Brevet FR2434509A1 — publié le 19800321

L'invention concerne une machine électrique fermée comportant des tubes de refroidissement d'un échangeur thermique, répartis régulièrement autour du stator et symétriquement par rapport à son axe, les tubes étant entourés avec un intervalle radial par une carcasse de tôle et parcourus par l'air extérieur, cependant qu'a' leur extrémité ils sont reliés à des anneaux portant les flasques-paliers et la carcasse pour former une unité porteuse maintenue en prise avec le stator par l'intermédiaire des tubes de refroidissement porteurs et que le fluide de refroidissement intérieur circule au moins dans les espaces de têtes d'enroulements ainsi qu'au-delà du dos du stator entre tous les tubes de refroidissement dans 11 espace intérieur clos par la carcasse de tôle, les anneaux porteurs et les flasques-paliers. Une machine de ce genre est connue par le brevet suisse 211 365, dans laquelle seulement une partie des tubes de refroidissement simples fermés par rapport à l'intérieur de la machine est fixée aux bords par des barrettes, qui s'appuient, de leur côté, au dos du stator; c'est-à-dire que seulement une partie des tubes voisins du stator et l'entourant est indirectement à son contact par l'intermédiaire des barrettes, de sorte que pratiquement toute l'évacuation de la chaleur et donc aussi de la chaleur du stator, doit se faire par l'intermédiaire du fluide de refroidissement intérieur vers les tubes de refroidissement parcourus par l'air extérieur et qu'il n'y a pratiquement pas de conductibilité thermique efficace pour la chaleur du stator.Il faut donc une quantité de fluide de refroidissement intérieur qui soit relativement assez grande pour assurer l'évacuation de la chaleur vers les tubes de refroidissement, ce qui suppose des dimensions correspondantes pour les canaux véhiculant le fluide de refroidissement intérieur et entrai ne des pertes par frottement conséquentes avec le fluide de refroidissement intérieur véhiculé; cela réduit le degré d'efficacité d'ensemble de la machine dont les dimensions d'ensemble sont agrandies en conséquence. Le brevet suisse 337 266 fait connattre par ailleurs des machines électriques fermées à refroidissement par tubes, sur lesquelles les tubes de refroidissement compliqués, parcourus par le fluide de refroidissement intérieur, finissant à l'intérieur de la machine, fermés à leurs extrémités par rapport à l'extérieur et débouchant dans l'intérieur de la machine sont maintenus, par cordons de soudure, en contact thermique avec le stator.Mais, sur le stator maintenu par des nervures portantes séparées, les tubes de refroidissement ne sont soudés que par des bections relativement petites et ils s'appuient sur les anneaux porteurs destinés aux flasques-paliers et maintenus par les nervures porteu ses > de sorte qu'ils n'ont pas eux-mêmes de fonction porteuse et que, par les cordons de soudure, seule une partie insignifiante de la chaleur statorique peut être évacuée, par conductibilité thermique, par les tubes de refroidissement, de sorte que l'air extérieur doit être dirigé par des parties libres du dos du stator, ce qui peut provoquer- la pénétration de l'humidité à l'intérieur de la machine ainsi donc que la corrosion et l'encrasse- ment.L'étanchéité des tubes de refroidissement vers l'extérieur ainsi que l'arrivée et l'évacuation de l'air de refroidissement intérieur circulant dans les tubes de refroidissement sont par ailleurs compliquées et problématiques, pour ce qui est de l'étan- chéité. L'objet de l'invention est par conséquent d'obtenir sur des machines du type indiqué ci-dessus, avec des moyens simples et grâce à une conduction améliorée de la chaleur statorique, une dissipation thermique meilleure au total avec des dimensions qui soient sans changement pour les canaux véhiculant le fluide de refroidissement intérieur ainsi que pour l'ensemble de la machine, sans que les tubes de refroidissement soient soudés au stator. Ce résultat est atteint suivant l'invention par le fait que tous les tubes de refroidissement voisins du stator sont ajustés, sous forme de tubes porteurs, directement'dans des évidements longitudinaux périphériques du stator qui ont le même profil qu'eux et qu'ils sont directement solidaires du stator et conducteurs de chaleur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront ci-après à la lecture de quelques exempies décrits se référant au dessin simplifié annexé, sur lequel: la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une machine fermée à refroidissement intérieur, comportant seulement des tubes de refroidissement touchant le stator; la figure 2 représente une coupe transversale de la moitié de la machine selon la figure 1; la figure 3 représente la liaison solidaire des tubes de refroidissement avec le stator sur la machine des figures 1 et 2; la figure 4 représente le maintien des tubes de refroidissement sur le stator au moyen de bandages de serrage; la figure 5 représente une coupe longitudinale d'une machine de plus ventilée en surface et comportant une carcasse de tôle ondulée reliée aux tubes de refroidissement;; la figure 6 représente une coupe transversale de la machine de la figure 5; la figure 7 représente une coupe longitudinale d'une machine comportant des tubes de refroidissement voisins du rotor ainsi que d'autres tubes de refroidissement supplémentaires placés à une certaine distance de ce dernier; la figure 8 représente une coupe transversale de la machine de la figure 7; la figure 9 représente un dispositif de montage. L'exemple d'exécution d'une machine fermée à refroidissement intérieur représenté sur les figures 1 à 3 comporte un stator feuilleté 1 maintenu par des barrettes de serrage 1A réparties sur le pourtour, le stator ayant un enroulement statorique 1C. Les barrettes de serrage 1A dépassent radialement les tubes de refroidissement 2 de section ronde ajustés dans des évidements longitudinaux 1B axiaux et périphériques et elles supportent par le milieu une carcasse de tôle 5 dont les bords sont soudés à des anneaux porteurs 3 qui, dans la zone des ouvertures, sont soudés, brasés ou reliés de façon étanche par déformation à froid aux tubes de refroidissement 2 parcourus par l'air extérieur de refroidissement. Les tubes de refroidissement 2 sont solidaires du stator 1, de sorte que ce dernier porte, par l'intermédiaire des tubes de refroidissement 2; les anneaux porteurs 3, sur lesquels sont fixés, en plus de la carcasse de tôle 5, les flasques-paliers 4, qui maintiennent à leur tour l'arbre 6 ainsi que le rotor 9, le ventilateur intérieur 7 et le ventilateur extérieur 8. Un des anneaux porteurs 3 muni d'oeillets de levage 3A et de pieds 3B porte un capot 10 enveloppant le ventilateur extérieur 8 et laissant entrer l'air extérieur de refroidissement 2, l'air de refroidissement extérieur refoulé par le ventilateur extérieur 8. Le ventilateur intérieur 7 entraîne l'air de refroidissement inté rieur en circuit fermé dans l'espace interne délimité par la carcasse de tôle, les anneaux'porteurs et les flasques-paliers, sur le dos du stator, entre les tubes de refroidissement 2 et par des -canaux de refroidissement non représentés et disposés axialement et/ou radialement dans le stator et/ou le rotor d'une manière en soi connue.Les tubes de refroidissement 2 sont insérés dans les évidements longitudinaux 1B de section semi-circulaire; ils ont une zone de contact agrandie se trouvant dans la zone angulaire et présentant un contact thermique étroit le long des évidements périphériques. Cela assure une liaison mécanique rigide du stator 1 avec les tubes de refroidissement 2 et les anneaux porteurs 3, de sorte que des moyens de fixation spéciaux pour les tuyaux porteurs ainsi que des boîtiers rigides participant à la portance ne sont pas nécessaires et qu'il se produit un transfert thermique très intensif du stator aux tubes de refroidissement par conductib-ilité thermique. La carcasse de tôle lisse 5 est supportée d'une manière sûre par le milieu au moyen des barrettes de serrage 1A et elle peut donc porter un socle 11 de botte de jonction. Le capot de ventilåteur 10 est fixé amovible frontalement à la paroi latérale extérieure d'un des anneaux pqrteurs. Sur la figure 4 la liaison des tubes de refroidissement 2 avec les anneaux porteurs 3 est la même que dans le cas précédent: autour des tubes de refroidissement 2 placés sur le stator 1 sont serrés deux bandages 12, par exemple sous forme de feuillards, de colliers ou de manchettes faites de mors divisés; ces bandages assurent à ces pièces un étroit contact thermique ainsi qu'une liaison mécanique ferme. Pour que la surface de la carcasse de tôle soit augmentée, elle peut être ondulée, les creux de la tôle étant reliés aux tubes de refroidissement et, en cas de plusieurs dispositions concentriques de tubes de refroidissement, aux tùbes de refroidissement extérieurs, ce qui crée aussi pour l'air de refroidissement intérieur des canaux longitudinaux, qui répartissent plus régulièrement cet air sur le dos du stator. Il est possible de la même façon de disposer l'enveloppe de tôle ondulée de manière que les creux de la tôle soient reliés, entre deux tubes de refroidissement, directement aux dos du paquet de tôles statoriques et qu'ainsi il y ait un bon contact thermique entre le paquet de tôles statorique et la carcasse de tôle. Sur les figures 5 et 6 il est représenté une machine comportant une carcasse 5' de tôle ondulée ventilée extérieurement sur laquelle les anneaux porteurs 3 sont jointifs sur leur pourtour avec la carcasse de tôle et le capot de ventilateur 10' comporte une fente annulaire radiale pour une partie de l'air extérieur de refroidissement et dirigée vers le pourtour de la carcasse de tôle. La carcasse de tôle ondulée 5' est soudée par points aux tubes de refroidissement 2 à l'endroit des creux d'ondulation. Des oeillets de levage 15 et des pieds 14 sont liés au stator 1 et aux tubes de refroidissement 2; ils dépassent de la carcasse de tôle 5'. L'air de refroidissement intérieur est envoyé, d'une manière en soi connue, par le ventilateur intérieur 7 dans des canaux de refroidissement axiaux 9A du rotor, sur les têtes de l'enroulement statorique 1C et sur le dos du stator entre les tubes de refroidissement 2, vers l'autre face frontale de la machine. L'unité rigide composée des tubes de refroidissement 2 et des anneaux porteurs 3 peut être fabriquée séparément et poussée simplement par dessus le stator muni de son enroulement. Sur les figures 7 et 8 on a représenté une machine ayant une autre canalisation d'air de refroidissement en soi connue et pour laquelle les mêmes pièces ont reçu les mêmes références u'au- paravant. Sur cette machine, des tubes de refroidissement intérieurs 2 sont de nouveau directement placés sur le stator 1 comportant des canaux de refroidissement radiaux 1E disposés dans ltalignemeflt de canaux de refroidissement radiaux 9B du rotor B, qui sont de leur côté reliés à des canaux de refroidissement axiaux 9A.Concentriquement par rapport aux tubes de refroidissement 2 on trouve des tubes de refroidissement extérieurs 17, qui ne constituent pas des éléments porteurs, mais sont reliés aussi aux anneaux porteurs 3, des sorte que le ventilateur extérieur 8, qui est dans le capot 10, refoule l'air de refroidissement extérieur dans les tubes de refroidissement 2 et 17, entre lesquels l'air de refroidissement intérieur, qui est à l'intérieur de la carcasse de tôle 5 et des flasques-paliers 4 s'écoule sur les têtes d'enroulement et par les canaux indiqués. Les anneaux porteurs peuvent être assemblés par soudage à partir de feuillard plié ou de pièces découpées égales. A l'endroit des ouvertures des anneaux porteurs, les tubes de refroidissement sont soudés, au moins en partie, à ces anneaux et les autres sont enfoncés par déformation à froid, ce qui augmente les surfaces de diffusion thermique. La carcasse de tôle lisse ou ondulée en une ou plusieurs parties est de préférence soudée par points aux anneaux porteurs, de sorte que, si la carcasse est en plusieurs pièces, les tôles correspondantes se joignent par recouvrement. A l'aide de la figure 9 le procédé est expliqué en liaison avec le stator bobiné 1, comportant des tubes de refroidissement 2 et des anneaux porteurs 3. Sur la face frontale 19B d'un corps creux de centrage 19 ayant un appui périphérique avancé 19A pour un des anneaux porteurs 3, après l'introduction de l'anneau porteur le stator bobiné 1 est amené, par ses évidements périphériques 1B en prise avec les tubes de refroidissement 2 fixés audit anneau porteur inférieur 3. Les tubes de refroidissement 2 insérés dans les évidements périphériques 1B sont pressés sur le stator 1 par un anneau de retenue en plusieurs parties et rabattable 13, qui est déplaçable suivant l'axe de la machine; les extrémités libres des tubes de refroidissement sont reliées aux ouvertures de l'anneau porteur supérieur 3. Une paroi 20 réglable perpendiculairement à l'axe de la machine permet d'ajuster les pieds 3B. Après l'ajustement de toutes les pièces indiquées, les tubes de refroidissement 2 sont fixés définitivement aux deux anneaux porteurs 3; ensuite, après que l'anneau de retenue 18 a été ouvert et enlevé, on met en place la carcasse de tôle, on dispose le rotor et son arbre, on applique les flasques-paliers et on les relie aux anneaux porteurs; pour finir, le ventilateur extérieur est mis en place et recouvert par son capot, relié à l'anneau porteur. REVENDICATIONS 1. Machine électrique fermée comportant des tubes de refroidisaent d'un échangeur thermique, répartis régulièrement autour eu stator et symétriquement par rapport à son axe, les tubes étant entourés avec un intervalle radial par une carcasse de tôle et parcourus par l'air extérieur, cependant qu'à leur extrémité ils sont reliés à des anneaux portant les flasques-paliers et la carcasse pour former une unité porteuse maintenue en prise avec le stator par l'intermédiaire des tubes de refroidissement porteurs et que le fluide de refroidissement intérieur circule au moins dans les espaces de têtes d'enroulements ainsi qu'au-delà du dos du stator entre tous les tubes de refroidissement dans l'espace intérieur clos par la carcasse de tôle, les anneaux porteurs et les flasques-paliers, caractérisée par le fait que tous les tubes de refroidissement voisins du stator sont ajustés, sous forme de tubes porteurs, directement dans des évidements longitudinaux périphériques du stator qui ont le même profil qu'eux et qu'ils sont directement solidaires du stator et conducteurs de chaleur. 2. Machine suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que les tubes de refroidissement porteurs sont reliés amovibles au stator par des bandages de serrage. 3. Machine en particulier suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que la carcasse de tôle est en tôle ondulée èt que ses creux d'ondulation sont reliés, d'une manière conduisant la chaleur, aux tubes de refroidissement voisins ou, s'étendent entre les tubes de refroidissement, jusqu'au stator sur lequel ils sont raccordés également de façon à conduire la chialeur. 4. Procédé pour la fabrication d'une machine suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que, sur un corps de centrage creux soutenant le stator et comportant un appui périphérique frontal pour un anneau porteur, celui-ci est d'abord mis contre l'appui périphérique, puis que le stator bobiné est amené contre le corps de centrage, qu'ensuite les tubes de refroidissement d'une certaine-longueur égale sont enfoncés par leurs extrémités dans les évidements longitudinaux du stator, qu'ensuite l'autre anneau porteur est poussé sur les autres extrémités des tubes de refroidissement, que les anneaux porteurs sont fixés aux tubes de refroidissement, que le stator est relié solidairement aux tubes de refroidissement, qu'après enlèvement de l'anneau de retenue, le tout est retiré du corps creux de centrage et relié jointif à la carcasse de tôle qui est au contact des anneaux porteurs.