Brevet FR2394198A1 — publié le 19790105

L'invention se rapporte à un dispositif de fermeture de la chambre des balais ou bagues d'une machine tournante. Les balais cu bagues d'une machine tournante sont généralement solidaires du stator ou leinducteur de la machine, dans celle-ci, de sorte qu'il est nécessaire de pratiquer dans sa surface de révolution des fenêtres d'accès aux balais ou aux bagues. On sait que les balais (pour une machine à courant continu) ou les bagues (pour une machine à courant alternatif) servent à amener ou prélever un courant dans le rotor ou l'induit de la machine selon ql'611efoxtionneen moteur ou en génératrice. Selon les conditions de travail de la machine, les fenêtres de la chambre doivent être fermées. C'est le cas par exemple d'une machine travaillant dans une atmosphère inflammable, ou chargée de poussière, ou bien dans un milieu liquide. Par conséquent, on exigera parfois que la fermeture réponde à des conditions requises d'étanchéité et de sécurité. En atmosphère inflammable, dans une mine par exemple, il faudra que le dispositif de fermeture constitue une enveloppe antidéflagrante qui doit recevoir un agrément officiel après soumission à de sévères essais, épreuves et vérifications. Diverses manières ont déjà été envisagées pour fermer la chambre des balais ou bagues d'une machine tournante. L'une d'entre elles consiste à mettre des volets à chaque fenêtre, que l'on dévisse et visse à chaque intervention sur les balais. Cette solution a pour défauts de compliquer la fabrication de la chambre et de mettre en jeu plusieurs volets que l'opérateur doit enlever et remettre en place un à un pour toute intervention. Cela explique que l'on utilise plus souvent une sangle flexible ou souple que l'on bande autuur de la chambre, parce que ce mode de fermeture n'est pas cher et n'impose pas les contraintes de la solution précédente, au détriment toutefois de la qualité et de la fiabilité de la fermeture. D'autre part, quand la machine doit être refroidie par autoventilation, le ventilateur est généralement disposé à l'extérieur de la chambre des balais, coaxialement à celleci. Ce ventilateur doit être associé à une gaine de ventilation permettant l'aspiration de l'air et le guidage du courant d'air sur la carcasse de la machine en vue de la refroidir. Il est donc souhaitable que la gaine de ventilation amène le courant d'air jusqu'à la carcasse, de sorte qu'elle doit envelopper au moins la chambre des balais ou bagues. Cependat, pour avoir accès aux balais ou aux bagues, il faut alors démonter la gaine de ventilation, puis le dispositif de fermeture de la chambre des balais ou bagues. C'est donc une autre difficulté qui s'ajoute pour intervenir dans la chambre des balais. C'est pourquoi les constructeurs ont préféré limiter l'extension de la gaine de ventilationsde manière qu'elle n'entrave pas le démontage et le remontage du dispositif de fermeture de la chambre des balais. Cette limitation se fait bien sûr au détriment de la qualité du refroidissement, puisque le courant d'air n'est plus conve nabtzntnt dirigé sur la earcasse de la machine. D's-+res difçic-uluse peuvent encore surgir pnur les raisons suivantes Dans certains cas, le ventilateur est entratné par l'arbre de la machine, cet arbre traversant alors la chambre des balais pour être couplé au ventilateur. Cependant, lorsque la machine est susceptible de travailler à basse vitesse avec un couple constant élevé, l'échauffe- ment de la machine est important tandis que le ventilateur, qui tourne avec l'arbre de la machine à une faible vitesse, est incapable de produire le courant d'air nécessaire pour refroidir la machine. Dans ce cas, on a recours à une ventilation indépendante de la machine, le ventilateur étant entraîné par 'li*1oteur auxiliaire. Dans d'autres cas, il est aussi préférable qu'à la place du moteur auxiliaire on puisse brancher un.autre dispositif annexe, tel qu'un frein, une dynamo tachymétrique, qui nécessite un lignage des arbres de ce dispositif auxiliaire avec la machine. Or, si dans certains cas la gaine de ventilation peut servir d'appui à un moteur auxiliaire pour I'entraîne- ment du ventilateur, les gaines de ventilation actuelles sont incapables de servir d'appui à un autre dispositif auxiliaire qui nécessite un lignage des arbres de ce dispositif avec la machine. En effet, étant donné que la surface de révolution de la chambre des balais ou bagues est occupée par le dispositif de fermeture de cette chambre, la gaine de ventilation est montée, par vissage par exemple, sur la paroi transversale d'extrémité de la chambre ou sur une autre paroi de la machine. Ce montage ne peut pas assurer une concentricité suffisante avec l'arbre de la machine pour qu'à cette gaine puisse être adjoint un dispositif auxiliaire nécessitant un lignage des arbres. L'invention présente un dispositif qui résoud de manière simple les problèmes qui vient d'être exposés. En effet, un dispositif conforme à l'invention pour la fermeture de la chambre des balais ou bagues d'une machine tournante est du type selon lequel la chambre présente une surface de révolution pourvue de fenêtres d'accès aux balais ou bagues et est caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre ou tube rigide enserrant le volume de ladite chambre et fixé amoviblement à la machine. Avantageusement, ce dispositif comporte une gaine de ventilation solidaire dudit cylindre et l'enveloppant pour le moins. De la sorte, cette gaine se trouve être parfaitement concentrique à l'arbre de la machine, puisqu'elle est solidaire du cylindre de fermeture de là chambre des balais ou bagues. Pour la même raison, le démontage du dispositif conforme à l'invention ne pose aussi aucun problème, puisqu'à la fois on enlève le tube de fermeture avec la gaine de ventilation. En outre, cette gaine peut être étendue sans limitation, de sorte qu'elle peut être bien adaptée au guida- ge du courant dsair servant à refroidir le moteur0 Etant donné aussi que le tube de fermeture est rigide, fait d'un métal par exemple, il offre aisément la possibilité de l'adapter de manière à servir d'enveloppe antidéflagrante pour la machine tournante. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui suit, faite en référence à la figure unique des dessins. La figure illustre schématiquement par une vue en coupe longitudinale un exemple de réalisation conforme à l'invention d'un dispositif de fermeture 10 de la chambre 12 des balais ou bagues d'une machine tournante 14o Le dispositif 10 est représenté en position de fermeture. La machine 14 illustré a une carcasse 16 venant d'une meme pièce avec la chambre 12. Bien entendu, le fond palier formant la chambre 12 peut notre rapportée à la carcasse. La carcasse 16 comporte le stator ou l'inducteur 18 de la machine, qui encercle le rotor ou l'induit 20 solidaire de l'arbre 22 de la machine. Cet arbre tourillonne dans une paroi de la chambre 12, dans laquelle il porte un collecteur ou des bagues 24. L'exemple illustré se rapporte à une machine à courant continu, dont le collecteur 24 est solidaire de l'induit 20 de la machine et comporte des lames conductrices 26 coopérant respectivement avec des balais 28 en liaison avec des connexions extérieures non représentées. La chambre 12 présente une surface de révolution 30 pourvue de fenêtres 32 pour l'accès aux balais 28. Le dispositif de fermeture 10 conforme à l'invention comprend cylindre ou tube rigide 34 enserrant la surface de révolution 30 de la chambre 12. Conformément à une caractéristique de l'invention, la surface de révolution 30 de la chambre 12 et la surface inférieure 36 du cylindre 34, qui est en contact avec la surface de révolution 30 comprennent respectivement deux zones de contact complémentaires (30a, 36a; 30b, 36b) ayant des niveaux différents, le niveau inférieur 30a de la surface 30 étant réservé à la partie d'extrémité de la chambre 12 afin de permettre un montage aisé du dispositif 10, sans qu'il ait contact sur une grande portée au niveau de ltemboitement du cylindre 34 sur la d re ML Selon une autre caractéristique de l'invention, le cylindre 34 est une partie solidaire d'une gaine de ventilation 38 par des nervures radiales 40.Le dispositif 10, formé par la combinaison du tube 34 et de la gaine de ventilation 38, est rapporté de façon amovible à la machine par au moins trois vis radiales 42 prenant leur assise sur la carcasse 6 ou le fond palier 12 de la machine ou, selon la variante représentée en trait tireté sur la figure, pater au moins trois tirants longitudinaux 43 prenant appui sur des bossages 45 solidaires de la carcasse 16 et pourvus d'écrous 47 pour la fixation du dispositif 10.Par conséquent, cette caractéristique de l'invention associe avantageusement la gaine de ventilation au cylindre de fermeture de la chambre d'accès aux balais, cet ensemble étant fixé de manière simple à la machine, 14O Comme illustré, la machine 14 est associée à un ventilateur 44 connecté à l'arbre 22 de la machine par un moyen de couplage 46 approprié O La gaine de ventilation 38 est conçue de façon que le ventilateur 44 travaille sous forme de centrifugation de l'air et, de ce fait, se referme derrière les pales du ventilateur 44 comme illustré, le bord intérieur 48 de la gaine de ventilation 38 délimitant un ou plusieurs orifices par lesquels le ventilateur peut prélever l'air nécessaire au refroidissement de la machine 14. Avantageusement, pour les raisons qui apparaîtront clairement par la suite, le bord 48 de la gaine de ventilation 38 forme un cercle concentrique à la gaine de ventilation 38, au cylindre de fermeture 34, et donc à libre 22 de la machine 14. On donnera aux pales du ventilateur 44 un diamètre inférieur au diamètre de la zone de contact 30a, c'est-àdire au plus petit diamètre des zones de contact que la surface 30 de la chambre 12 a avec la surface intérieure 36 du cylindre de fermeture 34. Cela permet l'emboîtement et l'enlèvement du dispositif 10 sans avoir à démonter le ventilateur 44. D'un autre côté, on remarquera que l'invention donne la possibilité d'étendre le bord extérieur de la gaine de ventilation 38-au-delà de la chambre 12, de manière à bien diriger le courant d'air de refroidissement sur la carcasse 16 de la machine 14 pour obtenir un refroidissement maximal.Des nervures 50 sont formées dans la carcasse 16 afin de favoriser le refroidissement, comme cela est bien connu dans la technique Dans le cas où le ventilateur 44 devrait être entraîné par un moteur auxiliaire, l'exemple de réalisation illustré montre comment cela peut se faire Le ventilateur 44 est déconnecté de l'arbre 22 de la machine 14 et associé à l'arbre 52 d'un moteur auxiliaire de ventilation 54, à l'aide d'un moyen de couplage approprié, tel qu'un dispositif à brides 46' comme représenté. La carcasse 56 du moteur auxiliaire 54 comporte une partie de raccordement 58, qui est dans l'exemple illustré un élément tronconique traversé par des fentes 60 par lesquelles le ventilateur 44 peut aspirer l'air.La partie 58 pourrait aussi former par un ensemble de pattes de raccordement équidistantes. Le bord de la partie de raccordement 58 est fait pour venir s'ajuster sur le bord 48 de la gaine de ventilation 38. La partie de raccordement peut être fixée à la gaine 38 au moyen de vis par exemple, comme illustré. Etant donné que le bord 48 de la gaine de ventilation 38 est, d'après ce qui a été décrit précédemment, un bord concentrique à l'arbre 22 de la machine tournante 14, le dispositif auxiliaire 54 qui vient s'ajuster sur ce bord peut être facilement monté pour que l'arbre 52 du dispositif auxiliaire 54 soit en alignement avec l'arbre 22 de la machine tournante 14. Aussi peut-on avantageusement remplacer le moteur auxiliaire de ventilation 54 par tout autre dispositif qui nécessite un lignage de son arbre avec l'arbre 22 de la machine 14.Ce dispositif paut être un frein, une dynamo tachymétrique, etc. On notera que si la gaine de ventilation 38 est destinée à être toujours associée avec un dispositif auxiliaire 54, elle peut être tout simplement réalisée sous forme d'un cylindre. On a vu en effet précédemment que le rebord représenté sur la figure était seulement prévu au cas où seulement le ventilateur 44 cooperait avec l'arbre 22 de la machine tournante. Le démontage du dispositif 10 qui vient d'être décrit ressort aisément de ce qui précède. Après avoir elevélesvis40 ou lesécrous47,ii'sfiit d'appliquer une force axiale vers l'extérieur de la machine tournante pour dissocier les zones de contact complémentaires entre elles (30a, 36a; 30b, 36b). Le dispositif 10 est alors séparé de la chambre 12 des balais. La remise en place est aussi simple que le démontage. On remarquera aussi que le dispositif 10 peut être facilement adapté pour que les surfaces 30 et 36 forment un joint antidéflagrant. L'exemple d'illustration qui précède a fait ressortir diverses variantes de réalisation. En particulier, on rappelle que le plus simple dispositif 10 conforme à l'invention est celui formé seulement du cylindre 34 de fermeture de la chambre 12, ce cylindre étant fixé de façon amovible à la machine. Bien entendu, il' peut 'aussi être adapté avec la surface de révolution 30 de la chambre 12, pour former divers types d'étanchéité autres que celui décrit, par exemple en disposant entre les zones de contact complémentaires respectives (30a, 56a; 30b, 36b) des jdhts toriques pour rendre la chambre 12 étanche à l'eau. On a vu aussi que l'invention a largement exploité le fait que le cylindre 34 est rigide, en y greffant. une gaine de ventilation 38 qui', grâce à ce fait, peut comporter un dispositif auxiliaire 54 exigeant le lignage de son arbre 52 avec l'arbre 22 de la machine tournante 14. D'une manière générale, l'invention nlest nullement limitée à l'exemple de réalisation décrit et illustré, mais comprend au contraire tous les moyens constituant les équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fermeture de la chambre des balais ou bagues d'une machine tournante, du type selon lequel la chambre présente une surface de révolution pourvue de fenêtres d'accès aux balais ou bagues, caractérisé en'ce qutil comprend un cylindre rigide enserrant le volume de la chambre et fixé de façon amovible à la machine. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit cylindre et ladite surface de révolution de la chambre des balais ou bagues comprennent respectivement deux zones complémentaires de contact de niveaux différents, le niveau inférieur étant réservé à la partie d'extrémité de la chambre. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une gaine de ventilation solidaire du cylindre précité et l'enveloppant pour le moins. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractSrisé en ce que la gaine de ventilation précitée enveloppe un ventilateur ayant un diamètre inférieur au diamètre de la zone de contact inférieure précitée de ladite surface de révolution de la chambre des balais ou bagues. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ventilateur précite est solidaire de l'arbre de ladite machine tournante. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ventilateur précité est entratné par un moteur auxiliaire monté sur ledit dispositif. 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif auxiliaire monté sur la gaine de ventilation précitée et dont l'arbre est en alignement avec l'arbre de ladite machine.