Brevet FR2481854A1 — publié le 19811106

ELEOTROIOTEUR HUMIDE SANS ETANCHEITE pour fonctionnement dans des conditions spé ciales par exemple: pour entraînement des pompes submersibles. L'utilisation des pompes submersibles très connue s'impose chaque fois que l'eau se trouve a une prolon- deur de plus de 7 à 8 m, hauteur maximum fixant la cassure de la colonne d'eau. Pour la mise en fonction des pompes submersibles, on se sert en général de moteurs éléctriques, moteurs hydrauliques, etc., qui sont couplés directement aux pompes qu'ils mettent en fonction et avec lesquelles les moteurs respectifs plongent dans l'eau à une profondeur détérminée d'un côté par le débit de la source d'eau et d'un autre côté, du débit de la pompe et de la capacité de la consommation demandée. On sait de même que pour le fonctionnement des électromoteurs ordinaires, deux conditions s'imposent: - garantir un bon refroidissement du moteur en fonction, - fonctionnement de ce moteur dans une ambiance d'air sec. Dans le cas contraire, l'humidité qui pénètre l'in- térieur, ainsi que la température non coLrespondante, feraient brûler le bobinage et jetteraient le moteur hors d'usage. Les techniques couramment utilisées actuellement pour la fabrication des moteurs électriques qui fonctionnent dans l'eau sont: a - le moteur enfermé dans un carter étanche, b - le stator est se liement isolé de lthumidité. Dans ce dernier cas, l'intérieur du moteur est partagé en deux chambres - la chambre du stator - la chambre du rotor Une chemise cylindrique, généralement en acier inoxydable, sépare ces deux cnambres et assure en même temps une parfaite étanchéité entre elles. La chambre du rotor est généralement remplie d'un liquide spécial qui sert aussi au graissage des paliers du rotor tandis que lq chambre du stator est seche. Ce système impose d'une part une parfaite étanchéité afin que le liquide qui se trouve dans la chambre du rotor ne se mélange pas a' à -'eau du milieu environnant et d'autre part l'utilisation de pièces spéciales de compensation qui puissent recevoir les différences du volume du liquide.qui se trouve à l'intérieur du moteur, et qui peut etre chaud ou froid d'après l'état de fonctionnement ou d'arrêt du moteur. Toutes ces conditions ont abouti seulement à prolonger la vie du moteur sans lui donner une totale garantie de fonctionnement jusq'à l'usure normale - car à n'importe quel moment et assez souvent, une défectuosité peut se produire dans le système d'étanchéité. La solution qui fait l'objet de notre proposition résout le problème comme suit: - Elle suprime le système d'étanchéité qui a posé tant de problèmes tout en assurant le bon fonctionnement du moteur; - Tuile prévoit que l'eau dans laquelle le Lteur fonctionne, peut entrer dans l'intérieur de celui-ci par des orifices spécialement prévus. - Ce système de fabrication éloigne l'influence négative que l'eau peut avoir: - sur les bobinages - sur les espaces isolés qui se trouvent entre les tôles et - sur le système de graissage des paliers. DESCRIPTION DE L'INVEIWW'ION Le moteur conforme à l'invention (esquisse 1) se compose de deux éléments principaux avec les pasticularité qui s'imposent pour lui assurer un bon fonctionnement dans des conditions de maximum d'humidité - y compris à l'inté- rieur du bobinage. A.LE ROTOR. Sur l'axe () fabriqué en acier traité, rectifié et chromé sur les surfaces actives, on monte le rotor (2) con fectionné à son tour en tales rotoriques d'acier de qualité (avec du silice). Ces tôles doivent être bien isolées jt par deux couches minces de vernis: - On applique d'abord une première couche très mince de vernis, - on laisse bien secher la première couche, - on applique la seconde couche de vernis aussi très mince et avant que cette dernière couche soit sèche, les tôles sont assemblées sur l'axe (1) et elles sont fortement serrées par des vis spéciales (5) dont les têtes sont cachées dans les plaques de tête (4) de telle manière qu'a près avoir été bien serrées, on obtient un ensemble absolu ment unitaire. Ainsi conçu, cet ensemble doit être rectifié (il ne doit pas y avoir d'imperfections de surfaces, ni des ailes de ventilations aux bouts du rotor, etc... )afin de ne pas entraîner l'eau dans laquelle il tourne. Les espaces élécoidaux (5) doivent être parfaits pour que le couple moteur soit maximum. L'axe (1) du rotor tourne à l'intérieur des paliers (6-7) pourvus de dépôts de graisse minérale (lubrifiants solides) (de9). Au;nontage de l'axe, ces dépôts doivent être pleins de graisse spéciale (pour des hautes rotations) très peu sensible à l'eau avec laquelle elle ne peut pas cotre mélangée. Pour une protection supplémentaire contre l'accès de suspension abrasive (ex.sable) au dépôt de lubriliant, les paliers ont été munis de coupelles d'étanchéité (11, 12,13,13b,l-4) et d'écrous coniques (15-16) dans les parties supérieures des paliers. le palier inférieur (6) est pourvu d'un canal d'aération (19) pour faciliter le montage de l'axe (1) du rotor (2) dans ce palier. Après-le montage de ce palier, le canal d'aération (19) est bouché avec la vis d'étanchéité (10) à fermeture conique pour interdire ltentrée de l'eau dans ce palier. Le bout inférieur de l'axe (1) du rotor (2) qui supporte le poids de tout le système de rotation de l'ensemble (moteur + pompe) s'appuie sur le roulement de pression (17) qui se monte au fond du porte palier (18). 3.LE STATOR (esquisse 1 et esquisse 100) Les tôles (100) du stator (20Y sont conectionnées en acier de qualité avec du silicium (8000-9000 G) doublement isolées ainsi que le traitement suivant: - Application d'une couche mince de vernis, - Séchage complet de la première couche. - Application de la seconde couche de vernis toujours très mince et avant que cette dernière couche soit sèche, on monte le stator en superposant les tôles. Elles sont serrées à l'aide de vis (21) ainsi que les plaques (22) qui sont placées à chaque extrémité du stator. Les plaques d'extrémité (22) du stator (20) ainsi que les plaques en bout (4) du rotor peuvent être confectionnées en aluminium d'une épaisseur calculée pour éviter leur déformation pendant le. serrage. Les bobines (23) du stator (20) sont conlectionnées en fil de cuivre, de préférence étamé, isolé par du matériel plastique, de préférence polychlorure de vinyl, uniformément distribué autour du fil de cuivre, avec la section correspondante au moteur. La dimension des encoches (101) du stator (20) est déterminée par la grosseur des bobines (23) tandis que la largeur des fentes(106) d'accès doit etre limitée entre 1,3 1,7 mm en fonction du du fil de bobinage isolé qui est utilisé. Exemples: - La section du fil de cuivre étamé .................... 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 mm - La section du fil isolé ... 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 mm - L'épaisseur d'isolation sur le rayon , 0,2 0,25 ....... mm - La largeur de la fente d'ac ces ....................... 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 mm Avant de loger les bobines dans les encoches (101) du stator (20) on introduit les chemises (102) en polychlorure de vinyl de 0,5 mm qui doivent couvrir la surface totale (105) périphérique de ces encoches (lOl),laissant strictement libre la largeur des fentes d'accés (106) tandis que la longueur des chemises (102) doit dépasser la longueur des encoches (101) de 20-25 mm de chaque cô- té. La fixation des bobines 23) dans les encoches (101) doit être assurée par les baguettes de fixation (107) avec la section spéciale en matériel plastique ayant une grosseur devant assurer une parfiate fixation des bobines (23) dans les encoches (101). Avant que les baguettes de fixation (107) soient prés sées dans les encoches (101), les bobines (23) doivent être protégées par des bandes en polychlorure de vinyl (108) de 12 à 15 mm de largeur. La longueur des baguettes de fixation (107) et la longueur des bandes de polychlorure de vinyl (lO8)doit être égale à la longueur des chemises (102). Auprès le pressage des baguettes (107) qui recou vrent en même temps les fendes a'accès (106), les bo bines se trouveront bien fixées dans les tuyaux isola- teurs de protection supplémentaires, tuyaux formés par les chemises (102) et les bandes (108) qui dépassent de 20 à 25 mm la longueur du stator (20). Les boucles des bobines (23) sont parfaitement enroulées par une bande éléctro-isolantes, resistante à l'cxtention. Cet enroulement doit recouvrir en meme temps les extrémités des tuyaux (110) qui dépassent la longueur du stator (20). Quand les boucles des bobines (23) et les tettes des tuyaux (110) sont bien serrées, on appiique par-dessus une couche de bande plastique éléctro-isolante et autoco lante. Le moteur ainsi réalisé est introduit dans la carss- see(25).La liaison des bobines (23) entre elles et le ra ccordement du moteur à la so;rce d'élêctricité doivent être faites dans la boite capsulée (24) avec la fermeture hermétique (36) où les fils arrivent par les tuyaux de protection (39) et (40). La fermeture de la carcasse (25) se fait avec des couvercles (26-27) à l'aide des barres à vis (28). Le couvercle inférieur (26) est pourvu d'orifices(29) par lesquels l'eau a libre accès à l'intérieur du moteur éléctrique. La protection contre les suspensions abrasives (sable, etc.) qui se trouvent dans l'eau, est assuré par les piéces de iiltrage (30) qui recouvrent les orifices (29) d'accès. la vis d'obstruction (1G) de l'origice d'aération (19) du palier inférieur (b) est protegée par l'élément de protection (31) muni d'un trou (32) qui permet de serrer la vis (10). Le couvercle supérieur (27) est muni d'orifice d'aération pourvu d'un dispositif de fermeture (33) avec flotteur qui se met en fonction automatiquement et ferme l'orifice d'aération quand le moteur est plein d'eau. è but de ce dispositif (33) est de réduire la quantité d'eau qui passe par l'intérieur de l'éléctromoteur. La carcasse (34) de la pompe est montée en proion- gation de la carcasse (25) de ltéléctromoteur humide et l'axe (35) de la pompe est commun avec l'axe (1) du ro tor (2). La paroi de liaison (37) entre la pompe et l'eléc- tromoteur est pourvu de trous (38) qui forment l'aspiration de la pompe. Le moteur fonctionne aussi dans des milieux de liliquides agressives qui peuvelLt-détruire les matériaux isolants utilisés. Dans ce cas un orifice (29) du couvercle inférieur (26 de l'éléctromoteur doit etre raccordé par l'intermédiaire du tube de liaison (202) au recipient (203) et l'orifice (33) du couvercle supérieur z7) doit être prolongé par le tube d'aération, (204) arrivant à 150 mm au dessous du récipient (203). Tous les autres orifices doivent être fermés. Par ce système l'eau propre qui est mise dans le récipient (203)decend par le tube de liaison (202) dans le moteur est l'air de l'intérieur ce l'électromoteur sort par le tube d'aération (203). Quand l'éléctromoteur est plein d'eau le robinet (205) doit être fermé. REVENDICATIONS 1. Electromoteur sans étanofléité pouvant fonctionner dans un milieu liquide ou saturé de vapeurs caracb sé en ce que les bobines sont realisées en il de cui grue, de préférence étamé, isolés éléctriquement et re 81'stat aux liquides et à la vapeur et les liaisons sont réalisées par des dispositifs étanches, les éléments en tôles métalliques forment des blocs étanches par eux mêmes et les paliers du rotor sont des paliers autolubrifiés pouvant-fonctionner en milieu liquide. 2. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 1 caractérisé en ce que le bobinage du stator est fabriqué, conforme à la description, en fil de cuivre, de préférence étamé et isolé par du matériel plastique, de pré férence P.V.C., protégé en plus par des chemises de matériel plastique et par des bandes éléctroisolantes. 3. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 1 caractérisé ei1 ce qu'il est pourvu d'un dispositif capsulé (24) dans lequel on fait autant les liaisons entre les bobines que le raccord de l'eîectromoteur à la source d'énérgie éléctrique. 4. Electromoteur sans étanchéité selon revandication. 1 caractérisé en ce que l'assemblage des tôles métalliques du rotor et du stator est faite conforme à la description, pour assurer que ces blocs soient étanches par euxmêmes. 5. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 1 caractérisé en ce que l'axe du rotor (2) tourne dans les paliers (6-7) autolubrifiés pourvus des a,pôts de graisse (8-9) d'éléments de fermeture (11,12,13,13b,14) et des ecrous coniques (15-16) en utilisant la graise insensible à l'eau qui maintient la même fluidité pendant la rotation de l'axe dans les paliers. 6. Palier inférieur bouché selon revandication 5 caractérisé en ce que, conforme à la description, il est pourvu d'ancoches d'aération (9) avec la vis obturante conique ( 10) qui assure le montage de l'axe dans le palier pendant que le dépôt de graisse est plein. 7. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 1 caractérisé en ce que le couverole inférieur (26) du moteur est pourvu des orifices (29) par lesquels l'eau à libre accès dans la carcasse de l'electromoteur. 8. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 7 caractérisé en ce que pour une protection contre les suspensions abrasivea qui se trouvent dans l'eau, les ori fices d'accès (29) sont, protégés par les pièces filtrantes (50) et l'orifice d'aération (33) du couvercle supérieur (27) est pourvu d'un dispositif de fermeture (35a) avec flotteur qui réduit la quantité d'eau qui passe par 1'in tériear de 1' éléctromoteur. 9. Electromoteur sans étanchéité selon revandication 1 caractérisé en ce que pour être utilisé dans des milieux de liquidas a & essives qui peuvent d8truire l'isolation des bobinages, le moteur doit être alimenter avec de l'eau propre qui vient du récipient (203) par l'intermède du tube de liaison (202), l'aération du moteur étant assurer par le tube d'aération (204).