CH394365A - Moteur électrique à chemise d'entrefer destiné à entraîner une pompe, notamment une pompe d'accélération de chauffage central - Google Patents

Description

  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.

Claims (1)

1. REVENDWATION Moteur électrique<B>à</B> chemise d'entrefer destiné<B>à</B> entraîner une pompe, notamment une pompe d'accé lération de chauffage central, caractérisé 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 fluide entraî né par la pompe par un filtre dont la section et la porosité sont telles que la perte de charge<B>à</B> travers 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 raidie <B>à</B> ses extrémités par des collerettes coopérant avec des joints d'étanchéité toriques montés sur les pa liers, et la carcasse étant munie d'ailettes de refroi dissement. SOUS-REVENDICATIONS <B>1.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que la cavité statorique est remplie d'un matériau solide pulvérulent meilleur conducteur thermique que l'air, tel que le quartz ou la silice. 2..

   Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que,<B>D</B> étant le diamètre de la chemise, l'entrefer mécanique simple n'est pas supérieur<B>à</B> une valeur donnée en mm par l'expression 0,2 mm +<B>D/500,</B> dans laquelle<B>D</B> est exprimé en mm, et l'épaisseur de la chemise n'est pas supérieure<B>à D/200.</B> <B>3.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que les joints toriques sont logés dans des gorges ménagées dans des surfaces cylindriques des paliers. 4.

   Moteur suivant la sous-revendication <B>3,</B> ca ractérisé en ce que lesdits joints toriques sont situés <B>à</B> l'intérieur de la chemise, le joint, le plus éloigné de la pompe, coopérant avec une collerette interne et le joint, le plus proche de la pompe, coopérant avec la portion intérieure de la chemise munie d'une collerette extérieure. <B>5.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que ladite chemise est en acier inoxydable non magnétique. <B>6.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que ledit évent communique avec une chambre de dégazage dans laquelle débouche un trou borgne ménagé dans l'extrémité de l'arbre du moteur, du cô té opposé<B>à</B> la pompe, ce trou communiquant, par des trous radiaux, avec la cavité intérieure de la che mise.

   <B>7.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que le rotor porte<B>à</B> l'avant une butée adjacente <B>à</B> une butée portée par le palier avant et l'arbre porte un épaulement adjacent<B>à</B> la face avant du palier arrière. <B>8.</B> Moteur suivant la sous-revendication <B>7,</B> carac térisé en ce que les coussinets et lesdites butées sont réalisés en un conglomérat de bronze fritté enrobé dans une masse de polytétrafluoréthylène. <B>9.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que la carcasse est munie d'ailettes extérieures et d'ailettes intérieures.

   <B>10.</B> Moteur suivant la revendication, caractérisé en ce que la paroi interne du palier côté pompe est calorifugée au moyen d'un isolant thermi ique.