Brevet FR2010440A1 — publié le 19700213

' 2010440 69 18758 My— L'invention se rapporte à un dispositif pour ï"'amenéé d'un liquide de refroidissement dans le bobinage du rotor d'une machine électrique et pour son évacuation hors du.rotor au moyen de tubulures d'amenée qui,, à partir de. chambres d'amenée, en forme de 5 segments d'anneau, prévues'sur une' portée de l'arbre du rotor, con duisent à des conducteurs superposés radialement de la tête de bobinage entourant cette portée d'arbre.; Dans le dispositif de ce type déjà proposé, les tubulures d'amenée conduisent, sur le côté où la portée de l'arbre ne trans-10 met pas le couple, à l'ensemble des conducteurs transversaux de cette tête de bobinage qui se superposent pour chaque bobine de l'enroulement. Le nombre des tubulures d'amenée est égal au nombre de conducteurs transversaux. Ceci est aussi valable pour l'autre extrémité du rotor bipolaire où, à partir de l'ensemble des conduc 15 teurs transversaux de la tête de bobinage de cet endroit, qui pour chaque bobine de l'enroulement sont égalementtous superposés radialement, des tubulures d'évacuation conduisent à une chambre collec trice prévue à cet endroit sur la portée de l'arbre transmettant le couple, ce qui affaiblit la portée de l'arbre. Le nombre de tubu-20 lures d'évacuation est égal au nombre des conducteurs transversaux Le liquide de refroidissement parcourt chaque fois une demi-spire de l'enroulement entre un raccord de tubulure d'amenée sur un conducteur transversal et un raccord de tubulure d'évacuation sur un conducteur transversal. A partir de la chambre collectrice quatre 25 tuyaux de retour reviennent en tout dans le ralan des pôles + P-P, le long et à proximité du rotor, à la portée de l'arbre qui ne transmet pas le couple. Etant donné que chaaue demi-spire est parcourue par du liquide frais, on obtient le meilleur rendement de refroidissement 30 possible. Cependant le coût de construction du dispositif est.rela tivement élevé. Le problème, conformément à l'invention, est de réduire essentiellement ce coût de construction tout en-acceptant une puissance de refroidissement moindre car, souvent, dans le domaine des machines de plus grande puissance, un refroidissement 35 par gaz de l'enroulement du rotor suffit à peine ou même plus du tout, tandis qu'un système simplifié de refroidissement du rotor par un liquide, qui présente une puissance de refroidissement plus grand- que le refroidissement par un gaz, suffirait complètement. Pour résoudre ce problème, on propose, conformément à l'in 69 18758 2 2010440 vention, que de telles, tubulures d'amenée ne conduisent qu'à une partie du nombre total de ces conducteurs transversaux et que des tubulures d'évacuation partent d'une partie égale du nombre de ces conducteurs transversaux, où, vu rs-dialement, un raccord de tubu-5 lure d'amenée et un raccord de tubulure d'évacuation se succèdent alternativement sur les conducteurs transversaux et.que les tubulures d'évacuation conduisent à des chambres d'évacuation en forme de segments d'anneau prévues sur la même portée de l'arbre, où les chambres d'amenée et ces chambres d'évacuation, disposées dans 10 le même plan transversal, se succèdent alternativement en direction périphérique et cnt sur le pourtour sensiblement la même longueur. De ce fait, aussi bien le nombre de tubulures que le nombre de raccords de tubulures se trouvent réduits au moins de la moitié, car, du côté de l'autre portée de l'arbre et de l'autre tête de 15 bobinage, ne se trouvent ni tubulure ni raccord de tubulure. En outre, la chambre collectrice disnarait, si bien que la portée de l'arbre qui transmet le couple demeure non affaiblie. Les tuyaux de retour disparaissent également. Dans le dessin, on représente aux fig. 1 à 3 exemple 20 d'exécution d'un dispositif, conforme à l'invention, pour un rotor bipolaire d'un turbo-générateur. La fig. 1 est une coupe longitudinale II-II (voir fig. 2) côté excitatrice de l'extrémité du rotor ne transmettant pas le couple. • • 25 la fig. 2 est une coupe transversale . I-I (voir fig. 1) de la porté e d1 arbre correspondante... A la fig. 3 on représente schématiquement une bobine de 1'enroulement du rotor avec les raccordements des tubulures" et les directions d'e courant du liquide dans .les-petits, tuyaux et dans la 30 bobine. : Le corps de l'inducteur 10 se termine axialemeût par une portée d'arbre 11 entourée par la tête de bobine de l'enroulement de l'excitatrice qui est refroidie à l'eau, L1enroùlemënt de l'excitatrice se compose de plusieurs bobines et chaque "bobine, 35 comme le montre la fig. 3, est montée en spirale de telle sorte que chaque encoche du corps d'inducteur 10 présenté chaque fois plusieurs conducteurs, notamment des barres 28;,, superposées ra-; dialement et des conducteurs transversaux 26 superposés radialement en tête de la bobine. ?ous les conducteurs de l'enroulement 69 18758 3 2010440 ■présentent des canaux intérieurs pour l'eau de refroidissement. La tête de bobinage est protégée contre la force centrifuge par un ca;oot d'inducteur 12 fixé sur le corps de l'inducteur. Pour le refroidissement par eau, la -oortée d'arbre 11 pré-5 sente un alésage central dans lequel se trouve un tuyau 14 de plus petit diamètre que le diamètre de l'alésage de sorte qu'un canal axial 13 de section annulaire est ainsi formé. La portée d'arbre 11 comporte de plus, dans ce but, deux chambres d'amenée 15 et 16 en forme de segment d'anneau et deux chambres d'évacua-10 tion 17 et 18 en forme de segment d'anneau, disposées dans le plan de la coupe I-I, qui se succèdent alternativement dans le sens périphérique et qui sont de même longueur. A partir de l'espace intérieur 23 du tuyau 14, deux canaux radiaux 19 et 20 conduisent aux chambres d'amenée 15 et 16 et, à partir des cham-15 bres d'évacuation 17 et 18, deux canaux radiaux 21 et 22 conduisent au canal 13. Les chambres 15 et 16 et les chambres 17 et 18 sont chacune décalées dans le sens périphérique de 45° environ par rapport au plan des pôles + P-P. Les chambres 16 et 17 sont presque accolées l'une à l'autre, ce aui est également 20 le cas pour les chambres 15 et 18. Chacune de ces chambres s'étend sur un peu moins de 90° et dans l'espace intermédiaire dans le plan des pôles + P-P sont logés les conducteurs d'entrée 24 et 25 des bagues de collecteur. Les tubulures d'amenée' 27, en acier inoxydable, venant des 25 chambres d'amenée 15 et 16, passent d'abord autour de la oortée d'arbre 11, dans laquelle elles sont placées dans des encoches longitudinales,, elles s'infléchissent alors de 180° en direction de la tête de bobinage, passent ensuite en sens contraire et aboutissent pour finir dans l'espace intermédiaire des bobines de la 30 tête de bobinage aux con'ucteurs transversaux 26, superposés ra-dialement, auxquels elles sont raccordées. Dans l'espace intermédiaire des bobines, les tubulures d'amenée 27 se développent en arc en direction périphérique et il n'y a toujours qu'une seule tubulure d'amenée 27 raccordée à un conducteur transversal 26. 35 Les tubulures d'amenée 27 ne sont raccordées qu'à un conducteur trar-s^rersal 26 sur deux, comme le montre la fig. 3. Les raccords des tubulures d'amenée sont désimés par 29. A chacun des autres conducteurs transversaux 26 est raccordés chaque fois une tubulure d'évacuation 31, en acier inoxydable. Les raccords des tubu 69 18758 4 2010440 lures d'évacuation sont. dé'signés par 30. Les- tubulures d'évacuation 31 prennent le même parcours que les tubulures d'amenée 27 - seulement inversement - et aboutissent aux chambres d'évacuation 17 et 18. Ainsi donc, par rapport au type de construction déjà 5 connu proposé au début, aussi bien le nombre total des raccords de tubulures 29, 30 que le nombre total de tubulures 27, 31 se trouvent réduits de moitié. Dans la fig. 3, les flèches se trouvant auprès des conducteurs transversaux 26 indiquent le sens du courant d'eau de 10 refroidissement dans ces conducteurs transversaux 26, tandis que les flèches, placées parallèlement aux barres 28, qui montent vers les raccords 29, respectivement s'éloignent des raccords 30, indiquent les sens du courant d'eau de refroidissement dans les tubulures d'amenée 27, respectivement dans les tubulures d'éva-15 cuation 31. Les flèches se trouvant, dans la fig. 3, sur les conducteurs d'amenée du courant électrique aux bagues 24 du collecteur indiquent également le sens du courant d'eau de refroidissement qui y circule. Par toutes les flèches représentées dans la fig. 3 ainsi que dans les fig. 1 et 2, il est aisé de comprendre 20 l'amenée du courant d'eau rie refroidissement, sa circulation dans les différentes parties de l'enroulement et son évacuation, si bien qu'il n'est pas besoin d'exnoser d'autres détails. Il est cependant à. remarquer que l'eau de refroidissement entrant dans un conducteur transversal 26 parcourt une snire complète de la 25 bobine et qu'à la sortie de cette spire elle passe dans le tuyau d'évacuation correspondant 31 et s'écoule dans la chambre d'évacuation correspondante 17, respectivement 18. On "eut aussi exécuter la construction de sorte qu'un sur deux des conducteurs transversaux 26 soit équipé d'un raccord 30 de tubulure. De ce fait ^ le nombre des tubulures ainsi que le nombre des raccords de tubulures se trouvent à nouveau réduits de moitié. A ce sujet, le fait qu'une srire com-clète sur deux soit parcourue t>.°r le courant de refroidissement avant d'être évacuée oeut^ fans bien des cas, être, accepté. 69 18758 5 2010440 RBVEITOICATIOK "Dispositif pour l'amenée d'unvliauide de refroidissement dans le bobinage du rotor d'une machine électrique et pour- son évacuation hors du rotor au moyen de tubulures oui, à partir de chambres 5 d'arenée en forme de serments d'anneau, prévues sur une portée de l'arbre du rotor, conduisent à des conducteurs- transversaux superposés radialement qui entourent la tête de bobinage de cette portée d'arbre, caractérisé en ce aue de telles tubulures 27 ne conduisent au'à une partie du nombre total des conducteurs trans-10 versaux 26 et que d'une partie sensiblement égale du nombre total de ces conducteurs transversaux 26 partent des tubulures d'évacuation 31, où, vu radialement, un raccord de tubulure d'arrivée 29 et un raccord de tubulure d'évacuation 30 sont alternativement superposés et que les tubulures d'évacuation 31 conduisent 15 à des chambres d'évacuation 17, 18 en forme de segments d'anneau prévues sur la même -oortée d'arbre 11, sur laquelle les chambres d'amenée 15, 16 et les chambres d'évacuation 17, 18, disposées dans le -même plan transversal (coupe I-I), se succèdent alternativement en direction périphérique et qu'elles sont de longueur sen-20 siblement égale sur le pourtour.