Brevet FR2513710A1 — publié le 19830401

La présente invention vise les dispositifs ou ensembles propres à assurer un entratnement par voie magnétique et elle concerne plus particulièrement une cloison séparatrice hermétique utilisable dans ces appareils pour réduire les pertes par courants de Foucault. On connatt déjà de tels ensembles propres à jouer le rôle d'accouplements à travers la paroi d'une enceinte sous pression. On peut se référer à cet égard aux brevets canadiens 1 020 614 et 1 051 964 respectivement délivres le 8 Novembre 1977 et le 3 Avril 1978, l'un et l'autre appartenant à la présente Demanderesse. Toutefois les ensembles suivant ces brevets comportent l'un des problèmes essentiels associés à la transmission de fortes puissances à travers des cloisons séparatrices métalliques par le moyen d'accouplements magnétiques (ou électriques), savoir l'apparition de pertes et d'échauffements en raison des courants de Foucault engendres dans la cloison séparatrice métallique par le déplacement du flux magnétique.Au point de vue idéal des cloisons en matières non métalliques résoudraient ce problème, mais de tels matériaux ne sont pas généralement acceptables dans l'application aux enceintes sous pression en raison des exigences des règles de sécurité. Ce problème des courants de Foucault dans les métaux est bien connu et dans la plupart des cas on l'a résolu en utilisant des tôles isoles d'un métal magnétiquement conducteur, par exemple dans les circuits magnétiques feuilletés des moteurs et des transformateurs electriques. Toutefois jusqu'ici l'on n'a pu envisager d'utiliser une cloison séparatrice feuilletée dans les enceintes sous pression comportant un entrainement par voie magne tique, en raison des problèmes concernant la stabilité mécanique des tales au cisaillement et vis à vis de la poussée en bout. Pour avoir un exemple d'une tentative de la technique antérieure en vue d'obtenir une réalisation acceptable à cet égard, on peut se référer au brevet américain 1 983 260, au nom de Zorzi, délivré en 1934 et qui montre une enceinte pressurisée avec le stator d'un moteur électrique, ce stator étant utilisé comme support extérieur d'un cylindre feuillet. Cet agencement ne peut servir dans un accouplement comportant des aimants permanents pour la transmission du couple, etant donné qu'il exige deux organes tournants concentriques et par conséquent deux entrefers, ce qui impose que la cloison séparatrice soit auto-porteuse. Dans ce brevet les brides ou joues dsextrémité sont retenues sur le dispostitif par un certain nombre de tirants qui traversent l'empilage de tôles feuilletées. Ainsi la pression à laquelle on envisage de travailler fixe le nombre et le diamètre des tirants pour qu'ils assurent une résistance suffisante aux forces engendrées par cette pression interne ; de son côté le diamètre des boulons détermine ltépaisseur de paroi de l'empilage des tôles feuilletées ; en outre chaque tirant doit être isolé pour éviter les effets des courants de Foucault. Dans les dispositifs d'entraînement magnétique modernes pour enceintes sous presssion, la construction suivant le brevet americain précité serait inacceptable. La présente invention permet de résoudre ces problèmes de la technique antérieure en utilisant entre les aimants moteurs et les aimants entraînes une cloison séparatrice faite d'un certain nombre de feuillets butant les uns contres les autres, qui sont auto-porteurs et qu'on a pré-contraints en compression a une valeur excédant la poussée en bout maximale engendrée par la pression interne retenue par cette cloison. Les phénomènes de cisaillement peuvent être écartés en réalisant chaque feuillet sous la forme d'un chevron (en section par un plan radial), de sorte que les feuillets adjacents se compénètrent et se bloquent les uns les autres, et/ou en montant à force à leur intérieur un manchon de faible épaisseur.Dans ce second cas les feuillets peuvent affecter la forme de rondelles plates. I1 est possible d'améliorer l'étanchéité de la cloison en isolant chacun des feuillets puis en assemblant ceux-ci par fusion de la matière isolante, ou meme simplement par contact metal-metal quand lesdits feuillets sont maintenus en compression. Ces feuillets peuvent être faits en un matériau métallique non magnétique, tel que 11 acier inoxydable. Quant au manchon, lorsqu'on en utilise un, on peut le prévoir métallique ou non métallique. Pour résumer ce qui précède, la présente invention permet de réaliser un ensemble d'entratnement magnétique qui comprend un boîtier avec joues ou brides d'extrémité convenablement écartées l'une de l'autre, un organe moteur annulaire comportant un certain nombre d'aimants d'entrainement, un organe entraîne cylindrique lui aussi pourvu d'aimants correspondants, ces deux organes étant portés à rotation par les joues concentriquement l'un à l'autre de manière que par suite de l'interaction magnétique la rotation du premier entraîne celle du second, une cloison séparatrice cylindrique qui s'étend entre les joues pour séparer l'organe moteur de l'organe entraîné, cette cloison et les joues définissent une chambre qui renferme l'organe entraîné précité, tandis que la cloison séparatrice est faite d'un certain nombre de feuillets annulaires en butée les uns contre les autres dans le sens axial et maintenus en compression dans ce même sens par les joues, chaque feuillet étant fait d'un matériau ductile non magnétique en vue de réduire les pertes par courants de Foucault, et des moyens étant prévus pour assurer l'etancheite entre la cloison et la chambre. Le dessin annexé, donné titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en élévation avec coupes partielles, qui montre un ensemble d'entrainement magnétique comportant application de la présente invention. Fig. 2 est une coupe verticale éclatée de deux feuillets adjacents. Fig. 3 est une coupe partielle d'un ensemble d'entraînement magnétique utilisant une seconde forme d'exécution de l'invention. Fig. 4 est une coupe éclatée montrant deux feuillets adjacents dans cette seconde forme d'execution. On a représente en fig. 1 un ensemble d'entraînement magnétique comportant application de l'invention et on lui a affecté la référence générale 10. Au point de vue constructif cet ensemble comprend un boîtier 12 comportant deux brides ou joues d'extrémité 14, 16, convenablement écartées et reliées de façon appropriée, par exemple par des vis ou tirants 18. Dans la forme d'exécution figurée les joues 14, 16 sont circulaires et les vis 18 se répartissent regulierement autour de l'axe central 20. Chaque tirant 18 traverse avec jeu un trou 22 de la joue d'extrémité 16, puis un manchon 24 disposé entre celle-ci et l'autre 14, laquelle est perce de trous tarauds 26 dans l'un desquels elle vient se visser. Les joues sont propres à supporter un arbre 28 destiné à venir en fin de compte se raccorder à un appareil, tel qu'uns pompe, qutil a pour rôle d'entraîner. Comme montré, la joue 16 comporte une creusure 30 délimitée par un bossage annulaire 32 qui dépasse interieurement (par rapport au boîtier 12). Cette creusure renferme un roulement à billes 34 qui supporte l'une 36 des extrémités de l'arbre 28. L'autre joue 14 est également pourvue d'un bossage annulaire 38 qui dépasse intérieurement au bottier et qui est traversé par un alésage central 40, lequel est co-axial par rapport à la creusure 30. Cet alésage 40 comporte une partie à plus grand diamètre 42 qui reçoit un autre roulement à billes 44 destine à supporter l'autre extrémité 46 de l'arbre 28. Le roulement 44 est retenu dans la partie 42 précitée par un jonc clastique fendu 48 monté dans celle-ci à la façon usuelle. La partie à plus grand diamètre-42 de l'alésage 40 est en fait partiellement située dans un bossage annulaire 5 dépassant vers I'ext- rieur et dont la périphérie est creusée d'une gorge 52 renfermant un organe d'étanchéité tel qu'un joint torique 54. Lorsque l'ensemble d'entraînement 10 est relie à un dispositif, tel par exemple qu'une enceinte à haute presssion (non représentée) renfermant l'appareil à entraîner par l'intermédiaire de l'arbre 28, cet organe 54 contribue à maintenir I'étanchéité entre le dispositif en question- et l'ensemble 10. Comme montré, l'arbre 28 s'étend sur la distance qui sépare les deux joues 14, 16-et il dépasse au delà de la première pour venir se raccorder à ltélément à entraîner. Pour assurer cet entrainement il faut que l'arbre soit lui-même entraîne de façon convenable ; dans le cas de la présente invention cela s'effectue par voie magnétique. A cet effet l'arbre 28 supporte un organe porteur cylindrique 56, lequel supporte à son tour, noyés dans sa périphérie, un certain nombre d'aimants permanents élémentaires 58 (dont un seul a été représente) régulièrement répartis dans le sens angulaire, les aimants adjacents étant de polarités opposées. Dans une forme d'exécution typique, ces aimants sont du type à haute énergie faits à partir des terres rares. Extérieurement à l'organe porteur 56 est diposé un organe moteur annulaire ou support 60 dont la périphérie intérieure est équipée d'aimants permanents élémentaires 62 regulirement disposes. (un seul ayant été représenté), les aimants adjacents étant la encore de polarités opposées. Comme pour les aimants 58 précités, on peut uitliser ici des éléments à haute énergie établis à partir des terres rares. Du fait de l'interaction des aimants 62 et 58, la rotation du support moteur 60 provoque celle de l'organe porteur 56 et par conséquent de l'arbre 28 ainsi que de l'appareil auquel il est relié. On exposera plus loin le montage du. support moteur. La rotation de ce support 60 peut etre réalisée de toute manière convenable. Dans la forme d'exécution illustrée, la surface périphérique extérieure de celui-ci est creusée d'un certain nombre de gorges en V référencées 64, lesquelles reçoivent à leur tour des courroies trapézoldales 66 commandées par un moteur primaire et qui font ainsi tourner le support 60. Bien qu'on ait ainsi décrit un mode d'entrainement possible de ce dernier, il doit être entendu qu'on pourrait en utiliser d'autres, également effectifs, tel que charnels, engrenages, courroies plates, mécanismes à friction, commande directe, etc... Quand un ensemble d'entraînement à aimants semblable à celui qu'on vient de décrire doit s'utiliser dans une ambiance déterminée particulière, telle par exemple qu'une enceinte à haute pression, où l'arbre 28 peut se trouver exposé à des atmosphères ou pressions différentes de celles qui affectent le support moteur, il est alors nécessaire de séparer ce dernier de l'organe porteur qu'il entraîne. Cela peut se réaliser par le moyen d'une cloison séparatrice 67 disposée entre ces deux pièces et fixée de façon étanche aux joues d'extrémité. Si cette cloison était faite en un matériau métallique, elle contribuerait alors aux pertes de puissance et à l'échauffement général du fait des courants de Foucault engendrés par le déplacement du champ magnétique qui la traverserait.Si elle était faite en une matière non-métallique, le problème des courants de Foucault se trouverait réduit, mais dans la plupart des applications à des enceintes sous pression de telles matières ne sont pas acceptables aux termes des règles de sécurité habituelles. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, suivant la présente invention l'on utilise une cloison 67 faite d'un certain nombre de feuillets annulaires ou anneaux 68 établis en une matière magnétiquement permeable et qui sont appliqués les uns contre les autres. Afin d'obtenir pour ces feuillets ou anneaux la résistance mécanique exigée au cisaillement et à la compression, dans la forme d'exécution de fig. 1 et 2, chacun d'eux 68 est établi de manière telle que sa section par un plan axial se présente sous la forme d'un chevron. Ainsi qu'on peut le voir dans la vue générale de fig. 1 et dans celle éclatée de fig. 2, chaque anneau est ainsi conforme de façon à pouvoir s'emboîter avec ceux qui lui sont adjacents. Dans la vue de fig. 1 lton a prévu sur les bossages respectifs 38 et 32 des bagues cylindriques 70 et 72 qui interviennent pour assurer l'étanchéité de la chambre 74 constituée par les joues d'extrémité 14, 16 et par la cloison 67 formée par les anneaux 68 ; ces bagues aident à appliquer aux anneaux la force de compression engendrée par les vis ou tirants 18 ; elles interviennent encore pour le montage des roulements 76, 78 qui portent à rotation l'organe moteur 60. Dans la forme d'exécution de fig. 3 et 4 les anneaux ou feuillets 80 sont réalisés sous la forme de rondelles plates disposées les unes contre les autres. I1 est ici prévu une paroi mince ou manchon 82, faite en une matière non magnétique, métallique ou non métallique, propre à former enveloppe étanche et qui est engagée à force à l'intérieur des anneaux 80 ainsi que sur l'extérieur des bossages 32 et 38. Des bagues élastiques de poussée 84 86 sont montées à jeu réduit sur cette paroi ou manchon 82 et elles jouent le même rôle que celles 70, 72 de la forme été d'exécution précédente.Bien que cela n'ait pas7rPeprésenté au dessin annexé, dans la première forme d'exécution l'on pourrait prévoir un manchon semblable à celui 82 sus-décrit pour la seconde en vue d'assurer un supplément de stabilité aux anneaux 68. Dans les deux cas il est possible d'agencer des organes d'étanchéité tels que les joints toriques 88, disposés chacun dans une gorge 90 creusée dans la périphérie des bossages respectifs 32, 38, pour garantir davantage la fermeture étanche de la chambre 74. Les anneaux ou feuillets 68, 80 sont avantageusement faits en un matériau métallique non magnétique tel que l'acier inoxydable, présentant une forte résistivité, une bonne conduction du flux magnétique (diamagnétisme), la résistance voulue à la corrosion et convenant en outre pour la réalisation d'enceintes à haute pression. Les anneaux peuvent être revêtus d'une matière isolante du genre des oxydes métalliques, des plastiques ou des vernis, auquel cas l'étanchéité de la cloison séparatrice se trouve doublée par fusion sous compression de la matière choisie. Quand le montage de l'ensemble~est est terminé, on bloque les vis 18 de sorte que les anneaux sont pré-contraints en compresssion à une valeur supérieure à la poussée maximale que peut engendrer sur les joues la pression qui règne à l'intérieur de la chambre i4. Dans un ensemble d'entraînement magnétique établi suivant l'une quelconque des deux formes d'exécution précédentes, la cloison séparatrice formée par les anneaux 68 -ou 80 diminue les pertes dues aux courants de Foucault en assurant ainsi un meilleur rendement ; elle garantit également l'étanchéité nécessaire de la chambre intérieure 74 définie par ladite cloison et les deux joues d'extrémité. L'on peut prévoir pour cette cloison n'importe quelle longueur désirée en utilisant simplement le nombre voulu d'anneaux. I1 doit d'aillleurs être entendu que la description qui précède nta été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'entraînement magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison les dispositions ou éléments suivants dont certains au moins sont connus soit à l'état isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ci-après : - un boitier (12) comportant deux brides ou joues d'extrémité (14, 16) disposées à une certaine distance l'une de l'autre - un organe moteur annulaire (60) renfermant plusieurs aimants correspondants (62) - un organe entraîné cylindrique (56) également pourvu d'aimants (58) qui lui correspondent - ces deux organes étant portés à rotation concentriquement l'un à l'autre par lesdites joues d'extrémité, de sorte que la rotatipn du premier entraîne par interaction magnétique celle du second - une cloison cylindrique (67) qui stétend entre l'organe moteur (60) et l'organe entraîné (56) pour les séparer l'un de l'autre, ladite cloison et les joues d'extrémité définissant ainsi une chambre (74) qui renferme l'organe entraîné (56) - ladite cloison séparatrice (67) étant faite de plusieurs feuillets annulaires adjacents (68, 80) qui portent les uns contre les autres dans le sens axial et qui sont maintenus en compression dans ce même sens par les joues d'extrémité (14, 16), ces feuillets étant faits en un matériau ductile non magnétisable en vue de réduire les pertes par courants de Foucault - et des moyens pour assurer l'étanchéité de ladite chambre (74). 2. Ensemble-suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les feuillets annulaires (68) présentent en coupe radiale un profil en forme de chevron (fig. 2) de façon à ce que les feuillets adjacents puissent s'emboîter les uns dans les autres. 3 Ensemble suivant la revendication 19 caractérisé en ce que les moyens d'etanchéité comprennent un manchon non magnétique (82) de faible épaisseur disposé à l'intérieur de la chambre (74) et qui s'étend entre les joues d'extrémité (14, 16) la paroi extérieure de ce manchon étant montée à force à l'intérieur de la cloison séparatrice (67). 4. Ensemble suivant la revendication 3s caractérisé en ce que les feuillets annulaires ( 80, fig. 4) ont en coupe radiale un profil en forme de rectangle. 5. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications lj 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend sur chaque joue d'extrémité (14, 16) des moyens (32, 38) pour supporter la cloison séparatrice (67) dans le sens axial et dans le sens radial, ainsi que des moyens (18, 24) associés à ces joues pour les relier l'une à l'autre de manière à appliquer à la cloison une force axiale de compression. 6. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend - un bossage annulaire (32, 38) orienté vers l'extérieur sur chaque joue d'extrémité (14,16) - une bague de poussée (70, 72) montée sur chacun desdits bossages, chaque bague portant d'une part contre l'une des extrémités de la cloison séparatrice (67), d'autre part contre la joue adjacente (14, 16) - un dispositif de palier (76, 78) monté sur chaque bague pour porter à rotation l'organe moteur (60) - et plusieurs tirants (18, 24) qui relient les joues (14, 16) l'une à l'autre pour appliquer à la cloison (67) une force de compression axiale par l'intermédaire de celles-ci. 7. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu' il comprend - un bossage annulaire (32, 38) orienté vers l'intérieur sur chaque joue d'extrémité (14, 16), lesdits bossages supportant le manchon cylindrique (82) par chacune de ses extrémités - une bague de poussée (84, 86) montée sur chacune des extrémités dudit manchon (67), concentriquement au bossage qui supporte celui-ci, chaque bague portant d'une part contre l'une des extrémités de la cloison séparatrice (67), d'autre part contre la joue adjacente - un dispositif de palier (76, 78) monté sur chaque bague (84, 86) pour porter à rotation l'organe moteur (z60) - et plusieurs tirants (18, 24) qui relient les joues (14, 16) l'une à l'autre pour appliquer à la cloison (67) une force de compression axiale par l'intermédiaíre de celles-ci.. 8. Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison les dispositions ou éléments suivants dont certains au moins sont connus soit à l'état isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ci-après : - un boîtier (12) comportant deux brides ou joues d'extrémité (14, 16) disposées à une certaine distance l'une de l'autre, l'une (16) de celles-ci ayant une creusure centrale- (30) qui renferme un dispositif de palier (34) pour supporter l'une (36) des extrémités de l'arbre entraîné (28) dudit ensemble (10), tandis que l'autre joue (14) est traversée par un alésage axial (40) situé dans l'alignement de la creusure précités et qui renferme également un dispositif (42) de palier propre à supporter la partie corrrespondante (46) dudit arbre (28) qui traverse cette joue - un organe de support (56) monté sur cet arbre (28) entre les joues d'extrémité (14, 16) et portant plusieurs aimants permanents (58) convenablement répartis angulairement sur lui, ce support jouant un rôle d'organe entraîné - un bossage (32, 38) orienté axialement vers l'intérieur sur chaque joue d'extrémité (14, 16), ces bossages étant disposés radialement à l'extérieur de l'arbre (28) - une cloison séparatrice annulaire (67) qui s'étend entre les joues d'extrémité (14, 16) extérieurement audit support (56) dans le sens radial, et qui comporte plusieurs feuillets annulaires (68) adjacents les uns aux autres dans le sens axial, emboîtés les uns dans les autres sur la longueur de la cloison, chacun présentant en coupe radiale un profil en forme de chevron, et ces feuillets étant faits en un matériau ductile non magnétique - la cloison séparatrice (67) et les joues d'extrémité (14, 16) définissant à l'intérieur du boîtier (12) une chambre (74) qui renferme l'arbre et le support ou organe entraîné (56) ; - des moyens pour fermer ladite chambre (74) de façon étanche - un dispositif de palier (34, 44) monté sur chaque bossage (32, 38) pour porter à rotation un organe moteur cylindrique (60) renfermant plusieurs aimants permanents (62) régulièrement répartis dans le sens angulaire et situés en vis à vis de la cloison séparatrice (67); ; - des moyens (64, 65) pour entraîner en rotation ledit organe moteur (60) - et des moyens (18, 24) qui relient l'une à l'autre les deux joues d'extrémité (14, 16) pour appliquer à la cloison séparatrice (67) une force de compression orientée dans le sens axial. 9. Ensemble suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend entre chaque extrémité de la cloison séparatrice (67) et la joue d'extrémité adjacente (14, 16) un dispositif de bague (70, 72) ayant pour rôle de transmettre la force de compression à ladite cloison. 10. Ensemble suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison les dispositifs ou éléments suivants dont certains au moins sont connus soit à l'état isolé, soit dans des combinaisons différentes de celle ci-après : - un boîtier (12) comportant deux brides ou joues diextrémité (14, 16) disposées à une certaine distance l'une de l'autre, l'une (16) de celles-ci ayant une creusure centrale (30) qui renferme un dispositif de palier (34) pour supporter l'une (36) des extrémités de l'arbre entraîné (28) dudit ensemble (10), tandis que l'autre- joue (14) est traversée par un alésage axial (40) situé dans l'alignement de la creusure précitée et qui renferme également un dispositif de palier (42) propre à supporter la partie correspondante (46) dudit arbre (28) qui traverse ladite joue - un organe de support (56) monté sur cet arbre (28) entre les joues d'extrémité (14, 16) et portant plusieurs aimants permanents (58) répartis régulièrement sur lui dans le sens angulaire, ce support jouant le rôle d'organe entraîné - un bossage (32;; 38) orienté axialement vers l'intérieur sur chaque joue d'extrémité (14, 16), ces deux bossages étant disposés radialement à l'extérieur de l'arbre (28) - un manchon cylindrique mince (82) s'étendant entre les joues (14, 16) et dont chaque extrémité est supportée par l'un desdits bossages (32, 38) - une cloison séparatrice annulaire (67) qui s'étend entre les joues d'extrémité (14, 16) à l'extérieur dudit manchon (82 dans le sens radial en étant montée à force sur lui, cette cloison comportant un certain nombre de feuillets annulaires adjacents (80) appliqués les uns contre les autres sur la longueur de ladite cloison, tandis que chaque feuillet comporte en coupe radiale un profil en forme de rectangle et est réalisé en un matériau ductile non magnétique - la cloison séparatrice (67), le manchon (82) et les joues d'extrémité (14, 16) définissent à l'intérieur du boitier une chambre (74) qui renferme l'arbre (28) et le support (56) - des moyens pour fermer-ladite chambre de façon étanche - un dispositif de palier (84, 86) sur chacune des extrémités du manchon (82) au droit du bossage (32, 38) correspondant pour supporter à rotation un organe moteur (60) renfermant un certain nombre d'aimants permanents (62) régulièrement répartis sur lui en vis à vis de la cloison séparatrice (67) - des moyens (64, 66) pour entraîner en rotation 11organe moteur (60) - et des moyens (18,24) qui relient les joues d'extrémité (14, 16) pour appliquer une force de compression axiale à la cloison séparatrice (67) 11. Ensemble suivant la revendication 10 , caractérisé en ce que des bagues de poussée (84, 86) sont disposées sur l'une et l'autre des extrémités du manchon (82) concentriquement aux bossages respectifs (32, 38) qui le supportent, chaque bague portant d'une part contre l'extrémité correspondante de la cloison séparatrice (67), d'autre part contre la joue adjacente (14, 18), et lesdites bagues ayant pour fonction de transmettre la force de compression précitée à la cloison séparatrice (67). 12. Ensemble suivant l'une quelconque des revendications-qui précèdent, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent un revetement en matière isolante appliqué aux faces en regard des feuillets (68, 80).