Brevet FR2564257A1 — publié le 19851115

Procédé de formation d'un montage de serrage radial des spi- res terminales d'un enroulement statorique de machine dynamo- électrique et montage ainsi formé. La présente invention se rapporte à une machine dynamo-électrique pourvue d'un montage de serrage utilisable sur les spires terminales des enroulements statoriques. Malgré d'importantes améliorations, il subsiste un besoin continu de meilleures fixations des spires terminales de machines telles que les grosses turbo-génératrices, dans le but de réduire au minimum les vibrations excessives, l'usure de l'isolant des enroulements, ainsi que les fissu- rations dues à la fatigue des montages série et des conne- xions entre phases à fils de cuivre. Des montages de ce gen- re font l'objet des descriptions des brevets américains n s 3 949 256 et 3 949 257. Le perfectionnement recherché vise à empêcher le desserrage des blocs d'appui intermédiaire placés entre les couches supérieures et inférieures des enroulements en ser- rant radialement la couche supérieure sur la couche infé- rieure de manière à former un ensemble serré relativement permanent. Le serrage doit pouvoir maintenir une pression de contact entre les spires et les blocs d'appui intermédiaire, et éliminer les vibrations des spires individuelles par rap- port au panier d'extrémité de l'ensemble de l'enroulement. Conformément à la présente invention, une machine dynamo-électrique comprend un noyau de stator avec des en- coches et des enroulements supérieurs et inférieurs contenus dans chacune de ces encoches et partant de l'extrémité du noyau, un montage de serrage radial assujettissant une paire d'enroulements supérieurs adjacents avec une paire d'enrou- lements inférieurs. Cette machine dynamo-électrique est ca- ractérisée en ce qu'elle comprend un bloc supérieur de sup- port disposé radialement à l'intérieur de la paire d'enrou- lements supérieurs et un bloc inférieur de support disposé radialement à l'extérieur de la paire d'enroulements infé- rieurs, chacun de ces blocs de support étant doté d'une ou- verture centrale, ces ouvertures étant sensiblement ali- gnées radialement par rapport à l'axe de la machine, une boucle préalablement tendue en matière de cerclage impré- gnée de résine cuite, passant à travers les ouvertures cen- trales des blocs, une clavette transversale sur chacun des blocs de support, une extrémité de cette boucle étant dis- posée sur chacune de ces clavettes de façon à maintenir ces dernières en contact étroit avec les blocs et les enroule- ments. Pour une raison de commodité, les dispositifs de serrage radial sont placés dans la zone intermédiaire de la courbure des spires terminales, c'est-à-dire approximative- ment à mi-distance entre le noyau et les extrémités des en- roulements, afin de fournir dans cette zone une intégralité de panier d'une qualité précédemment assurée au moyen de bagues renforcées de fibres de verre disposées aux extrémi- tés des enroulements. Il est particulièrement souhaitable de réaliser ces dispositifs de serrage radial par un procé- dé d'assemblage qui empêche leur desserrage et qui soit ai- sément mit en oeuvre aussi bien sur place qu'au cours de la fabrication originale. Le procédé de réalisation d'un montage de serrage radial sutvant la présente invention comprend la mise en place d'un bloc de support sur deux spires terminales adja- centes des enroulements supérieurs et d'un autre bloc de support sur deux spires terminales adjacentes des enroule- ments inférieurs, chacun de ces blocs de support comportant une ouverture et ces ouvertures étant disposées sur une droite passant entre les deux enroulements supérieurs et les deux enroulements inférieurs. Une boucle en matière de cerclage est alors passée dans les ouvertures des blocs de support et dans- l'espace compris entre les enroulements. La boucle de cerclage comporte un excédent de longueur au delà de chacun des blocs de support. Une clavette est introduite dans chacune des extrémités de la boucle de cerclage. On fait tourner l'une au moins de ces clavettes de façon à tor- dre la boucle de cerclage afin de la retendre, les clavettes s'appuyant alors sur les blocs de support adjacents en un assemblage demi-serré. La résine dont le cerclage est im- prégné est alors cuite, par exemple par un courant d'air chaud. Une fois le cerclage mis en place et cuit comme il vient d'être dit, on utilise un dispositif tel qu'un vérin hydraulique, pour effectuer une traction radiale sur l'une au moins des clavettes afin de l'écarter des enroulements. Ceci a pour effet d'étirer la boucle en matière de cerclage en lui imposant un supplément de tension. On place ensuite des cales entre cette clavette et le bloc adjacent de façon telle que le cerclage reste tendu après le retrait du dis- positif de traction. il est en outre souhaitable de placer une couche de matière déformable, imprégnée de résine, entre les blocs su- périeurs et inférieurs de support et les enroulements adja- cents à ceux-ci, une fois que les blocs ont été mis en pla- ce. La résine des couches de matière déformable est cuite en même temps que la résine de la matière de cerclage. On peut en outre utiliser des ressorts, tels que des rondelles Grower ou des lames de ressort entre l'une des clavettes et le bloc adjacent et se servir du disposi- tif de traction et de la pose de cales sur l'autre clavette. Le procédé décrit ci-dessus a pour résultat un mon- tage de serrage radial amélioré des spires terminales d'un enroulement statorique, particulièrement pour la zone in- termédiaire de la courbure des spires terminales, ce monta- ge comprenant deux blocs de support entre lesquels sont serrées une paire d'enroulements supérieurs et une paire d'enroulements inférieurs. Les blocs de support comportent une boucle en matière de cerclage qui est tordue, cuite et pré-tendue, et qui passe dans des ouvertures centrales pra- tiquées dans les blocs et dans l'espace compris entre les enroulements adjacents. Chacune des extrémités de la boucle passe sur une clavette transversale qui porte contre l'un des blocs de support. Le montage de serrage assure un blo- cage relativement permanent des enroulemnrents et présente l'a- vantage de pouvoir être aisément mis en oeuvre sur place aussi bien qu'au cours de la fabrication originale en vue d'empêcher les vibrations des spires. La présente invention sera bien comprise à la lec- ture de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints, dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un montage de serrage radial des spires terminales d'un enroulement sta- torique de machine dynamo-électrique; - la figure 2 est une vue de côté, agrandie et plus détaillée, d'un montage de serrage radial utilisable dans la combinaison de la figure 1; et - la figure 3 est une vue de face du montage de ser- rage radial suivant la figure 2. La figure i représente une machine dynamo-électrique équipée d'un dispositif de serrage radial. Elle représente la partie terminale des enroulements d'une turbo-génératrice qui comprend un noyau 10 de stator en fer présentant des encoches 12 contenant des enroulements, parmi lesquels un enroulement supérieur 14 et un enroulement inférieur 15, par référence respectivement au haut et au bas des encoches, qui se prolongent au delà du noyau 10 dans la région des spires terminales de la machine. Les enroulements 14 et 16 sont supportés par un montage qui comprend, dans le présent exemple, un certain nombre d'entretoises 18 disposées sur les spires terminales, et d'équerres 20 qui sont fixées à la fois à l'entretoise et au noyau 10. D'autres éléments de support d'enroulement compren- nent un certain nombre de bagues 17, 19, 21 et 22, et plu- sieurs blocs 23 d'appui intermédiaire disposés entre les enroulements supérieurs 14 et les enroulements inférieurs 16. Un montage 40 de serrage radial est appliqué dans la zone intermédiaire de courbure entre la partie axiale extrême de l'enroulement terminal et le noyau. Ce montage de serrage radial est illustré sur la figure surtout pour bien faire voir son emplacement général dans la com- binaison d'ensemble, mais il est mieux représenté aux fi- O10 gures 2 et 3. On le désigne par le terme "serrage radial" parce qu'il se prolonge dans un sens sensiblement radial par rapport à l'axe de la machine (ligne horizontale sur la figure 1). Le montage 40 de serrage fait, en fait, un angle avec un rayon direct (qui est vertical sur la figure 1), en raison de l'inclinaison vers l'extérieur des spires termi- nales 14 et 16. Les spires terminales, en réalité, sont courbées intérieurement et extérieurement par rapport à un plan pas- sant par l'axe de la machine, plutôt qu'allongées dans le sens directement axial comme le suggère le dessin. Les en- roulements supérieur et inférieur sont incurvés normalement en sens contraire et sont rattachés, respectivement, à un autre enroulement inférieur et à un autre enroulement supé- rieur de différentes encoches. Ainsi, le montage 40 de ser- rage radial serre ensemble deux enroulements supérieurs pa- rallèles et deux enroulements inférieurs parallèles, mais, dans la zone intermédiaire de courbure des spires termina- les, les enroulements supérieurs et inférieurs sont plutôt perpendiculaires les uns aux autres que parallèles. L'angle relatif formé entre les enroulements supérieurs et infé- rieurs n'affecte pas l'utilité du montage 40 de serrage ra- dial. Des blocs 23 d'appui intermédiaire sont disposés en différents emplacements de la zone intermédiaire de cour- bure des spires terminales pour fournir un support entre un enroulement supérieur 14 et un enroulement inférieur 16. Le montage 40 de serrage radial passe entre des enroulements supérieurs adjacents et des enroulements inférieurs adja- cents, en sorte qu'il n'est pas besoin de le faire passer dans un bloc 23 d'appui intermédiaire. Comme le représentent les figures 2 et 3, des blocs 42 et 43 de support sont placés respectivement radialement en dessous et au-dessus d'une paire contiguë de spires ter- minales, de façon telle que le bloc 43 porte contre deux enroulements inférieurs 16a et 16b tandis que l'autre bloc 42 porte contre deux enroulements supérieurs 14a et 14b. Chacun des blocs 42 et 43 de support est séparé des enroulements adjacents par une couche 44 de matière défor- mable telle que du feutre "Dacron" préalablement traité à la résine. Des clavettes 46 et 47 sont disposées respectivement de part et d'autre de chaque bloc 42 et 43 de support, transversalement au sens d'enroulement des spires. Une ma- tière 48 de cerclage est disposée en une boucle continue autour des clavettes 46 et 47 de chaque côté des enroule- ments, de façon telle que le cerclage porte contre les cla- vettes qui s'appuient,& leur tour, sur leurs blocs de sup- port adJacents et sur les enroulements. Une cale 50 est disposée entre la clavette 47 et le bloc 43 de support, et des ressorts 52, tels que des rondelles Grower ou une lame de ressort, ainsi qu'une rondelle 54 d'appui sont disposés entre la clavette 46 et son bloc 42 de support. Il est important que le cerclage 48 soit pré-tendu. 1l est également préférable que le cerclage soit imprégné 3Q de résine, comme par exemple une matière imprégnée de rési- ne époxyde et renforcée de fibres de verre. Le procédé mis en oeuvre pour effectuer le montage de serrage radial permet de bloquer ce dernier et le protège contre tout desserrage. Le procédé utilisé pour réaliser un montage de ser- rage radial suivant la présente invention comprend la mise en place d'un bloc de support sur deux spires terminales adjacentes des enroulements supérieurs et d'un autre bloc de support sur deux spires terminales adjacentes des enrou- lements inférieurs, chacun de ces blocs de support compor- tant une ouverture se prolongeant radialement, ces ouvertu- res étant disposées sensiblement sur une droite radiale passant entre les deux enroulements supérieurs et les deux enroulements inférieurs. Une boucle en matière de cerclage est alors passée dans les ouvertures des blocs de support et dans l'espace ménagé entre les enroulements. La boucle de cerclage comporte un excédent de longueur au delà de chacun des blocs de support. Une clavette est introduite dans chacune des extrémités de la boucle de cerclage. On fait tourner l'une au moins de ces clavettes de façon à tordre la boucle de cerclage afin de la retendre, les cla- vettes portent alors sur les blocs de support adjacents en un assemblage demi-serré. La résine dont le cerclage est imprégné est alors cuite, par exemple par un courant d'air chaud. Une fois le cerclage mis en place et cuit comme il vient d'être dit, on utilise un dispositif tel qu'un vérin hydraulique, pour exercer une traction radiale sur l'une au moins des clavettes afin de l'écarter des enroulements. Cette manoeuvre a pour effet d'étirer la boucle en matière de cerclage en lui imposant un supplément de tension. On place ensuite des cales entre cette clavette et le bloc adjacent, de sorte que le cerclage reste tendu après le re- trait du dispositif de traction. Le cerclage 48 peut être un cerclage en fibres de verre, imprégnées de résine, d'environ 1,27 cm (1/2 pouce) de largeur, qui se prolonge radialement à travers l'espace d'aération de l'enroulement terminal et qui est maintenu en place par des blocs 42 et 43 de support en fibres de verre et par des clavettes 46 et 47. La cuisson du cerclage le transforme en un élément solide et rigide qui est pré-tendu à environ 2 268 kgf (5 000 lbf) au moyen d'un-vérin hydrau- lique et calé en place. Le montage 40 de serrage radial appliqué suivant la présente invention bloque sensiblement les enroulements dans la zone intermédiaire de courbure. Le montage peut être utilisé sur différentes spires terminales mais il n'est pas nécessaire de l'utiliser sur toutes pour obtenir une amé- lioration sensible. Une particularité de la présente invention réside dans le fait qu'elle est applicable à des machines déjà mi- ses en place, étant donné que le procédé de formation du montage de serrage radial est tel qu'il peut aisément être mis en oeuvre sur place aussi bien que dans les ateliers du constructeur d'origine. Cela signifie que le rendement de machines ayant déjà fonctionné sur place et dans lesquelles il s'est produit un desserrage des éléments de support des spires originales d'extrémité, peut être sensiblement amé- lioré par la mise en oeuvre d'un montage de serrage radial suivant la présente invention. Du fait que le montage de serrage représenté peut être démonté et remplacé par un montage neuf, dans le cas o il serait desserré, le desserrage du montage n'est pas envisagé dans la présente conception. Le desserrage dû au relâchement par glissement est contrOlé par la constante d'élasticité du cerclage en fibres de verre et, si on le désire, une assurance supplémentaire peut être fournie par les rondelles Grower ou les lames de ressort. On peut donc estimer que le présent montage réalise un serrage sensible- ment permanent. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au con- traire s-ausceptible de variantes et de modifications qui ap- paraitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Machine dynamo-électrique comprenant un noyau de stator avec des encoches et des enroulements supérieurs et inférieurs contenus dans chacune de ces encoches et partant de l'extrémité du noyau, un montage de serrage radial assu- jettissant une paire d'enroulements supérieurs adjacents à une paire d'enroulements inférieurs adjacents, cette machi- ne étant caractérisée en ce qu'elle comprend un bloc supé- rieur de support disposé radialement à l'intérieur de la paire d'enroulements supérieurs et un bloc inférieur de sup- port disposé radialement à l'extérieur de la paire d'enrou- lements inférieurs, chacun de ces blocs de support étant doté d'une ouverture centrale, ces ouvertures centrales étant sensiblement alignées radialement par rapport à l'axe de la machine, une boucle préalablement tendue en matière de cerclage imprégnée de résine cuite, passant à travers les ouvertures centrales des blocs, une clavette transver- sale sur chacun des blocs de support, une extrémité de cette boucle étant disposée sur chacune de ces clavettes de façon à maintenir ces dernières en contact étroit avec les blocs et les enroulements. 2. Machine dynamo-électrique suivant la revendica- tion 1, caractérisée en ce que chaque boucle est tordue dans sa partie située entre les clavettes; une cale est disposée entre l'une des clavettes et son bloc adjacent; et des ressorts sont placés entre l'autre clavette et le bloc qui lui est adjacent. 3. Procédé de formation d'un montage de serrage ra- dial des spires terminales d'un enroulement statorique de machine dynamo-électrique suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend la mise en place d'un bloc supérieur de support du côté radial extérieur de deux spires terminales adjacentes des enroulements supé- rieurs ainsi qu'un bloc de support supérieur et la mise en place d'un bloc inférieur de support du côté radial inté- 0lo 2564257 rieur de deux spires terminales adjacentes des enroulements inférieurs lesquelles sont radialement alignées avec les spires terminales des enroulements supérieurs, chacun des blocs de support comportant une ouverture s'étendant radia- lement, la mise en place d'une boucle en matière de cercla- ge flexible, imprégnée d'une résine qui peut être cuite, à travers les ouvertures des blocs de support et entre les enroulements adjacents supérieurs et inférieurs, l'intro- duction d'une clavette supérieure dans l'extrémité supé- rieure de la boucle de matière de cerclage au-dessus du bloc supérieur de support et l'introduction d'une clavette inférieure dans l'extrémité inférieure de la boucle de ma- tière de cerclage en dessous du bloc inférieur de support, la rotation de l'une au moins de ces clavettes sur laquelle passe la boucle en matière de cerclage afin de retendre et de resserrer cette boucle de façon que chacune des clavet- tes s'appuie contre les blocs respectifs, et la cuisson de la résine de la matière de cerclage après la rotation im- primée à l'une des clavettes, ou aux deux, pour réaliser un montage de serrage. 4. Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, après la rotation imprimée aux clavettes et la cuisson de la résine, la traction ra- diale par an disposttif sur l'une au moins des clavettes de façonàl'écarter des enroulements, afin d'allonger la boucle en matière de cerclage, et ensuite l'introduction d'une ca- le entre au moins l'une des clavettes et le bloc qui lui est adjacent, dans le but de tendre davantage la bande de cerclage après le relâchement du dispositif de traction. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 3 à 5, caractérisé en ce qu'une couche de matière dé- formable imprégnée de résine est mise en place entre chacun des blocs supérieur et inférieur de support et les enroule- ments qui leur sont adjacents avant la rotation imprimée à au moins l'une des clavettes; et en ce que la résine de ces couches de matière déformable est cuite en même temps que la résine de la matière de cerclage par passage d'air chaud sur ces résines. 6. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des clavettes et le bloc de support qui lui est adjacent sont séparés par un ou plusieurs éléments for- mant ressorts et en ce que la traction d'au moins une cla- vette et l'insertion de la cale concernent l'autre clavette.