Brevet FR3052305A1 — publié le 20171208

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une carcasse de machine électrique à double enveloppe refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe. La présente invention concerne également machine comportant une telle carcasse, ainsi qu'un procédé d'inspection de l'espace de circulation de fluide au sein de la double enveloppe. Arrière-plan Les carcasses de machines électriques à double enveloppe refroidie par une circulation de fluide au sein de la double enveloppe sont généralement réalisées par soudage de pièces métalliques, avec fixation permanente des pièces entre elles. Ceci empêche une quelconque inspection visuelle du circuit de fluide. Il est ainsi connu du brevet EP 1 953 897 une carcasse pour moteur électrique se présentant en deux parties assemblées entre elles à l'aide de joints de soudure pour former la double enveloppe. Chacune des parties est réalisée par fonderie. Il est également connu du brevet US 7 626 292 une carcasse de machine électrique se présentant en deux parties assemblées entre elles par boulonnage. La partie interne de la carcasse est fabriquée par fonderie. Les canaux de circulation de liquide sont hélicoïdaux, ce qui impose un positionnement éloigné de l'entrée et de la sortie de liquide. Résumé Il existe un besoin pour disposer d'une carcasse de machine électrique à double enveloppe refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe permettant une inspection visuelle du circuit de fluide. Il existe également un besoin pour bénéficier d'une carcasse qui soit facile à fabriquer industriellement, et capable d'opérer de manière fiable dans des conditions d'environnement les plus sévères, telles que rencontrées dans le domaine nucléaire. Procédé de fabrication L'invention vise à répondre à ce besoin et a pour objet un procédé de fabrication d'une carcasse de machine électrique à double enveloppe refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe, comportant les étapes consistant à usiner une enveloppe interne et une enveloppe externe de la carcasse dans une même pièce métallique de départ et à fixer de façon amovible les enveloppes interne et externe entre elles. 3052305 2 Le fait que les enveloppes interne et externe soient usinées à partir de la même pièce métallique de départ permet de réduire le nombre de pièces à référencer nécessaires à la réalisation de la carcasse, ce qui simplifie l'approvisionnement et donc la fabrication industrielle de la carcasse. Les contrôles de qualité effectués sur les matériaux avant 5 usinage peuvent être moins nombreux, ce qui réduit les coûts. Le fait que l'enveloppe interne et l'enveloppe externe soient fixées entre elles de façon amovible permet de démonter les deux enveloppes pour inspecter le circuit de fluide, le nettoyer si nécessaire, puis de remonter ces dernières, et ceci à tout moment. Une telle inspection permet notamment de vérifier l'absence d'éléments indésirables dans ce 10 dernier à la fois avant la livraison et lors de l'exploitation. De préférence, la pièce métallique de départ est un tube métallique. Cette pièce métallique peut être en acier inoxydable, notamment forgé. De préférence, l'enveloppe interne est usinée dans une première portion de la pièce métallique de départ et l'enveloppe externe est usinée dans une deuxième portion de 15 la pièce métallique de départ, située dans le prolongement de la première portion. Une telle disposition des deux portions permet une fabrication aisée des deux enveloppes dans la même pièce de départ. Le procédé comporte l'étape consistant à découper la pièce métallique entre les deux portions, de préférence avant l'usinage des enveloppes. 20 Le procédé peut comporter l'étape consistant à usiner sur la surface intérieure de l'enveloppe externe et/ou sur la surface extérieure de l'enveloppe interne des nervures, de préférence des nervures longitudinales, pour canaliser le fluide au sein de la double enveloppe. De telles nervures permettent, lorsque les deux enveloppes sont assemblées, de former des chicanes allongeant le parcours du fluide entre les deux enveloppes, notamment 25 l'obligeant à circuler en zigzag, ce qui permet un meilleur refroidissement de la machine électrique. De préférence, l'étape de fixation des enveloppes interne et externe ne comporte pas de soudure des deux enveloppes entre elles. Ainsi, le démontage peut ne pas nécessiter d'autres opérations qu'un dévissage. 30 Les enveloppes interne et externe sont, de préférence, fixées entre elles par boulonnage, notamment par boulonnage d'une paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe 3052305 3 externe sur une paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe interne et/ou par boulonnage d'une paroi d'extrémité avant de l'enveloppe externe sur l'enveloppe interne. Les enveloppes de la carcasse sont, de préférence, usinées de telle sorte qu'après l'assemblage des enveloppes entre elles, la surface intérieure de l'enveloppe 5 externe et la surface extérieure de l'enveloppe interne définissent, notamment entre les nervures précitées, un espace de circulation du fluide. Les nervures peuvent être formées de telle sorte qu'une fois les enveloppes interne et externe assemblées entre elles, les nervures soient équiréparties autour de la carcasse. Ceci permet de refroidir le moteur de façon homogène. 10 La carcasse peut comporter entre 6 et 16 nervures. De préférence, la distance entre deux nervures consécutives dans le sens circonférentiel est comprise entre 6 cm et 30 cm. L'enveloppe externe peut comporter des orifices d'entrée et de sortie du fluide de l'espace de circulation du fluide. De par l'orientation longitudinale des canaux, les orifices d'entrée et de sortie 15 du fluide peuvent être à sensiblement la même position axiale, à l'opposé l'un de l'autre ou à proximité l'un de l'autre. Ceci permet de faciliter le raccordement de la carcasse à l'alimentation de fluide. De préférence, l'espace de circulation du fluide est délimité latéralement par deux parois formant brides d'assemblage et les nervures s'étendent alternativement à partir 20 de l'une et de l'autre de ces brides d'assemblage. Carcasse de machine électrique L'invention a également pour objet une carcasse de machine électrique à double enveloppe refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe, notamment obtenue par le procédé de fabrication selon l'invention défini précédemment, 25 comportant : une enveloppe interne, une enveloppe externe, et un flasque d'extrémité, l'enveloppe interne et l'enveloppe externe formant entre elles un espace de 30 circulation du fluide et étant séparables, 3052305 4 l'enveloppe interne présentant une paroi d'extrémité orientée perpendiculairement à l'axe de rotation de la machine et venant en recouvrement, sur une partie de sa hauteur, du flasque d'extrémité et en contact avec celui-ci, et l'enveloppe externe présentant une paroi d'extrémité arrière orientée 5 perpendiculairement à l'axe de rotation de la machine et venant en recouvrement de la paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe interne dans le prolongement du flasque d'extrémité, en ménageant avec ce dernier un jeu radial. L'invention concerne également une machine électrique comportant une telle carcasse. 10 Comme mentionné précédemment, le fait que l'enveloppe interne et l'enveloppe externe soient amovibles permet d'inspecter l'espace de circulation de fluide afin notamment de détecter d'éventuels éléments indésirables dans l'espace de circulation du fluide. De préférence, la carcasse comporte un joint d'étanchéité, notamment un joint 15 torique, entre la paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe interne et la paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe externe. Un tel joint permet d'assurer l'étanchéité de l'espace de circulation de fluide à l'extrémité de la carcasse. Ce joint peut être logé dans une gorge annulaire usinée dans la paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe interne et/ou la paroi d'extrémité arrière de l'enveloppe externe. 20 Le fait que la paroi d'extrémité de l'enveloppe interne soit au contact d'un flasque et que la paroi d'extrémité de l'enveloppe externe et le flasque d'extrémité soient séparés par un jeu radial garantit que le fluide qui pourrait s'échapper de l'espace de circulation de fluide en cas de défaillance du joint d'étanchéité ne s'écoule pas à l'intérieur mais vers l'extérieur, au travers du jeu radial. Ainsi, l'intérieur de la machine reste protégé 25 vis-à-vis d'une éventuelle défaillance du joint. De préférence, le jeu radial est compris entre 0,5 mm et 5 mm. Comme mentionné plus haut, il est avantageux que l'enveloppe interne et l'enveloppe externe soient en acier inoxydable, venu de forge. La surface extérieure de l'enveloppe interne et/ou la surface interne de 30 l'enveloppe externe présentent, de préférence, des nervures, notamment des nervures longitudinales, formant des chicanes dans l'espace de circulation du fluide. Ces nervures sont préférentiellement telles que définies plus haut. 3052305 5 La carcasse peut comporter au moins une vis sans tête portée par l'une des enveloppes et l'autre enveloppe un perçage dans lequel peut s'engager cette vis. Cela permet, au montage des enveloppes, un repérage angulaire de l'enveloppe interne par rapport à l'enveloppe externe. 5 L'enveloppe interne et/ou l'enveloppe externe peuvent comporter des pattes de levage de la carcasse. La circulation du fluide s'effectue de préférence avec l'extérieur, et l'enveloppe externe peut comporter un orifice d'entrée du fluide dans l'espace de circulation de fluide et un orifice de sortie de fluide de cet espace de circulation de fluide. 10 L'enveloppe externe peut recouvrir l'enveloppe interne sur une partie seulement de sa longueur. De préférence, comme mentionné plus haut, la paroi d'extrémité de l'enveloppe externe est fixée de façon amovible à l'enveloppe interne par boulonnage. L'enveloppe interne peut comporter un passage de câble vers une boite à 15 bornes. Procédé d'inspection L'invention a également pour objet un procédé d'inspection de l'espace de circulation de fluide d'une carcasse de machine électrique telle que définie précédemment, comportant les étapes consistant à séparer l'enveloppe externe de l'enveloppe interne, 20 notamment en dévissant des boulons de fixation de l'enveloppe externe sur l'enveloppe interne, et à inspecter l'espace de circulation du fluide pour vérifier l'absence d'éléments indésirables. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du 25 dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement en coupe un moteur électrique selon l'invention, - la figure 2 représente l'enveloppe interne de la carcasse illustrée sur la figure 1, 30 - la figure 3 est une vue schématique en coupe des enveloppes interne et externe assemblées de la carcasse illustrée sur la figure 1, et - la figure 4 est une vue agrandie de l'extrémité du moteur de la figure 1. 3052305 6 La machine électrique 10 représentée à la figure 1 est un moteur comportant une carcasse 20 de forme allongée selon un axe longitudinal X, fermée à ses deux extrémités axiales par des flasques 30 avant et arrière. La carcasse 20 entoure un stator 13, à l'intérieur duquel tourne le rotor 11. 5 Le rotor 11 comporte un arbre 15 d'axe longitudinal X guidé par des roulements 32 portés par les flasques 30, de façon conventionnelle. Il peut comporter également des pales de ventilation 17 à l'avant et à l'arrière à ses extrémités avant et arrière. Les flasques 30 comportent chacun un graisseur 34 pour alimenter les 10 roulements 32 en lubrifiant. La carcasse 20 comporte une enveloppe interne 22 emboitée dans une enveloppe externe 24. L'enveloppe interne 22 et l'enveloppe externe 24 forment entre elles un espace de circulation 26 du fluide s'étendant sur toute la circonférence du moteur électrique 10. 15 La circulation de fluide dans cet espace 26 est guidée par des nervures longitudinales 28. Comme visible sur la figure 2, ces nervures longitudinales 28 forment saillie sur la surface extérieure de l'enveloppe interne 22. Dans une variante non illustrée, les nervures 28 s'étendent depuis la surface 20 interne de l'enveloppe externe 24 ou s'étendent depuis la surface extérieure de l'enveloppe interne 22 et depuis la surface interne de l'enveloppe externe 24. Les nervures 28 sont equiréparties autour de l'axe longitudinal et s'étendent alternativement jusqu'à l'une et l'autre des parois constituant des brides d'assemblage avant 45 et arrière 38 délimitant axialement l'espace 26, de sorte à former des chicanes 25 pour forcer le fluide à suivre un parcours en zigzag. Les nervures 28 sont de section constante sur toute leur longueur. La carcasse 20 peut comporter entre 6 et 16 nervures 28. La distance d bord à bord entre deux nervures 28 consécutives est comprise entre 6 cm et 30 cm. 30 L'enveloppe externe 24 comporte des ouvertures d'entrée du fluide 55 dans l'espace de circulation 26 et de sortie du fluide 57 de celui-ci. 3052305 7 Le positionnement angulaire de l'enveloppe externe 24 par rapport l'enveloppe interne se fait à l'aide d'une vis sans tête 70 vissée dans un taraudage 72 de l'enveloppe interne 22 et engagée dans un trou correspondant de l'enveloppe externe 24. L'enveloppe externe 24 comporte une paroi d'extrémité avant 46 fixée à la 5 bride d'assemblage avant 45 de l'enveloppe interne 22 par des boulons 48. L'une au moins de la paroi d'extrémité avant 46 et de la bride d'assemblage avant 45 comporte, comme illustré sur les figures 1 et 4, une gorge annulaire 50 recevant un joint d'étanchéité torique non représenté. Un tel joint permet d'assurer l'étanchéité de l'espace de circulation de fluide 26 du côté de l'extrémité avant du moteur électrique 10. 10 Comme cela est illustré sur la figure 4, l'enveloppe externe 24 comporte la paroi arrière 38 formant bride d'assemblage fixée à une paroi d'extrémité arrière 40 de l'enveloppe interne 22 par des boulons 42. La paroi d'extrémité arrière 40 peut comporter, comme illustré sur les figures 1 et 4, une gorge annulaire 44 disposée en regard de la paroi d'extrémité arrière 28 de 15 l'enveloppe externe 24, et recevant un joint d'étanchéité torique non représenté. Un tel joint permet d'assurer l'étanchéité de l'assemblage entre les enveloppes du côté de l'extrémité avant du moteur électrique 10. Le flasque 30 arrière du moteur 10 vient au contact de la paroi d'extrémité arrière 40 de l'enveloppe interne 22 20 La paroi d'extrémité arrière 38 de l'enveloppe externe 24 se superpose au moins partiellement radialement au flasque arrière 30 en ménageant avec ce dernier un jeu radial e compris par exemple entre 0,5 mm et 5 mm, par exemple sensiblement égal à 2 MM. L'enveloppe externe 24 recouvre axialement l'enveloppe interne 22 sur une 25 longueur / inférieure à celle L de l'enveloppe interne 22. L'enveloppe interne 22 présente un passage de câbles 52 vers une boite à bornes 54. L'enveloppe externe 24 peut comporter, comme illustré, un support 62 de la boîte à bornes 54 sur laquelle cette dernière est fixée. Les enveloppes 22 et 24 présentent des pattes de levage 60. 30 Les deux enveloppes 22 et 24 sont réalisées par usinage d'un unique tube cylindrique en acier inoxydable, l'enveloppe interne étant réalisée dans une première 3052305 8 portion du tube, et l'enveloppe externe dans une deuxième portion du tube située dans le prolongement de la première portion. Pour inspecter l'espace 6 de circulation de fluide, l'utilisateur peut vidanger l'espace de circulation de fluide 26, déboulonner les boulons 42 et 48, faire coulisser vers 5 l'arrière l'enveloppe externe 20 sur l'enveloppe interne 22, de sorte à ouvrir l'espace 26 entre les deux enveloppes. Une fois l'inspection terminée, l'utilisateur peut facilement remonter la carcasse en procédant de façon inverse. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'une carcasse (20) de machine électrique à double enveloppe (10) refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe, comportant les étapes consistant à usiner une enveloppe interne (22) et une enveloppe externe (24) de la carcasse pour former la double enveloppe dans une même pièce métallique de départ et à fixer de façon amovible les enveloppes interne (22) et externe (24) entre elles. 2. Procédé selon la revendication 1, la pièce métallique de départ étant un tube métallique. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, la pièce métallique de départ étant en acier inoxydable, notamment forgé. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant l'étape consistant à usiner sur la surface intérieure de l'enveloppe externe (24) et/ou sur la surface extérieure de l'enveloppe interne (22) des nervures (28) pour canaliser le fluide au sein de la double enveloppe. 5. Procédé selon la revendication 4, les nervures (28) étant longitudinales. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'enveloppe interne (22) étant usinée dans une première portion de la pièce métallique de départ et l'enveloppe externe (24) étant usinée dans une deuxième portion de la pièce métallique de départ, située dans le prolongement de la première portion. 7. Procédé selon la revendication précédente, comportant l'étape consistant à découper la pièce métallique entre les deux portions, notamment avant l'usinage des enveloppes. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les enveloppes interne (22) et externe (24) étant fixées entre elles par boulonnage, notamment par boulonnage d'une paroi d'extrémité arrière (38) de l'enveloppe externe (24) sur une paroi d'extrémité arrière (40) de l'enveloppe interne (22) et/ou par boulonnage d'une paroi d'extrémité avant (46) de l'enveloppe externe (24) sur l'enveloppe interne (22). 3052305 10 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les enveloppes (22, 24) de la, carcasse (20) étant usinées de telle sorte qu'après l'assemblage des enveloppes (22, 24) entre elles, la surface intérieure de l'enveloppe externe (24) et la surface extérieure de l'enveloppe interne (22) définissent, notamment entre les nervures (28), un espace de circulation du liquide (26) permettant le refroidissement de la machine électrique (10). 10. Carcasse (20) de machine électrique à double enveloppe (10) refroidie par une circulation d'un fluide au sein de la double enveloppe, obtenue par le procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant : 10 une enveloppe interne (22), une enveloppe externe (24), et un flasque d'extrémité (30), l'enveloppe interne (22) et l'enveloppe externe (24) formant entre elles un espace de circulation du fluide (26) et étant séparables, 15 l'enveloppe interne (22) présentant une paroi d'extrémité (40) orientée perpendiculairement à l'axe de rotation (X) de la machine (10) et venant en recouvrement sur une partie de sa hauteur du flasque d'extrémité (30) avec contact avec celui-ci, l'enveloppe externe (24) présentant une paroi d'extrémité arrière (38) orientée perpendiculairement à l'axe de rotation (X) de la machine (10) et venant en recouvrement 20 de la paroi d'extrémité arrière (40) de l'enveloppe interne (22) dans le prolongement du flasque d'extrémité (30), en ménageant avec ce dernier un jeu radial e. 11. Carcasse selon la revendication 10, le jeu radial e étant compris entre 0,5 mm et 5 mm. 12. Carcasse selon la revendication 10 ou 11, la surface extérieure de 25 l'enveloppe interne (22) etiou la surface interne de l'enveloppe externe (24) présentant des nervures (28) formant des chicanes dans l'espace de circulation du fluide (26). 13. Carcasse selon la revendication 12, les nervures (28) étant longitudinales. 3052305 11 14. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, comportant un joint d'étanchéité entre la paroi d'extrémité arrière (40) de l'enveloppe interne (22) et la paroi d'extrémité arrière (38) de l'enveloppe externe (24). 15. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, comportant au 5 moins une vis sans tête (70) portée par l'une des enveloppes (22 ; 24) et l'autre enveloppe (22 ; 24) comportant un perçage dans lequel peut s'engager cette vis (70). 16. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, l'enveloppe interne (22) et/ou l'enveloppe externe comportant des pattes de levage (60) de la carcasse (20). 10 17. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, l'enveloppe externe (24) comportant un orifice d'entrée du fluide (55) dans l'espace de circulation de fluide (26) et un orifice de sortie de fluide (57) de l'espace de circulation de fluide (26). 18. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 17, l'enveloppe externe (24) recouvrant l'enveloppe interne (22) sur une partie seulement de sa longueur. 15 19. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 18, la paroi d'extrémité (38) de l'enveloppe externe (24) étant fixée de façon amovible à l'enveloppe interne (22) par boulonnage. 20. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 19, l'enveloppe externe (24) comportant une paroi d'extrémité avant (46), cette dernière étant fixée à 20 l'enveloppe interne (22) par boulonnage 21. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 20, l'enveloppe interne (22) et l'enveloppe externe (24) étant en acier inoxydable. 22. Carcasse selon l'une quelconque des revendications 10 à 21, l'enveloppe interne (22) comportant un passage de câble (52) vers une boite à bornes (54). 25 23. Procédé d'inspection de l'espace de circulation de fluide (26) d'une carcasse (20) de machine électrique (10) selon l'une quelconque des revendications 10 à 22, comportant les étapes consistant à dévisser les boulons de fixation (42) de l'enveloppe externe (24) avec l'enveloppe interne (22) pour séparer l'enveloppe interne (22) et 3052305 12 l'enveloppe externe (24) et inspecter l'espace de circulation du fluide (26) pour vérifier l'absence d'éléments indésirables.