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Demande de brevet autrichien en leur faveur du 22 Février 1927 (revendication 1 à 3 et 6 à 8)
Si l'on veut que les électromoteurs qui sont destinés à fonctionner sous l'eau, ou sous d'autres liquides, pour y actionner une pompe par exemple, soient construits de telle façon que le liquida ne puisse occasionner aucune perturba- tion, on doit enfermer le moteur entier dans une enveloppe dont l'étanchéité est bien assurée à l'endroit où l'arbre moteur la traverse,
ou bien on doit disposer dans l'espace entre l'élément de commande et l'élément commande du moteur une cloison inte@calaire en une matière qui ne contrarie pas notablement le flux des lignesde force, de manière à former
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un écran cylindrique, fixe d'une façon étanche à l'enveloppe qui entoure l'élément de commande du Moteur, en sorte que cet élément , le stator, très sensible aux perturbations, est entièrement cuirassé et par conséquent soustrait à l'action nuisible du liquide.
L'élément commandé, le rotor, par exem- ple l'induit en cage d'écureuil d'un moteur asynchrone, n'a généralement pas besoin d'être cuirassé contre le liquide, et il suffit tout au plus d'avoir soin que le sable ou d'autres corps étrangers, qui pourraient être entraînes par le liquide, ne puissent arriver notassent aux paliers du rotor.
Si l'on'remplit les espaces vides de la chanbre annulai- re qui renferme'.le stator, au moyen d'une matière isolante notamment de l'huile de transformateur, ou bien si on laisse l'air agir confie isolant dans ces espaces libres, il'faut prévoir que cette matière isolante se dilate par suite de l'élévation de la température au cours du fonctionnaient et qu'il se pro duit en conséquence une augmentation de la pres- sion à l'intérieur de cette chambre annulaire.
D'autre part, la pression du liquide qui entoura la moteur peut être sou- mise à des fluctuations, de sorte qu'il peut se produire sur les deux cotes de la cloison cylindrique mentionnée ci-des- sus, de? différences de pression qui ont pour effet d'expo- ser cette cloison, à une charge dans l'un ou l'autre sens.
Si cette cloison était calculée de façon à pouvoir résister à ces différences de pression, elle présenterait, même si elle était faite en acier par exemple, une telle épaisseur que pour lui ménager une place suffisante, il faudrait laisser un espace relativement grand entre le stator et la rotor, ce qui aurait pour effet ie nécessitai de très grandes dimensions pour la moteur, lorsqu'il s'agit d'obtenir uns puissance dé- terminée.
On n'y porterait pas grand remède non plus en.
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donnant une certaine flexibilité 4 des parties de la cloison de cette chambre annulaire, étant donné que les différences de pression créées notamment par l'échauffement au cours du fonctionnement sont relativement considérables. suivant la présente invention, on adapte à la chambre annulaire un ou plusieurs dispositifs spéciaux, qui sont sou- mis d'une part à l'action de la pression qui règne à l'inté- rieur de cette chambre et d'autre part à l'action de celle qui règne à l'extérieur de cette dernière, et sont établis de manière à pouvoir se déformer dans une large mesure et à permettre par conséquent une grande compensation des volumes.
Ces dispositifs doivent en outre présenter une telle sensibilité devant les fluctuations de la pression que les différences de pression, pratiquement parlant, ne peuvent avoir de répercussion sur la cloison et que celle-ci peut donc être faite aussi mince que possible en tenant compte des conditions se rapportant tant à la matière qu'à la construc- tion. Par suite, l'espace entre le rotor et le stator, en premier lieu, de même aussi que toutes les autres dimensions du rotor peuvent être considérablement réduits pour une puis- sance déterminée. l'espace interne de la chambre annulaire qui renferme l'élément commandé peut être librement accessible au liquide qui entoure le moteur, par des ouvertures pratiquées dans l'enveloppe, mais on peut aussi disposer dans ces ouvertures des filtres qui retiennent le sable et autres corps étrangers.
Une forme d'exécution d'un tel moteur, dans lequel le stator est cuirassé, est représentée sur le dessin; Fig. 1 en est une coupe axiale, tandis que la Fig. 2 est une coupe transversale du rotor, suivant la ligne A-B de la Fig. 1. La Fig. 3 est un mode d'exécution qui montre en coupe la manière
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dont la mince tôle d'acier mentionnée peut être reliée à la carcasse du moteur et les Figs. 4 et 5 montrent en coupe et en élévation une autre forme d'exécution de dispositifs d'é- tanchéité.
Le rotor 1 du moteur (Figs. 1 et 2) est monté sur l'arbre 2 porte par les paliers 3 et 4 de la carcasse 5 qui renferme également le stator 6 avec ses enroulements 7. La carcasse 5 consiste ici en une pièce tubulaire et des pièces d'extrémité 8 et 9, dont la dernière 9 est fermée par un couvercle 10 qui contient le palier . Les pièces d'extrémité 8 et 9 présentent des rebords 11, 12 en saillie vers l'intérieur, sur la péri- phérie interne desquels est fixé d'une manière étanche, un écran tubulaire 13. De cette façon on forme à l'intérieur de l'enveloppe 5 au moyen des deux rebords 11 et 12 et de l'é- cran cylindrique 13 une chambre de section transversale annu- laire, fermée de toutes parts, dans laquelle est enfermé le stator 6 avec ses enroulements.
Le câble d'amenée de courant 14 du stator peut être introduit très simplement, d'une ma- nière absolument étanche, en un endroit quelconque de la car- casse.
L'écran tubulaire 13 étant disposé dans l'espace entre le stator et le rotor, ne peut avoir qu'une faible épaisseur, d'une fraction de millimètre. Comme une paroi aussi mince pourrait déjà se déformer ou peut-être même se déchirer sous l'action d'une pression relativement -faible du liquide, il faut, si le moteur doit fonctionner avec sûreté à une certaine profondeur en-dessous du niveau d'un liquide, avoir soin que l'écran 13 soit protégé contre une surpression hydrostatique..
Lorsqu'il s'agit de pressions hydrostatiques relativement faibles, il suffit de couler dans tous les espaces libres se
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trouvant à l'intérieur de la chambre cylindrique une masse isolante, de préférence susceptible de se figer, pour offrir à la paroi mince 13 l'appui nécessaire. Pour des pressions plus élevée, toutefois, il est recommandable de remplir les espaces libres à l'intérieur de cette chambre annulaire cy- lindrique d'un agent isolant, liquide ou gazeux, par exemple de l'huile de transformateur ou de l'air et d'aménager un dispositif qui permette de mettre automatiquement cet agent de remplissage sous une pression égale à celle qui s'exerce extérieurement sur l'écran 13.
Pour pouvoir régler uniformé- ment la pression à l'intérieur de la, chambre annulaire cylin- drique, on a relié ensemble les deux extrémités de celle-ci par un ou plusieurs conduits 15 traversant les lames du sta - tor.
Un dispositif qui amène automatiquement la pression à l'intérieur de la chambre annulaire cylindrique au niveau de la pression extérieure peut, par exemple, être constitué par une boite à membrane 16 raccordée en un endroit quelconque avec l'espace intérieur de la chambre cylindrique et se rem- plissant donc aussi de la matière introduite dans cette cham- bre. Cette boîte est soumise extérieurement à la pression hy- drostatique du liquide dans lequel le moteur doit fonctionner, et la pression ainsi produite dans la boîte se propage dans la chambre annulaire cylindrique de la carcasse 5, de telle sorte que la pression de la matière de remplissage qui s'y trouve prend la même valeur, ce qui décharge complètement l'écran 13.
Evidemment un semblable dispositif, à action spontanée, peut aussi être réalisé autrement qu'il a été décrit ci-des- sus. En principe, il s'agit uniquement d'un organe soumis extérieurement à la pression hydrostatique et exerçant son
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action à l'intérieur de la chambre annulaire cylindrique de telle manière qu'un équilibre aussi complet que possible des pressions s'établisse des deux côtés de l'écran 13. On peut aussi aménager plusieurs de ces dispositifs au stator.
Lors du fonctionnement de la machine, la matière de remplissage qui y est enfermée absorbe également une partie de la chaleur développée, de sorte que sa température augmen- te provoque un accroissement de son volume. Cet accroissement de volume est aussi absorbé par la boîte à membrane 16 ou un autre dispositif-compensateur agissant de façon semblable, de sorte qu'il ne peut pas non plus se produire à l'intérieur de la chambre annulaire cylindrique une surpression mettant en danger l'écran 13.
La matière de remplissage transmet sa chaleur à la paroi de la carcasse 5 d'où elle s'écoule dans le liquide extérieur froid dans lequel le moteur est plongé, ce qui provoque une action refroidissante. On peut toutefois augmenter encore cette action réfrigérante de la manière suivante:
Au milieu du paquet de lames dont est formé le rotor 1, est ménagée une fente 17 maintenue ouverte par des bagues d'écartement 18 glissées sur les conducteurs de cuivre 19.
L'une des moitiés du paquet de lames du rotor 1 est pourvue sur la périphérie de l'arbre 2 d'ouvertures 20 (Fig. 2) qui forment dans leur ensemble des conduits longitudinaux 21 (Fig. 1). La fente 17, en combinaison avec les bagues 18, produit, pendant la marche, l'effet d'une pompe centrifuge, les conduits 21 formant les orifices d'aspiration. Le liquide dans lequel le moteur est plongé peut pénétrer par des orifi- ces 22 dans la pièce d'extrémité 8 de la carcasse 5 et il est @
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aspiré par les conduits 21 vers la fente 17', d'où il arrive dans l'espace compris entre le rotor et le stator et y est refoulé dans les deux sens, longitudinalement, provoquant ain- si un refroidissement efficace du stator.
Une partie de ce liquide s'écoule de nouveau vers la pièce d'extrémité 8, pour être ramenée dans la circulation; une autre partie cependant s'écoule vers la pièce d'extrémité 9 et est refoulée à l'ex- térieur par les orifices 23. Pour empêcher les corps étran- gers de pénétrer a l'intérieur du moteur, les orifices 22 et 23 peuvent être recouverts de filtres, Une petite partie du liquide s'échappe aussi à travers le palier 4 qui est ainsi lubrifié.
Si pour une raison quelconque on ne désire pas que le liquide entourant le moteur puisse pénétrer dans la carcasse, on supprime les orifices 22 et 23 et les conduits 21 peuvent alors s'étendre sur toute la longueur du rotor; l'intérieur de la carcasse est rempli d'un liquide quelconque, par exem- ple de l'huile, qui circule alors par les conduits 21 et la fente 17 à l'intérieur de la carcasse.
Le chapeau 24 monté sur l'arbre 2 a pour but d'empêcher le sable ou autres impuretés d'arriver au palier 4. Toutefois, une fermeture de la carcasse absolument étanche à l'eau, n'est en.. aucun cas nécessaire, parcequ'il suffit, comme il a été dit précédemment, de ne protéger que les organes sensibles contre l'action du liquide.
Il est d'importance capitale, lorsqu'on utilise un écran 13, tel qu'il a été esquissé ici, de l'appliquer d'une ma- nière absolument étanche aux rebords 11 et 12, ce qui peut se faire de différentes manières.
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La fig. 3 montre en coupe une forme d'exécution du dis- positif destiné à assurer l'étanchéité de l'écran 13 sur l'un des rebords 11, 12. L'extrémité de l'écran cylindrique en tô- le 13 est introduite entre une bague 31 et le rebord 11 pour- vu de rainures 32. Lors du mandrinage de la bague 31 celle-ci,. avec la tôle interposée 13, est refoulée dans les rainures 32, ce qui assure une fermeture complètement étanche.
Dans la forme d'exécution suivant les Figs. 4 et 5, la Fig. 4 représentant une coupe suivant la ligne C-D de la Fig. 5, on emploie deux bagues 25 et 26 présentant en section transversale une forme de coin, dont la première est pourvue en un endroit déterminé d'une fente 25' dont les bords sont dentelés, de telle sorte que le diamètre de cette bague est rendu variable.
Des vis 27, vissées dans des crans filetés 28 de la bague 25, appuient par l'intermédiaire de pièces 29 d'une part sur le rebord 11 de la carcasse 5 et d'autre part sur la seconde bague cunéiforme 26, de sorte que si l'on serre ces vis, la bague cunéiforme 25 est chassée dans l'espace in- termédiaire compris entre le rebord 11 et la bague 26, de telle façon que sa face externe est pressée contre le rebord 11. Sur la surface interne cylindrique du rebord 11 est placée une mince bague de cuivre 30 contre laquelle se place la min- ce tôle cylindrique 13 qui se trouve dans l'espace intermé- diaire entre la bague en coin 24 et le rebord 11, et par la pression de la bague cunéiforme 25 on obtient un joint abso- lument étanche du cylindre en tôle 13 sur le rebord 11.
Ce serrage étanche du cylindre 13 sur le rebord 11 ou 12 aussi bien que les autres particularités du moteur peuvent être modifiés d'un grand nombre de manières sans sortir du cadre de l'invention.. On peut aussi exécuter la carcasse du
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moteur de façon qu'elle soit entièrement fermée, pour empê- cher l'action nuisible du sable ou des autres corps étrangers et l'intérieur de l'enveloppe du moteur, dans laquelle tourne le rotor, peut être rempli d'eau pure ou d'un autre liquide inoffensif.
Si l'on donne une certaine surpression à ce liqui- de par rapport au liquide extérieur, il n'y a aucun danger que le sable ou d'autres impuretés puissent pénétrer de l'ex- térieur dans les paliers. on peut aussi disposer à l'intérieur de la carcasse du moteur un volant à ailettes ou un autre dispositif actionné par l'arbre du moteur, pour provoquer dans le liquide une pression qui agit en sens inverse de la poussée exercée par la pompe qui est accouplée au moteur, de sorte que l'arbre du moteur est soustrait à cette poussée axiale. ,
Un pareil moteur qui, comme il a déjà été dit, peut être employé pour la commande directe de pompes qui plongent directement dans l'eau qu'il s'agit de déplacer ou dans l'huile brute à extraire des forages ou autres liquides, peut être à axe horizontal ou à axe vertical.
REVENDICATIONS
1.- Electromoteur, destiné à fonctionner sous l'eau ou sous un autre liquide et dont l'élément de commande est en- fermé d'une manière étanche par une carcasse et une cloison séparatrice (écran) Intercalée dans l'espace compris entre Isolément moteur et l'élément commandé, dans lequel la cham- bre de section transversale annulaire ainsi formée, qui con- tient l'élément moteur, est remplie d'une matière isolante, caractérisé en ce que cette chambre est pourvue d'un ou de plusieurs dispositifs spéciaux, tels que des 'boites quelque
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peu flexibles ou leurs équivalents,
qui sont soumis d'une part à l'action de la pression qui règne à l'intérieur de la chambre et d'autre part à l'action de la pression qui règne à l'extérieur de celle-ci, sont établis de manière à permettre la compensation de grandes différences de près.-ion ou de variations de volume, et sont tellement sensibles aux fluctua- tions de la pression, qu'ils fonctionnent pour toutes diffé- rences de pression dans une telle mesure que ces dernières ne peuvent, pratiquement, pas se faire sentir sur la cloison intermédiaire (écran) ci-dessus mentionnée et que celle-ci peut en conséquence avoir une épaisseur aussi faible que le permettent les conditions relatives à la Ratière et à la construction,
de sorte que l'élément de commande et l'élé- ment commandé du moteur peuvent recevoir des diurne ions très réduites.
2.- Electromoteur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que l'espace interne de la chambre annulaire qui contient l'élément commandé, est librement accessible au liquide qui entoure le moteur, grâce à des ouvertures prati- quées dans la carcasse de celui-ci.
3.- Moteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les orifices de la carcasse du moteur sont pourvus de filtres qui empêchent le sable et les autres corps étrangers d'arriver à l'élément commandé.
4. - Moteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'espace interne de la chambre annulaire qui renferme . l'élément commandé est fermé d'une manière plus ou moins tanche et est rempli d'eau ou d'un autre liquide inoffensif.
5.- Moteur suivait la revendication 1,3 ou 4, caracté- risé en ce qu'à l'intérieur de la carcasse du moteur est amé- nagé un dispositif actionné par l'arbre moteur qui développe
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dans le liquide une pression qui agit en sens inverse de la poussée axiale exercée par la pompe accouplée au moteur.
6.- Moteur suivant la revendication 1 ou 2 à 5, caracté- risé en ce que le rotor est pourvu de fentes ou de conduites axiales, et éventuellement aussi radiales, à travers lesquelles s'établit par l'intermédiaire de l'espace compris entre le rotor et la paroi séparatrice, un-? circulation du liquide dans lequel tourne le rotor, en vue de refroidir les paliers.
7.- Moteur suiva.t la revendication 1, caractérise en ce que les extrémités de la paroi Intercalaire faits d'une tôle cylindrique sont refoulées par das bagues à nervures dans des rainurau circulaires de la carcasse du moteur ou d'un rebord de cette carcasse, de manière a assurer un joint étanche.
8.- Licteur suivait la revendication 1, caractérise en ce que les extrémités de la cloison séparatrice faite d'une tôle cylindrique sont repoussées contre des surfaces d'étan- chéité circulaires da la carcasse du moteur par des baguas formant coins montées de maniera à pouvoir se déplacer l'une par rapport à l'outra.