pour des applications où, par exemple, le fluide pompé est un diélectrique qui ne doit pas être contaminé par des particules conductrices de l'éléctrieité. The main object of the present invention is a motor pump provided with means providing better labeling and better cooling of the bearings, the intention therefore residing in a motor pump comprising a body or casing which contains a pumping element. and an electric motor comprising a rotor, said pumping element and said rotor being fixed to a common shaft supported in that by its rotation by bearings each having a cylindrical bearing surface and a lubricant intake region communicating with a space located inside said body, this space containing a coolant during the operation of the pump, the aforementioned pump being characterized by the fact that each bearing are associated with (a) helical grooves formed in said cylindrical surface of the bearing and / or in the surface of the shaft part rotatably supported by this bearing, said helical grooves extending from said region dt inlet of lubricant to one end of the bearing and describing a helix around the axis of rotation of the shaft so that the coolant flows from said inlet region through said helical grooves during the normal rotation of the tree; and (b) a flow generating element which is arranged on the shaft for rotation with the latter at a point adjacent to said end of the bearing structure and which cooperates with said helical grooves to create therein ci a suction which promotes said flow of coolant through the bearings
It will be understood that the constructive arrangement above has the effect of producing a forced cooling of the bearings, the heat being removed from the surfaces of these bearings by the flow of cooling liquid created through the helical grooves. The bearings of the new motor pump therefore no longer depend, as far as appropriate heat dissipation is concerned, on the radial flow of heat through the bearing material, thanks to which the manufacturer has much greater latitude in the choice materials for making the bearings and, in particular, is not limited in this choice to metals for bearings which are good conductors of heat but also good conductors of electricity and, therefore, unsuitable for applications where, for example, the pumped fluid is a dielectric which must not be contaminated with electrically conductive particles.

Dans les pompes utilisant des paliers comprenant des surfaces de butée, au moins certaines des gorges hélicoïdales se trouvent de préférence sur l'arbre et l'élément précité qui engendre un écoulement comprend de préférence sur l'arbre un collet de butée qui comporte des gorges ou rainures radiales d'une façon générale et formées dans sa surface de butée coopérant avec la surface de butée du palier correspondant, chacune de ces gorges communiquant à son extrémité radialement intérieure avec une des gorges hélicoïdales de l'arbre et communiquant à son extrémité radialement extérieure avec l'intérieur du corps de motopompe La rotation de l'arbre et, par conséquent, du collet de butée qui s'y trouve, amène le liquide pénétrant dans les gorges radiales depuis les gorges hélicoïdales à se déplacer sous l'effet de la force centrifuge, e'est-à- dire à s'écouler le long des gorges radiales et 'a sortir de ces gorges1 ce qui, bien entendu, crée une aspiration aux extrémités de décharge des gorges hdlieos es communiquant avec ces gorges radiales. In pumps using bearings comprising abutment surfaces, at least some of the helical grooves are preferably located on the shaft and the aforementioned element which generates a flow preferably comprises on the shaft an abutment collar which comprises grooves or radial grooves in general and formed in its abutment surface cooperating with the abutment surface of the corresponding bearing, each of these grooves communicating at its radially inner end with one of the helical grooves of the shaft and communicating at its end radially outside with the inside of the pump body The rotation of the shaft and, consequently, of the stop collar therein, causes the liquid entering the radial grooves from the helical grooves to move under the effect of centrifugal force, that is to say to flow along the radial grooves and 'out of these grooves1 which, of course, creates a suction at the discharge ends of the gor ges hdlieos are communicating with these radial grooves.

On va maintenant décrire a titre d'exemple uniquement des modes de réalisation préférés de la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d'un transformateur, cette vue étant représentée partiellement arrachée et partiellement en traits mixtes ;
la figure 2 est une vue en coupe verticale dtune pompe convenant pour être utilisée avec un transformateur tel que celui représenté sur la figure 1 ;;
la figure 3 est une vue en coupe verticale agrandie de l'arbre et d'une des structures de palier de la pompe réalisée selon la présente invention 3
la figure 4 est une vue en coupe verticale par IV-IV de la figure 3 3
la figure 5 montre une partie d'un arbre présentant une configuration de gorge modifiée conformément à la présente invention ; et
la figure 6 est une vue schématique d'une partie de coussinet de palier dans laquelle sont formées des gorges.We will now describe by way of example only preferred embodiments of the present invention with reference to the appended drawings, in which:
Figure 1 is a perspective view of a transformer, this view being shown partially broken away and partially in broken lines;
Figure 2 is a vertical sectional view of a pump suitable for use with a transformer such as that shown in Figure 1;
Figure 3 is an enlarged vertical sectional view of the shaft and one of the bearing structures of the pump produced according to the present invention 3
Figure 4 is a vertical sectional view through IV-IV of Figure 3 3
Figure 5 shows part of a shaft having a modified groove configuration in accordance with the present invention; and
Figure 6 is a schematic view of a bearing pad portion in which grooves are formed.

Le transformateur d'énergie électrique représenté sur la figure t et référence 10 comprend un ensemble 12 de noyau magnétique et de bobinages disposé à l'intérieur d1une cuve 14. The electrical energy transformer represented in FIG. T and reference 10 comprises an assembly 12 of magnetic core and coils arranged inside a tank 14.

La cuve est remplie jusqu'à un niveau 16 avec un liquide diélectrique d'isolement et de refroidissement, par exemple de l'huile minérale, dans lequel l'ensemble 12 est immergé.The tank is filled to a level 16 with a dielectric insulating and cooling liquid, for example mineral oil, in which the assembly 12 is immersed.

Des échangeurs de chaleur 18, 20 sont raccordés, en vue d'un écoulement de fluide, avec la cuve 14 pour permettre au liquide diélectrique se trouvant dans la cuve de circuler à travers les échangeurs de chaleur de manière à dissiper dans ces derniers la chaleur évacuée de l'ensemble 12 de noyau et de bobinages qui comprend un noyau magnétique 22 et des bobinages 24, 26, 28 de phase consistant chacun en des bobinages basse et haute tensions disposés concentriquement sur une branche du noyau magnétique. Les bobinages haute tension sont reliés à des traversées haute tension, telles que les traversées 30 et 32 représentées sur la figure 1 (la troisième traversée haute tension qui s'étendrait à travers l'ouverture 34 nta pas été représentée sur le dessin).Les bobinages basse tension, qui sont supposés être branchés en Y, sont reliés par leurs extrémités neutres à une traversée neutre 36 et par leurs autres extrémités à des traversées basse tension disposées sur la partie du couvercle de la cuve arraché sur la figure 1. Heat exchangers 18, 20 are connected, for flow of fluid, with the tank 14 to allow the dielectric liquid in the tank to flow through the heat exchangers so as to dissipate the heat therein evacuated from the core and coil assembly 12 which comprises a magnetic core 22 and phase coils 24, 26, 28 each consisting of low and high voltage coils arranged concentrically on a branch of the magnetic core. The high voltage windings are connected to high voltage bushings, such as the bushings 30 and 32 shown in Figure 1 (the third high voltage bushing which would extend through the opening 34 has not been shown in the drawing). low voltage windings, which are supposed to be connected at Y, are connected by their neutral ends to a neutral bushing 36 and by their other ends to low voltage bushings arranged on the part of the cover of the tank torn off in FIG. 1.

On refroidit le transformateur 10 en faisant circuler le diélectrique liquide vers le haut à travers la cuve 14 depuis le dessous d'un écran 46 qui dirige le liquide diélectrique à travers des conduits formés dans les enroulements suivant une configuration prédéterminée. Le diélectrique liquide quitte la cuve et pénètre dans les échangeurs de chaleur respectifs 18 et 20 par des ouvertures, telles que l'euver- ture 48, ménagées dans la partie supérieure de la cuve, s'é- coule vers le bas à travers les échangeurs de chaleur 18 et 20, en y cédant sa chaleur, puis revient dans l'espace inférieur de la cuve situé en dessous de l'écran 46.Chacun des échangeurs de chaleur 18 et 20 comprend une pluralité d'éléments creux et plats 40 du type ailette qui sont en communication fluidique avec des collecteurs supérieur et inférieur 42 et 44, certains seulement des nombreux éléments du type ailette prévus habituellement dans ce type d'échangeur de chaleur étant représentés ici. On peut prévoir des échangeurs de chaleur supplémentaires (non représentéa) sur un ou sur plusieurs côtés du transformateur selon les besoins spécifiques de puissance et de refroidissement de l'appareil. The transformer 10 is cooled by circulating the liquid dielectric upwards through the tank 14 from below a screen 46 which directs the dielectric liquid through conduits formed in the windings in a predetermined configuration. The liquid dielectric leaves the tank and enters the respective heat exchangers 18 and 20 through openings, such as the opening 48, formed in the upper part of the tank, flows down through the heat exchangers 18 and 20, by transferring its heat there, then returns to the lower space of the tank located below the screen 46. Each of the heat exchangers 18 and 20 comprises a plurality of hollow and flat elements 40 fin type which are in fluid communication with upper and lower manifolds 42 and 44, only some of the many fin type elements usually provided in this type of heat exchanger being shown here. Additional heat exchangers (not shown) can be provided on one or more sides of the transformer according to the specific power and cooling requirements of the device.

Le collecteur supérieur 42 est raccordé directement à la cuve 14 tandis que le collecteur inférieur ou collecteur de captage 44 est raccordé à la cuve 14 par un conduit co- prenant une pompe 50 à liquide dont l'entrée 52 est raccordée au collecteur 44 et dont la sortie 54 est raccordée à la cuve 14. The upper collector 42 is connected directly to the tank 14 while the lower collector or collection collector 44 is connected to the tank 14 by a conduit including a liquid pump 50 whose inlet 52 is connected to the collector 44 and whose the outlet 54 is connected to the tank 14.

Du fait que les transformateurs, teE que le transformateur 10, sont des appareils relativement exempts d'entretien et sont généralement non-entretenus, leurs pompes, tell que la pompe 50, doivent être conçues de manière à ne pas nuire à cette condition d'exemption relative d'entretien. s cette fin, de telles pompes sont habituellement des pompes à moteur fer- mées hermétiquement comportant un organe propulseur monté directement sur un prolongement de l'arbre de rotor d'un moteur électrique qui est refroidi et lubrifié à l'aide d'une partie de l'huile de transformateur que l'on pompe et que l'on décharge et fait circuler à travers le moteur.Cette conception étanche rend la pompe à moteur elle-même exempte d'entretien et lui permet d'avoir des dimensions physiques plus petites que celles qu'elle aurait dans le cas d'une conception diffé- rente. Since the transformers, teE as the transformer 10, are relatively maintenance-free devices and are generally unmaintained, their pumps, such as the pump 50, must be designed so as not to harm this condition of relative maintenance exemption. s for this purpose, such pumps are usually hermetically closed motor pumps comprising a propellant member mounted directly on an extension of the rotor shaft of an electric motor which is cooled and lubricated by means of a part transformer oil that is pumped and discharged and circulated through the motor. This sealed design makes the motor pump itself maintenance free and allows it to have more physical dimensions smaller than those it would have in the case of a different design.

Peur des raisons de sécurité contre une contamination du fluide diélectrique pompé par des particules métalliques ou conductrices se détachant des paliers5 du rotor et du stator du moteur et entraînées dans le courant principal du diélec- trique pompé, on a proposé pour protéger contre cette contamination les pompes devant être utilisées pour faire circuler un fluide, de former les composants de ces pompes qui sont soumis à une usure par frottement à partir de matières appropriées non-métalliques et non conductrices de ltélectrieit chaque fois qu'il en est possible et de prendre des dispositions pour empêcher un contact physique entre les composants métalliques ou conducteurs de l'électricité dans le cas où l'on ne peut pas utiliser de matières non-métalliques et nonconductrices de l'électricité.On a également proposé d'utiliser des moyens pour déclencher une alarme et/ou pour arrêter la pompe à moteur quand un certain degré d'usure des paliers est détecté. Fear of security reasons against contamination of the dielectric fluid pumped by metallic or conductive particles detaching from the bearings5 of the rotor and the stator of the motor and entrained in the main current of the dielectric pumped, it has been proposed to protect against this contamination pumps to be used to circulate a fluid, to form the components of these pumps which are subjected to friction wear from suitable non-metallic and non-electrically conductive materials whenever possible and to take arrangements to prevent physical contact between metallic or electrically conductive components where non-metallic and non-electrically conductive materials cannot be used. Means have also been proposed for triggering an alarm and / or to stop the motor pump when a certain degree of bearing wear is detected.

En se référant maintenant à la figure 2, on voit que la pompe 50 qui y est représentée comprend un corps 60 constitué par une partie de corps 62 pour le moteur et une partie de corps 64 pour la pompe. La partie de corps 62 pour le moteur délimite une chambre 70 de moteur contenant un rotor 66 et un stator 68, tous deux de conception classique. Referring now to Figure 2, it can be seen that the pump 50 shown therein includes a body 60 consisting of a body part 62 for the motor and a body part 64 for the pump. The body part 62 for the motor defines a motor chamber 70 containing a rotor 66 and a stator 68, both of conventional design.

Le ststor 68 est alimenté par l'intermédiaire de fils électriques 72 qui s'étendent à travers un conduit étanche 74 présent dans la paroi de la chambre du moteur et qui comportent des bornes 76 leur permettant d'être reliées à une source d'alimentation extérieure. La partie de corps 64 pour la pompe délimite une chambre 80 contenant un organe propulseur 78 comportant des passages 89 qui y sont formés. La chambre 70 de moteur et la chambre 80d'organe propulseur sont en communication fluidique l'une avec l'autre à travers des orifices 86 et des trous 88 de flasques. The ststor 68 is supplied via electrical wires 72 which extend through a sealed conduit 74 present in the wall of the engine chamber and which include terminals 76 allowing them to be connected to a power source outside. The body part 64 for the pump defines a chamber 80 containing a propellant member 78 having passages 89 which are formed therein. The engine chamber 70 and the propellant chamber 80 are in fluid communication with one another through orifices 86 and holes 88 in the flanges.

Le rotor 66 et l'organe propulseur 78 sont tous deux fixés à un arbre 90 qui s'étend dans les chambres de moteur et d'organe propulseur et qui est supporté de façon rotative dans des paliers 92 et 94 non-conducteurs de l'électricité comportant chacun une surface de portée 96 ou 98 de palier lisse ou coussinet et une surface de portée 100 ou 102 de palier de butée s'étendant d'une façon générale radialement depuis la surface adjacente de portée de palier lisse ou coussinet. The rotor 66 and the propellant member 78 are both attached to a shaft 90 which extends in the engine and propellant chambers and which is rotatably supported in non-conductive bearings 92 and 94 of the electricity each comprising a bearing surface 96 or 98 of plain bearing or bearing and a bearing surface 100 or 102 of thrust bearing generally extending radially from the adjacent bearing surface of plain bearing or bearing.

Les paliers 92 et 94 peuvent être en résine, en stratifié ou en matières céramiques soit cuites soit non-cuitese
Un tube en verre au silicium, type G7, qualité NO NI-1806, qui est un stratifié au silicium vendu par Westinghouse Electric
Corporation, sous la marque déposée "MICARTb", a été utilisé avec succès dans des essais d'un prototype du mode de réalisation de la présente invention. D'autres céramiques, résines et stratifiés non-conducteurs de l'électricité et ayant des caractéristiques de bonne résistance à l'huile et de bonne stabilité de température conviendraient également.Bearings 92 and 94 can be made of resin, laminate or ceramic, either fired or uncooked
A silicon glass tube, type G7, quality NO NI-1806, which is a silicon laminate sold by Westinghouse Electric
Corporation, under the trademark "MICARTb", has been used successfully in testing a prototype of the embodiment of the present invention. Other ceramics, resins and laminates that do not conduct electricity and have characteristics of good oil resistance and good temperature stability would also be suitable.

Sur l'arbre 90 sont disposés rigidement, de manière à tourner avec cet arbre, deux colleta 104 et 106 de butée, de préférence en métal, qui se trouvent axialement en un point adjacent aux surfaces de butée iao et 102, respectivement, et qui coopèrent avec ces dernières rour empêcher tout déplace ment axial de l'arbre 90 par rapport à sa position adéquate. On the shaft 90 are rigidly arranged, so as to rotate with this shaft, two stop collets 104 and 106, preferably made of metal, which lie axially at a point adjacent to the stop surfaces iao and 102, respectively, and which cooperate with the latter to prevent any axial displacement of the shaft 90 relative to its adequate position.

Pendant le fonctionnement de la pompe 50, la rotation de l'organe propulseur 78 propulse le fluide à piper du côté aspiration 82 de l'entrée 52 de la chambre 80 d'organe propulseur jusqu'au côté refoulement 84 de cette chambre0 Du fait que les orifices 86 du corps 60 communiquent avec 7e côté refoulement 84 de la chambre 80 d'organe propulseur, il se produit une légère décharge d'huile dans la chambre 70 de moteur. Cette huile traverse la chambre 70 de moteur, refroidit le moteur de la pompe qui s'y trouve et lubrifie les paliers 92 et 94, puis revient au coté aspiration 82 de la chambre 80 d'organe propulseur à travers les trolls 88 de flasques et les passages 89 d'organe propulseur. During the operation of the pump 50, the rotation of the propellant member 78 propels the fluid to be piped from the suction side 82 of the inlet 52 of the propellant chamber 80 to the discharge side 84 of this chamber. the orifices 86 of the body 60 communicate with 7th discharge side 84 of the chamber 80 of the propellant member, there is a slight discharge of oil in the chamber 70 of the engine. This oil passes through the engine chamber 70, cools the pump motor there and lubricates the bearings 92 and 94, then returns to the suction side 82 of the propellant chamber 80 through the flange trolls 88 and the propellant member passages 89.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le corps 60 comprend les blocs 108 et 110 supportant respectivement les paliers 92 et 94, dont chacun a sa partie formant coussinet logée à l'intérieur de l'alésage du bloc associé 108 ou 110 et sa partie radiale ou collerette 112 formant butée (figure 3) en contact face contre face avec un palier de butée radiale 114 présent sur le collet de butée associé 104 ou 106, respectivement. As can be seen in FIG. 2, the body 60 comprises the blocks 108 and 110 respectively supporting the bearings 92 and 94, each of which has its bearing part housed inside the bore of the associated block 108 or 110 and its radial part or collar 112 forming a stop (FIG. 3) in face-to-face contact with a radial stop bearing 114 present on the associated stop collar 104 or 106, respectively.

En se référant maintenant aux détails montrant les figures 3 et 4 qui illustrent la structure de palier extérieure 94, 104 ainsi que d'une façon générale la structure de palier intérieure 92, 106, on voit que l'arbre 90 est pourvu de gorges hélieoldales 116, 118, 120, 121 qui sont formées dans la partie de l'arbre supportée de façon rotative dans le palier 94, et qui s'étendent hélicoïdalement depuis l'extrémité extérieure de l'arbre 90 jusque sur la butée de palier 114 et décrivent une hélice uniformément autour de l'arbre dans une direction opposée à la direction de rotation normale de cet arbre, laquelle est indiquée par la flèche 124.En outre, le palier de butée 114 est pourvu de plusieurs gorges 122 radiales d'une façon générale, qui sont formées dans la surface de butée du palier 114 et qui s étendent depuis le surface de l'arbre jusqu'à la périphérie extérieure du palier de butée 114, le nombre de ces gorges radiales 122 correspondant de préférence au nombre de gorges hélicoïdales de l'arbre et communiquant à leurs extrémités intérieures avec les gorges hélicoidales correspondantes0
Quand l'arbre 90 tourne dans la direction de la flèche 124, le liquide de refroidissement, tel que de l'huile pour transformateur, s'écoule de la chambre 70 de moteur (figure 2) à travers le passage 128 (figure 3) du bloc 110 de palier et pénètre dans l'espace 140 au voisinage de l'extrOmité de l'arbre d'où il entre dans les gorges hélicoïdales 116, 118, 120, 121 de l'arbre et, par suite de la rotation de cet arbre, est propulsé dans ces gorges, c'est-à-dire se déplace hélicoidalement vers l'extrémité opposée ou extrémité de butée du palier 94 où le liquide pénètre dans les gorges radiales 122 du palier de butée 114 où il est propulsé par la force centrifuge puis sort de ces gorges pour revenir dans la chambre 70 de moteur. En s'écoulant à travers les gorges hélicoldales et radiales, le liquide remplit deux fonctions par le fait qu'il évacue la chaleur des surfaces de portée et, en même temps, forme un film lubrifiant entre l'arbre et le coussinet ainsi qu'entre les surfaces de palier de butée tournantes et fixes.Bien entendu, l'écoulement massique rercherché du liquide de refroidissement et de lubrification à travers les paliers est obtenu par une sélection appropriée du nombre et des dimensions de section droite des gorges formées dans l'arbre 90 et dans le palier de butée 114. Referring now to the details showing Figures 3 and 4 which illustrate the outer bearing structure 94, 104 as well as in general the inner bearing structure 92, 106, it can be seen that the shaft 90 is provided with helical grooves 116, 118, 120, 121 which are formed in the part of the shaft rotatably supported in the bearing 94, and which extend helically from the outer end of the shaft 90 to the bearing stop 114 and describe a helix uniformly around the shaft in a direction opposite to the normal direction of rotation of this shaft, which is indicated by arrow 124.In addition, the thrust bearing 114 is provided with several grooves 122 radially in a manner general, which are formed in the abutment surface of the bearing 114 and which extend from the surface of the shaft to the outer periphery of the thrust bearing 114, the number of these radial grooves 122 preferably corresponding to the number of grooves helical of the tree and communicating at their inner ends with the corresponding helical grooves0
When the shaft 90 rotates in the direction of arrow 124, the coolant, such as transformer oil, flows from the engine chamber 70 (Figure 2) through the passage 128 (Figure 3) of the bearing block 110 and enters the space 140 in the vicinity of the end of the shaft from which it enters the helical grooves 116, 118, 120, 121 of the shaft and, as a result of the rotation of this shaft, is propelled in these grooves, that is to say moves helically towards the opposite end or stop end of the bearing 94 where the liquid enters the radial grooves 122 of the thrust bearing 114 where it is propelled by the centrifugal force then leaves these grooves to return to the engine chamber 70. By flowing through the helical and radial grooves, the liquid fulfills two functions by the fact that it dissipates the heat from the bearing surfaces and, at the same time, forms a lubricating film between the shaft and the bearing as well as between the rotating and fixed thrust bearing surfaces. Of course, the re-search mass flow of coolant and lubrication liquid through the bearings is obtained by an appropriate selection of the number and cross-sectional dimensions of the grooves formed in the shaft 90 and in the thrust bearing 114.

Sur la figure 4, les gorges ou rainures radiales 122 sont représentées incurvées, de leurs extrémités radialement intérieures vers leurs extrémités extérieures,dans une direction opposée à la direction de rotation de l'arbre. Elles pourraient aussi titre rectilignes et être disposées soit dans une orientation parfaitement radiale,soit inclinées de meme dans ladite direction opposée, pour assurer l'action de centrifugation ou de pompage voulue pendant la rotation de l'arbre 90. In Figure 4, the grooves or radial grooves 122 are shown curved, from their radially inner ends to their outer ends, in a direction opposite to the direction of rotation of the shaft. They could also be rectilinear and be arranged either in a perfectly radial orientation, or even inclined in said opposite direction, to ensure the desired centrifugation or pumping action during the rotation of the shaft 90.

La figure 5 montre une partie d'extrémité ou tourillon de l'arbre 90 dans laquelle sont formées des gorges suivant une configuration légèrement modifiée, configuration qui convient pour être utilisée avec un palier adapté pour etre alimenté en lubrifiant liquide à un endroit situé axialement à l'intérieur par rapport à ses deux extrémités opposées.Comme on peut le voir sur la figure 5, dans la partie d'extrémité illustrée de l'arbre sont formés deux ensembles de gorges hélicodales 130 et 132, les gorges de ces deux ensembles s'étendant depuis un endroit commun de réception de lubrifiant sur l'arbre axialement dans des directions opposées les unes par rapport aux autres et chaque ensemble de gorges 130 ou 132 décrivant, à partir dudit endroit récepteur de lubrifiant, une hélice autour de l'arbre dans une direction opposée à la direction de rotation normale de l'arbre. FIG. 5 shows an end part or trunnion of the shaft 90 in which grooves are formed in a slightly modified configuration, a configuration which is suitable for use with a bearing suitable for being supplied with liquid lubricant at a place situated axially at the interior with respect to its two opposite ends. As can be seen in FIG. 5, in the illustrated end part of the shaft are formed two sets of helical grooves 130 and 132, the grooves of these two sets s extending from a common lubricant receiving location on the shaft axially in opposite directions relative to each other and each set of grooves 130 or 132 describing, from said lubricant receiving location, a helix around the shaft in a direction opposite to the normal direction of rotation of the shaft.

Grâce à cette disposition et grâce au fait que le lubrifiant liquide est fourni à l'arbre 90 audit endroit de réception de lubrifiant indiqué sur la figure 5 en traits interrompu;, la rotation de l'arbre 90 dans la direction de la flèche 134 a pour effet dintroduire une certaine quantité de lubrifiant dans les gorges 130 et une certaine quantité dans les gorges 132, ce lubrifiant se déplaçant helicoidalement dans les deux ensembles de gorges dans des directions opposées, comme indiqué par les flèches 135 et t37. À moins que l'on ait envisagé que les extrémités extérieures des gorges communiquent pendant l'utilisation avec des régions de pression suffisamment faibles pour entretenir un écoulement adéquat de lubrifiant à travers les gorges et, par conséquent, à travers le palier lisse ou coussinet associé, on associe à l'ensemble ou aux ensembles de gorges demandant une différence de pression plus grande entre leurs extrémités des moyens de pompage (non représentés sur la figure 5) qui peuvent se présenter sous la forme d'un palier de butée dans lequel on a formé des gorges radiales, comme décrit ci-dessus à propos des figures 3 et 4, ou bien si aucun palier de butée n'est nécessaire comme, par exemple, à l'extrémité extérieure de l'arbre 90 représenté sur la figure 5, on fixe à l'arbre un élément analogue à un disque (non représenté) et muni de passages radiaux qui y sont formés et qui communiquent avec les extrémités extérieures des gorges 130 ou 132 de l'arbre. Thanks to this arrangement and thanks to the fact that the liquid lubricant is supplied to the shaft 90 at said location for receiving lubricant indicated in FIG. 5 in broken lines; the rotation of the shaft 90 in the direction of the arrow 134a the effect of introducing a certain quantity of lubricant into the grooves 130 and a certain quantity into the grooves 132, this lubricant moving helically in the two sets of grooves in opposite directions, as indicated by the arrows 135 and t37. Unless it has been contemplated that the outer ends of the grooves communicate during use with regions of pressure low enough to maintain an adequate flow of lubricant through the grooves and, therefore, through the associated plain bearing or bearing , we associate with the set or sets of grooves requesting a greater pressure difference between their ends of the pumping means (not shown in Figure 5) which can be in the form of a thrust bearing in which has formed radial grooves, as described above with reference to FIGS. 3 and 4, or else if no thrust bearing is necessary, such as, for example, at the outer end of the shaft 90 shown in FIG. 5 , an element similar to a disc (not shown) and fitted with radial passages which are formed therein and which communicate with the outer ends of the grooves 130 or 132 of the shaft is fixed to the shaft.

Sur la figure 6, on a représenté une demi-section 136 d'un palier lisse ou coussinet qui comporte des gorges hélicol- dales 138 formées dans sa surface de portée, ces gorges 138, telles qu'on les voit de leurs extrémités d'admission de lubrifiant vers leurs extrémités de décharge de lubrifiant,s'étendent en décrivant une hélice autour de l'axe longitudinal du coussinet dans la même direction que celle dans laquelle tourne normalement l'arbre 90, c'est-à-dire dans la direction opposée par rapport aux gorges hélicoïdales formées dans l'arbre. In Figure 6, there is shown a half-section 136 of a plain bearing or bearing which has helical grooves 138 formed in its bearing surface, these grooves 138, as seen from their ends of lubricant inlet towards their lubricant discharge ends, extending in the form of a helix around the longitudinal axis of the bearing in the same direction as that in which the shaft 90 normally rotates, that is to say in the opposite direction with respect to the helical grooves formed in the tree.

Le mode de réalisation le plus préférable, spécialement en ce qui concerne les paliers en matière mauvaise conductrice de la chaleur, comme par exemple les matières plastiques, les stratifiés ou les céramiques, est celui qui a été décrit ci-dessus en référence aux figures 3 et 4 ou à la figure 5 et dans lequel les gorges hélicoïdales formées dans l'arbre communiquent avec des gorges ou passages radiaux formés dans un rotor de génération d'écoulement présent sur l'arbre, comme par exemple le collet de butée 104, 114 des figures 3 et 4 ou l'élément analogue à un disque mentionné ci-dessus à propos de la figure 5.L'action de propulsion hélicoïdale exercée par les gorges hélicoïdales de l'arbre et l'action centrifuge provenant des gorges ou passages radiaux du rotor de pompage engendrent à travers le palier un écoulement de liquide qui a pour conséquence non seulement une lubrification abondante des surfaces des paliers mais également un taux favorable de dissipation de la chaleur à partir des surfaces des paliers. The most preferable embodiment, especially with regard to bearings of poor heat conducting material, such as for example plastics, laminates or ceramics, is that which has been described above with reference to FIGS. 3 and 4 or in FIG. 5 and in which the helical grooves formed in the shaft communicate with grooves or radial passages formed in a flow generation rotor present on the shaft, such as for example the abutment collar 104, 114 of FIGS. 3 and 4 or the element similar to a disc mentioned above in connection with FIG. 5. The helical propulsion action exerted by the helical grooves of the shaft and the centrifugal action coming from the grooves or radial passages of the pumping rotor generate a flow of liquid through the bearing which results not only in abundant lubrication of the bearing surfaces but also in a favorable rate of heat dissipation from bearing surfaces.

Si on le désire, et dans la mesure du possible, on peut combiner les caractéristiques ci-dessus avec un coussinet de palier dans lequel on forme de même des gorges, comme expliqué ci-dessus à propos de la figure o,
Dans un agencement un peu moins efficace que l'on pourrait néanmoins considérer comme étant adéquat pour une utilisation dans certains domaines d'application5 on pourrait combiner un coussinet å gorgoe;tel que celui represente partiellement sur la figure 6, avec un arbre lisse1 c'estwà-dire sans gorges, comportant un rotor de portage tel que décrit cidessus.Bien que dans cet agencement, il ne se produirait pas d'action réelle de déplacement hdlieoldais la rotation de l'arbre tendrait à faire s'écouler le liquide de refroidissement et le milien de lubrification dans les gorgea du aussi net, le long de celui-ci,par suite de la tensiou superficielle entre le liquide et la surface de l'arbre tournant. Bien entendu, ce déplacement serait favorise considérablement par l'action de pompage des gorges ou passages radiaux formés dans le rotor.If desired, and as far as possible, the above characteristics can be combined with a bearing pad in which grooves are likewise formed, as explained above with reference to FIG. O,
In a slightly less efficient arrangement which one could nevertheless consider to be adequate for use in certain fields of application5 one could combine a bearing å gorgoe; such as that partially represented in FIG. 6, with a smooth shaft1 c ' that is to say without grooves, comprising a carrying rotor as described above. Although in this arrangement, there would be no real displacement action hdlieoldais the rotation of the shaft would tend to drain the coolant and the lubrication line in the grooves of the net, along it, owing to the surface tension between the liquid and the surface of the rotating shaft. Of course, this movement would be considerably promoted by the pumping action of the grooves or radial passages formed in the rotor.

On comprendra que, bien que la présente invention ait été décrite comme étant appliquée à une pompe à moteur utilisée avec un transformateur, elle peut titre appliquée d'une façon générale aux pompes à moteur destinées à être utilisées avec des appareils refroidis par un fluide tels que des réacteurs, des contacteurs et autres appareils électriques analogues It will be understood that, although the present invention has been described as being applied to a motor pump used with a transformer, it can title generally applied to motor pumps intended to be used with apparatus cooled by a fluid such than reactors, contactors and other similar electrical devices

Claims

1. Motor pump comprising a body (60) which contains a pumping element (78) and an electric motor comprising a rotor (66), said pumping element and said rotor being fixed to a common shaft (90) supportd in view of its rotation in bearings (92, 94) each of which comprises a cylindrical bearing surface (96, 98) and a lubricant intake region communicating with a space located inside said body, this space containing a liquid cooling during operation of the pump, characterized in that each bearing is associated with t (a) helical grooves (116, 118, 120, 121) formed in said cylindrical bearing surface and / or in the surface of the part of the shaft which is supported therein for its rotation, said helical grooves extending from said lubricant inlet region to one of the ends of the bearing and describing a helix around the axis of rotation of the tree in order to generate a flow of liqui cooling from said intake region through said helical grooves during normal rotation of the shaft; and (b) a flow generating element which is arranged on the shaft for rotation with the latter at a point adjacent to said end of the bearing structure and which cooperates with said helical grooves to create therein ci a suction which contributes to said flow of coolant through the bearing.

IONS CLAIMS

2. Motor pump according to claim 1, characterized in that each bearing comprises a stop surface (100, 102) which is located at said end of the bearing and which is arranged in a plane perpendicular to said axis of rotation, characterized by the fact that at least some of the helical grooves are formed in said shaft and that said flow generating element is an abutment collar (104, 106) having an abutment surface which cooperates with the abutment surface of the bearing, said surface abutment of the abutment collar comprising radial grooves in general which are formed in this collar and open out towards the abutment surface of the bearing and each of which communicates at its inner radial end with one of the helical grooves of the shaft and at its radially outer end with the interior of said body.

3. Motor pump according to claim 2, characterized in that said radial grooves (122) in general are curved or inclined, from their inner ends to their outer ends, in a direction opposite to the normal direction of rotation of the tree

4. Motor pump according to any one of claims 1, 2 or 3, characterized in that said bearings are in a non-conductive manner of electricity.