Brevet FR2454211A1 — publié le 19801107

L'invention concerne une machine électrique avec un enroulement statorique refroidi avec un liquide, avec des conducteurs do liaison de l'enroulement refroidis de la même manière, cette machine comportant à la partie inférieure de sa carcasse une bride pourvue d'orifices recevant les conducteurs de raccordement extérieur ou départs ; ces conducteurs ou départs ayant une structure de conducteurs creux et étant pourvus d'une isolation extérieure, se fondent ensuite dans les conducteurs de liaison entre les enroulements qui sont également des conducteurs creux pourvus d'une isolation extérieure et qui sont disposés en cercle autour des têtes de bobines, le tout étant utilisé dans un turbo-alternateur dont la carcasse est remplie d'un gaz non combustible et non oxydant, avec une légère surpression par rapport à l'atmosphère ambiante, et dont l'empilage magnétique est refroidi avec un liquide. Une telle machine électrique est connue, par exemple, par le brevet Suisse nO 341.220. La carcasse de ce turbo-alternateur connu est cependant garnie d'un remplissage en surpression avec de llhy- drogène, pour le refroidissement des éléments de la partie active qui ne bénéficient pas du refroidissement liquide. La carcasse de la machine doit donc être étanche et résistante au gaz sous pression. Pour ce turbo-alternateur connu, on a prévu une boite à bornes spéciale, étanche et résistant à la pression, les départs de l'alternateur sortant de cette bolte à bornes avec des dispositifs de traversée spéciaux, étanches aux gaz. Ces traversées comportent entre autres des isolateurs en porcelaine de grandes dimensions et qui entraient des coûts élevés. On connaît aussi des turbo-alternateurs avec une carcasse remplie d'un gaz non combustible et non oxydant sous seulement une légère surpression par rapport à l'atmosphère (voir par exemple la publication allemande DAS 24 31 958). Pour une telle machine, il n'est pas nécessaire de prévoir une carcasse résistant à la pression. Avec une telle machine, on se heurte cependant à certaines difficultés pour l'évacuation des pertes qui prennent naissance dans l'empilage magnétique. On a donc déjà proposé de refroidir l'empilage magnétique également avec un liquide, au moyen orifices aménagés dans le sens axial. C'est de l'huile très fluide qui s'est révélée comme particulièrement convenable pour une telle utilisation comme liquide réfrigérant. L'obtention de l'étanchéité de l'empilage magnétique à l'égard de l'huile de refroidissement présente cependant de grandes difficultés si l'on désire maintenir un contact thermique direct entre l'huile et les tôles individuelles qui constituent l'empilage magnétique. Il faut alors compter avec des fuites d'huile considérables. L'huile des fuites s'écoule alors toujours vers la partie la plus basse de la carcasse, elle peut s'échapper ensuite en petite quantité par le jeu entre les traversées et les brides fixées à la carcasse, le long des conducteurs de départ et détruire à la longue l'isolation de ces conducteurs. C'est donc l'objet de la présente invention, que de réaliser, pour une machine dont la carcasse est remplie d'un gaz non combustible et non oxydant, un dispositif permettant de sortir les départs de l'alternateur qui soit absolument étanche à l'égard de l'huile des fuites, qui ne nécessite pas de coûteux isolateurs en porcelaine, qui d'autre part soit de construction simple, n'occupe qu'un volume réduit et dont la fabrication, enfin, n'entralne que des coûts relativement faibles. Comme solution de ce problème pour un turboalternateur du genre mentionné dans le préambule avec utilisation d'un remplissage d'huile dans l'empilage magnétique et du remplissage de la carcasse de la machine avec un gaz non combustible et non oxydant sous seulement une légère surpression par rapport à l'atmosphère, on indique selon l'invention la combinaison des caractéristiques suivantes a) La bride se rétrécit vers le haut, en forme d'entonnoir b) Au-dessus de cette bride, on prévoit une pièce en forme de pot, qui comporte dans son fond des orifices qui recouvrent les orifices de la bride; c) Les parois latérales de la pièce en forme de pot se prolongent vers le haut, au point de dépasser dans la zone de la pièce en forme de pot les connexions de liaison du bobinage qui se raccordent aux conducteurs des départs;; d) Chacun des orIfices est recouvert par une bride d'éranchéité, la fenie outre un conductour de départ et la Dride d'étanchéité étant colmatée avec une matière latante non au ette à durcissement ; @) La pièce en forme de pot est entièrement remplie ("ausgegessen") avec une résine ou matière plastique moulable. Avec la : Lse en ocuvre de ces dispositions, on réalise une bonne éranchéité à l'égard du gaz qui se trouve avec une Tabl surrpression à l'intérieur de la carcasse, quI peut être de l'azote par exemple, ainsi tu'à l'égard de l'huile de refroidissement tu aurait pu s 'échapper, le cas échéant, du circait de l'agont réfrigérant de l'empilage magnétique. Dans aue extension de l'invention, on obtient le résultat que même dans le cas o il apparattra-t dos fissures dans la masse de rés ne de remplissage de la pièce en forme de pot, l'huile qui aurait pénétré entre un conducteur de départ et le boîtier en forme de pot se trouverait interceptée, de sorte qu'elle ne pourrait pas parvenir jusqu'à l'ise- lation en s'écoulant le long du conducteur de départ.Pour obtenir ce résultat il est prévu, selon la présente invention de disposer sur chacun des conducteurs de départ, en dessous de la pièce en forme de pot, un élément annulaire en plusieurs pièces plaqué étroitement contre la surface intérieure de la bride et épousant étroitement la surface extérieure du conducteur de départ, le côté intérieur de cet élément annulaire ains que la face de colui-ci qui est tournée vers la pièce en forme de pot comportant des rainures circulaires à l'intérieur desquelles on dispose des bagues d'étanchéité. Selon une autre extension de l'invention, il est prévu que le remplissage de résine moulable est constitué par différentes couches d'une masse de lutage durcissant à froid. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu en outre qu'au-dessus du remplissage de résine moulable, on dispose une couche de couverture constituée par une matière plastique élastique. Les brides d'étanchéité peuvent judicieusement etre constituées d'au moins deux éléments d'anneau que l'on a collés contre le fond de la pièce en forme de pot. Les éléments d'anneau peuvent être en verre lié imprégnés de bal:élnte. Dans une forme de réalisatIon de l'invention, il est prévu que la masse de lutage peut être constituée d'une matira plastique élastique durcissant à froid. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu qu'entre la partie supérieure de la bride en ferme d'entonnoir et la face inférieur du fond de la pièce en forme de pot est dispose un Joint en caoutchouc. Selon une extension de l'invention, il est prévu que sur la surface extérieure de la bride en forme d'entonnoir et de la pièce en forme de pot, on dispose un bandage constitué par des rubans de tissus de verre qui recouvre l'espace compris entre les deux. On peut Judicieusement, à la mise en place des rubans de verre constituant le bandage, enduire ces rubans d'une résine synthétique qui, après durcissement ne constitue pas un collage entre les rubans de verre. Avec une autre forme de réalisation de l'invention, on prévoit que la onction entre la partie inférieure de la bride on forme d'entonnoir et la carcasse de la machine est réalisée au moyen de disques élastiques en caoutchouc. Selon une extension de l'invention, il est prévu la mise en place d'un appareil de mesure de la pression, relié par une canalisation à l'espace compris entre les deux disques en caoutchouc. Dans le cas où l'un des disques en caoutchouc, disposé entre la carcasse de la machine et la bride, viendrait a ne plus assurer l'étanchéité, la pression s'élèverait dans espace compris entre les deux disques on caoutchouc de sorte que l'appareil de mesure de la pression déclencherait un signal qui, par la canalisation précitée pourrait être envoyé a un appareil indicateur ou d'affichage disposé à l'extérieur de la machine. D'autres particularités et extensions avantageuses de l'invention découlent des deux exemples de réalisation décrits ci-dessous et illustrés par les dessins, dont les différentes figures montrent respectivement Figure 1 une vue en plan dtun dispositif selon l'invention Figure 2 une vue en coupe selon les lignes A-A de la figure 1 Figure 3 une vue en coupe selon la ligne B-13 de la figure 1 Figure 4 la même vue en coupe mais avec des élé- ments d'étanchéité annulaires supplémentaires Figure 5 une vue en coupe selon la ligne C-C de la figure 4 Figure 6 une vue en coupe à échelle dilatée d'une partie de la figure 2, du point de onction entre la carcasse de la machine et la bride. Dans les dessins, on a toujours désigné par 7 les conducteurs de liaison des enroulements disposés en cercle autour des têtes de bobines et pénétrant à peu près horizontalement dans la pièce en forme de pot 3, et par 2 les conducteurs de départ auxquels les conducteurs de liaison des enroulements 1 sont raccordés soit au moyen de J onctions en T soit par Jonction directe en ligne droite, après un coudage préala ble. Les conducteurs de liaison des enroulements 1 et les conducteurs de départ 2 sont réalisés sous la forme de conducteurs creux revêtus d'une isolation à leur surface.Dans l'exemple de réalisation qu a été représenté, les deux conducteurs de liaison des enroulements 1 qui se trouvent à gauche dans la figure 1 et qui arrivent par le haut et par le bas se réunissent pour former le conducteur de départ de gauche 2, qui se poursuit vers le bas en direction du point neutre à travers l'un des orifices 30 de la pièce 3, tandis que les deux conducteurs de liaison 1, qui sont les deuxièmes à partir de la gaucho, sont coudés avant le milieu de la pièce en forme de pot 3 et se prolongent sépa- rément sous la forme de départ 2 à travers d'autres orifices 30 prévus dans la pièce 3. 4 désigne ensuite une bride, qui se rétrécit vers le haut en forme d'entonnoir. A sa partie supérieure la bride 4 comporte un certain nombre d'orifices 40 qui reçoivent les conducteurs de départ 2 et qui coincidont avec les orifices 30 de la pIèce en forme dc pot 3 qui on-t été mentionnés cidessus. Les parois latérales 32 de la place en forme de pot 3 se prolongent vers la haut au point de dépasser les conducteurs de liaison des enroulements 1 qui se fondent dans les conducteurs de départ 2 dans la région de la pièce an forme de pot 3. La pièce en forme de pot 3 est ainsi entièrement remplie avec de la résine à couler 13. Cette résine coulée est constituée de différentes couches d'une masse de lutage durcissant à froid. Au-dessus de la masse de lutage 13, on a prévu une couche de couverture en matière plastique élastique 16.Dans la région de la pièce 3 en forme de pot les conducteurs de liaison des enroulements 1 sont ainsi entièrement enrobés dans une masse de matière plastique stratifiée durcissant à froid, de sorte que toute possibilité de pénétration de lthuile de fuites jusqu'aulx conducteurs de départ 2 parait exclue. De plus, chacun des orifices 30 percés dans le fond de la pièce en forme de pot 3 est encore étanchéifié au moyen d'une bride d'étanchéité 7 dont l'étanchéité est encore renforcée au moyen dune masse de lutage 14. La bride d'étanché ité 7 est constituée de plusieurs éléments d'anneau qui sont réalisés en verre filé imprégné de bakélite. Entre la face supérieure de la bride 4 et la face inférieure de la pièce en forme de pot 3, pour parfaire encore l'étanchéité, il est prévu un joint en caoutchouc 5 qui comporte des orifices pour les départs 2. Pour la jonction entre la partie inférieure de la bride 4 et la carcasse de la machine 18, il est prévu en outre des disques élastiques en caoutchouc 17a, 17b formant entre eux un espace creux 19. Un appareil de mesure de la pression qui est relié à cet espace creux 19 par une canalisation permet de surveiller l'étanchéité du joint en caoutchouc. En cas d'accroissement de la pression à l'intérieur de l'espace creux, on obtient une indication sur l'appareil de mesure de la pression. Comme autre mesure pour parfaire l'étanchéité, sur la surface extérieure de la bride 4, à la partie supérieure de celle-ci, et la surface extérieure de la pièce en forme de pot 3, il est prévu un bandage 15 qui recouvre la fente qui existe à la donetion entre ces deux pièces 3 et 4. Ce bandage est constitué de rubans en tissu de verre mis en place après application préalable d'une résine synthétique. Après durclassement, celle résine n'adhère pas et il ne se produit pas de collage entre les rubans de tisse de verre et la résine synthétique. Comme autre mesure d'étanchéité, à l'intériour de la partie supériouré de la bride 4 et plaqué serré contre la face intériouro de celle-ci il est prévu un élément annulaire 6 enrobant étreltement la surface extérieure de chacun des départs 2. A l'intérieur de cet élément annulaire et sur la face de celui-ci qui est tournée vers la face intérieure de la bride 4 sont prévues des rainures circulaires. Dans ces rainures, on dispose des bagues d'étanchéité 11 et 12. Les deux Joints 12 sont constitués d'une masse de matière plastique élastique, non sujette à durcissement, que l'on injecte sous une certaine pression au moyen d'une pompe, dans lesdites rainures, à travers des orifices qui n'ont pas été représentés sur le dessein. On remplit ainsi l'espace com- pris entre le départ 2 et la surface intérieure dc la bride 4. L'élément annulaire en plusieurs parties 6 peut aussi ôtre ajouté après coup pour améliorer l'étanchéité du départ sur une machine existante. La fisation est réalisée au moyen des vis S qui s'engagent dans des trous taraudés dans la partie "intérieure" de la bride. Un bandage 10, en cordonnets de matière plastique de forte résistance à la traction, sert à assurer encore une sécurité supplémentaire. R E V E N D I C A T I O N S 1. Machine électrique avec un euroulement statorique et dos connexions d'enroulement refroidis par un liquide, une bride étant prévue à la partie inférieure de la carcasse de la machine avec des orifices pour recevoir les départs et avec des départs réalisés sous la forme de conducteurs creux pourvus d'une isolation extérieure dans lesquels se fondent les connexions des enroulements disposées on cercle autour des têtes de bobines et également réalisées sous la forme de conducteurs creux revêtus dtune isolation extérieure, le tout s'appliquant à un turbo-alternateur comportant une carcasse remplie d'un gaz non combustible et non oxydant avec une faible surpression par rapport à la pression atmosphérique ct avec un empilage magnétique à refroldissement par un liquide, caractérisée par les particularités sui vantes a) La bride (4) se rétrécit vers le haut en forme d'entonnoir b) Au-dessus de cette bride (4) il est prévu une pièce en forme de pot (3) dont le fond (31) est percé d'orifices (30) qui se superposent avec les orifices (40) de la bride (4) c) Les parois latérales (32) de la pièce en forme de pot (3) s'étendent vers le haut Jusqu'.t dépasser les conducteurs de liaison des enroulements (1) qui se fondent dans les conducteurs dc départ (2) dans la région de la pièce en forme de pot (3) d) Chacun des orifices (30) est recouvert par une bride d'étanchéité (7), la fente entre un départ (2) et la bride d'étanchéité (7) étant étanchéifiée au moyen d'une masse de lutage (14) non sujette à durcissement e) La pièce en forme de pot (3) est entièrement remplie d'une résine à couler (13). 2.- Machine électrique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que sur chacun des départs (2), endessous de la pièce cn forme de pot (3) il est prévu un élénent annulaire (6) cn plusieurs pièces plaqué serré contre la face "intérieure" de la bride (4) et enrobant: étroitement la surface extérieure du départ (2), et qu'à l'intérieur de cette pcc annulaire (6) ainsi que sur sa face qui est tournée vers la pice en forme do pot (3) on prévoit des rainures où sont insérées des bagues d'étanchéité (11, 12). 3. - Machine électrique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le remplissage de résine à couler (13) est constItué de différentes couches de masse à luter durcissant à froId 4 - .tachine électrique selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisée par le fait qutau-dessus du remplissage de résine à couler (13) il est prévu une couche de couverture en matière plastique élastique (1S). 5.- Machine électrique selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisée par le fait que les brides d'étanchéité (7) se composent chacune d'au moins deux éléments d'anneau qui sont collés sur le fond (31) de la pièce en ferme de pot (3). 6.- Machine électrique selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les éléments d'anneau (7) sont constitués de verre filé imprégné de bakélite. 7.- Machine électrique selon la revendication 6, caractérisée par le fait que la masse de lutage (14) est constituée d'une matière plastique durcissant à froid. S.- Machine électrique selon l'une des revendications ci-dessus, caractérisée par le fait qu'entre la partie supérieure de la bride en forme d'entonnoir (4) et la face inférieure du fond (31) de la pièce en forme de pot (3) il est prévu un oint en caoutchouc (5). 9.- Machine électrique selon l'une des revendications ci-dessus, caractérisée par le fait que sur la surface extérieure de la bride en forme d'entonnoir (4) et de la pièce en forme de pot (3), il est prévu un bandage (15) constitué de rubans de tissu de verre qui recouvre la fente présente entre ces deux pièces (4 et 3). 10.- Machine électrique selon la revendication 8, caractérisée par le fait que les rubans de verre du bandage (5) sont ns en place après application préalable d'une couche de résine synthétique, résine synthétique qui, après durcisse ment, ne constitue pas un collage entre les rubans de tissu de verre. 11. - Machine électrique selon l'une des revendications ci-dessus, caractérisée par le fat que la onction entre la partie inférieure de la bride en forme d'entonnoir (4) et la carcasse de la machine (18) est réalisée au troyen de disques élastiques en caoutchouc (17a, 17b). 12.- tachine électrique selon la revendication 11, caractérisée par le fait qu'il est prévu un appareil de mesure de la pression qui est relié par une canalisation à l'espace (19) compris entre les deux disques en caoutchouc (17a, 17b).