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"Perfectionnements aux freins, dynamomètres et embrayages à courants de Foucault".
L'invention concerne des perfectionnements appor- tés aux freins , dynamomètres et embrayages du type dans lequel l'énergie est transmise d'un organe menant à un organe mené au moyen d'un accouplement électromagnétique créé par un circuit de flux magnétique émanant d'un des dits organes et pénétrant dans l'autre sous une forte concentration. Le mouvement relatif entre les organes menant et mené détermine une action.inductive du flux concentré qui réalise des conditions magnétiques réac- tives utilisées pour assurer l'entrainement de l'organe mené.
Dans ce genre d'appareils, on sait que la rotation
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de l'organe mené peut être empêchée par des moyens ap- propriés pendant que l'organe menant continue à tourner en surmontant la résistance à la rotation créée par l'ac- couplement magnétique. L'énergie développée pour vaincre la résistance à la rotation engendre des courants de Fou- cault @ la. surface de l'anneau d'armature qui constitue l'un des organes de la machine, et l'échauffement de la surface de l'anneau d'armature résultant de la production de ces courants de Foucault est dissipé par la circulation d'air, ou d'eau, ou d'un autre liquide autour de l'anneau d'armature.
Dans les systèmes de refroidissement utilisés jusqu' à présent, l'air ou le liquide réfrigérant est dirigé sur la surface de l'anneau d'armature loin de la surface où sont produits les courants de Foucault, Dans certains cas cependant, un refroidissement auxiliaire par l'air a été prévu sur la surface des courants de Foucault.
Le but de la présente invention est de réaliser des appareils à courants de Foucault, du type considéré, de façon à permettre une évacuation plus rapide de la chaleur engendrée en maintenant à une température bien plus basse que précédemment la surface om sont produits les courants de Foucault de l'anneau d'armature. En outre, les tensions dues à la température sont sensiblement éliminées et la production des courants de Foucault est en même temps amé- liorée. La construction permet aussi de diminuer notable- ment la surface de l'anneau pour une-capacité donnée quel- conque, en réduisant les dimensions et le prix de revient.
Suivant l'invention on utilise un appareil à cou- rants de Foucault dans lequel l'un des organes a une sur- face recevant le flux et l'autre organe une surface concen- trant le flux- Des moyens sont prévus pour faire circuler un liquide réfrigérant en couche mince entre les deux or- ganes et en contact avec la surface recevant le flux.
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Le dessin annexé représente plusieurs réalisa- tions appliquées à un frein ouà un dynamomètre à cou- rants de Foucault, mais elle peut aussi être appliquée à des embrayages, des accouplements ou autres appareils analogues à courants de Foucault dans lesquels de l'éner- gie est transmise de l'organe menant à l'organe mené.
Au dessina annexé :
La figure 1 est une coupe longitudinale représen- 'tant une forme d'exécution de l'invention.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe longitudinale représen- tant une autre forme d'exécution.
La figure 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 3, montrant certaines caractéristiques de l'é- coulement d'air.
La figure 6 est une vue analogue à la figure 3 mais fragmentaire et agrandie, cette vue montrant une variante de l'enveloppe renfermant la bobine.
La figure 7 est une vue fragmentaire analogue à la partie inférieure de la figure 1 et représentant une va- riante de construction du dispositif d'admission d'eau.
La figure 8 est une coupe verticale suivant la li- gne 8-8 de la figure 7 et
La figure 9 est une coupe verticale partielle d'une autre variante de l'invention.
Dans la description qui va être donnée des diverses formes de l'appareil, le liquide réfrigérant est indiqu'é comme étant de l'eau, car c'est ce liquide qui convient le mieux dans la plupart des cas, mais évidemment d'autres
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liquides peuvent être utilisés avec ou sans modifications dans la construction, et l'invention n'est pas limitée à l'usage de l'eau comme liquide réfrigérant.
D'après la forme d'exécution représentée figures 1 et 2, un stator oscillant S qui. est l'organe mené est monté sur des paliers B portés par les pieds P. Ce stator ne peut recevoir aucun déplacement si ce n'est un petit mouvement d'oscillation qui lui est communiqué, de manière connue, par un bras (non représenté) relié à l'un des points T de la surface du stator. Ce bras est accouplé d'une façon connue quelconque avec un mécanisme de pesée afin de déterminer la force nécessaire pour empêcher le mouvement du stator en vue de la mesure du couple.
Le rotor qui constitue l'organe menant est désigné d'une façon générale par D. Il comprend un rotor magnétique 2 claveté sur l'arbre 1 qui tourne dans les paliers RB à l'intérieur du stator S. Le rotor 2 comporte à la manière connue sur sa surface périphérique extérieure deux rangées de dents 3 et 4 concentrant le flux et séparées par une gorge périphérique G, ces dents étant habituellement (mais non nécessairement) parallèles à l'axe de l' arbre.
Le stator S est de préférence formé de deux moitiés 9 boulonnées ensemble comme il est indiqué en A et formant entre elles un canal périphérique C dans lequel se trouvent des organes d'entretoisement pour loger une bobine d'exci- tation 5 enroulée suivant la périphérie, le flux torique engendré par cette bobine étant représenté en W. La bobine
5 est renfermée dans une enceinte métallique Y étanche aux liquides de façon à permettre à l'eau de refroidissement de circuler autour de la bobine sans l'endommager.
Les connexions de la bobine 5 passent dans des tubes métalliques convenables E protégés contre l'eau et soudés ou fixés autrement à l'enceinte Y. Un orifice d'entrée de l'eau de refroidissement est indiqué en 28 et il est en- tendu que des entrées semblables peuvent être utilisées
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autour de la périphérie de la bobine 5 si l'on désire une plus grande capacité d'alimentation de l'eau.
Un organe continu 6 circulaire et non-magnétique (de préférence.an bronze), en forme de canal, est disposé entre les deux moitiés 9 du stator pour guider l'eau autour de l'espace de la bobine, des bagues de joint X étant pré- vues sur chaque bord de l'organe G. Cet organe G comporte un certain nombre d'ouvertures espacées 7. De telles ouver- tures peuvent être pratiquées, comme variante, à. un seul endroit, ou bien une seule ouverture peut être utilisée.
Des cylindres 11 et 12 à courants de Foucault, en fer doux ou en acier, sont fixés sur la face intérieure du stator S. Ils sont fixés de préférence par soudure de leurs épaulements d'extrémité 16 au stator. Il doit être entendu toutefois que les cylindres 11 et 12 peuvent être insérés sans épaulements et davetés directement sur le stator, mais ces épaulements facilitent l'enlèvement des cylindres s'ils sont endommagés par érosion, corrosion ou de toute autre ma- nière. Pour enlever les cylindre, il suffit de découper les épaulements soudés dans un tour ou sur une perceuse pour pouvoir retirer les cylindres.
Il doit être entendu égale- ment que les cylindres 11 et 12 peuvent être sûpprimés entier rement (comme c'est représenté selon la forme d'exécution de la figure 3 décrite plus loin) et les surf aces intérieures des moitiés du stator peuvent être utilisées directement de façon à produire des courants de Foucault induits. Les pe- tits entrefers 13 (fig. 1) entre les cylindres 11 et 12 et la surface du stator n'ont qu'une faible réluctance et ne peuvent réduire sensiblement l'efficacité magnétique de la machine. De petites collerettes intérieures 17 sont ménagées aux extrémités intérieures des cylindres 11 et 12 au delà des extrémités des dents 3 et 4 du rotor en vue de buts qui seront indiqués plus loin.
Des flasques circulaires creux 20 sont fixés par les
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goujons 23 sur les extrémités des deux moitiés 9 du sta- tor et ces flasques 20 sont fixés sur les tourillons cen- traux 21 portés par les roulements B. Des sorties d'eau 24 sont ménagées dans les parties inférieures des flasques, et des écrans déflecteurs 26 sont logés au-dessus xe ces sor- ties pour diriger l'eau à cet endroit.
On empêche l'eau d'atteindre les paliers B et RB au moyen des joints à la- byrinthe sans garniture formés par les collerettes axiales 18 aux extrémités opposes du rotor 2 et les collerettes ra- diales 19 sur les flasques 20, ainsi que par les diaphragmes de séparation 219 constituant les faces intérieures des flasques.
L'eau de refroidissement est introduite sous ;ores- sion par les conduits d'arrivée 28 et s'écoule radialement par les ouvertures 7 de l'organe 6 dans la gorge G et est distribuée autour du rotor. Si le rotor 2 est en mouvement, ce qui est habituellement le cas quand l'eau doit être in- troduite, les dents 3 et 4 recueillent l'eau et la pro- jettent énergiquement contre les surfaces intérieures des deux cylindres 11 et 12 à courants de Foucault et l'eau ad- mise en 28 progresse axialement vers les flasques d'écoule- ment 20 aux extraites, ainsi que le montrent les flèches de le figure 1.
Les dents 2 et 4 agissent comme des pales deventilateur en provoquant le refoulement radial de l'eau stson ablication contreles surfaces intérieures à cou- roete de oucault du stator.Les alites collerette.. ist- ri@res 17 aux extrémités extérieures des cylindres 11 et 18 à courants -''Le "ouca.ult assurent à la couche d'eau une crofndeur appréciable 'plus ou moins uniforme en la
maintu- mant sur les surfaces intérieures des cylindres 11 et 12.
Les extrémités des dents 3 et 4- plongent dans cette couche et entraînent l'eau autour de la périphérie des cylindre.,
11 et 12/en même temps l'eau est refoulée aux extrémités
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comme on le voit en 25. A cet endroit l'eau vient frapper les déflecteurs 26 qui tendant à absorber toutes les for- ces tangentielles de l'eau et à les transférer au sator.
Ainsi l'énergie imprimée à l'eau dans une direction tangen- tielle sera absorbée et sera indiquée comme couple dans la machine. Etant donné que l'eau s'écoule trèsrapidement à. travers l'entrefer du flux en G, le refroidissement est ex- trêmement efficace, la chaleur étant retirée de la surface recevant le flux des points des anneaux 1, 12 à courants de Foucault, où la température des surfaces est la plus élevée.
Les flasques 20 amènent l'eau du sommet de leur périphérie autour de la machine jusqu'aux sorties d'eau 24 à la base. Les collerettes 18 tendent à rejeter l'eau vers l'extérieur et évitent que l'eau s'accumule à une grande profondeur sur les collerettes 19,en empêchant ainsi complètement l'eau d' atteindre l'arbre1 de la machine.
Les diaphragmes 290 agissent principalement comme gardes de vide pour les paliers E et RB.
Les figures 7 et 8 montrneét eement une construction de l'organe qui amène l'eau plus près du centre de la machine On voit d'après la figure 1 que le diamètre interne minimum de l'organe 6 est nécessairement supérieur au diamètre ex- térieur maximum des dents 3 et 4 du rotor 2. Dans la cons- truction représentée dans les figures 7 et 8, on utilise un organe 92 ayant des bus es 93 se projetant vers l'intérieur avec orifices de sortie 94, ces buses étant assez petites pour pouvoir être, au montage, introduites dans les inter- valles entre dents contigués sur le rotor.
L'avantage de cette variante est que l'eau est introduite à l'intérieur de la zone d'influence centrifuge du rotor et dans une zone de faible pression de la gorge G. Ainsi la pression néces- saire pour refouler l'eau dans l'appareil n'a à vaincre aucune pression due à la force centrifuge et en fait, elle y est aidée, le rotor lui-même assurant le pompage initial.
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Dans la forme d'exécution de l'invention représen- tée figures 3,4 et 5, l'eau de refroidissement entre à une extrémité de la machine et sort par l'autre extrémité. Dans cette construction, le stator S comprend deux sections cir- culaires 43 avec les supports 10,14,15 et 21 pour la bobine d'excitation du flux 45, ces supports étant soit venus avec les sections 43, soit soudés ou fixés de toute autre manière sur ces dernières. La bobine est refroidie par l'air admis en 47 grâce à l'ajutage 49 d'un compresseur d'air 51. L'aju- tage 49 est disposé concentriquement autour de l'entrée 47 afin de laisser un jeu suffisant en vue du mouvement d'os- cillation requis pour le stator S.
Un déflecteur 53 est dis- posé en haut de l'entrée 47 pour partager l'air en deux cou- raate qui passent vers le haut dans les passages ménagés autour de la bobine 45 sur les côtés opposés du stator pour arriver aux sorties ;aU en haut du stator.
L'eau de refroidissement des surf aces à courants de Foucault est admise par l'orifice d'entrée 220 dans un flasque circulaire 52 à l'une des extrémités du stator 3.
En entrant, l'eau est divisée par le déflecteur 96 qui l'oblige à passer par les deux canaux demi-circualires 113, avec un de ces canaux de chaque côté du flasque. Une colle- rette circulaire 116 dirigée vers l'intérieur fait saillie à l'extrémité du stator S' son bord intérieur aboutissant
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qi une petite a:i ,3'I:,[11)oe d'un épaulement du rotor en laissant entre le stator et le rotor un passage annulaire. La colle- rette 116 forme un barrage par dessus lequel l'eau des canaux 115 s'écoule dans l'intervalle 118 entre le rotor 2 et la face à courants de Foucault du stator.
L'eau passe le long de l'entrefer sur toute la longueur de la surface 119 qui recoit le flux et s'échappe dans un canal circulai- re 127 ménagé dans un flasque circulaire 55 à l'extrémité du stator S opposée au flasque 52. Le flasque 55 présente
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à sa partie inférieure une sortie 126 par où l'eau s'é- vacue .
Le barrage circulaire réalisé par la collerette 116 est important parce que l'eau est amenée en contact avec le totot 2 sur un rayon plus court dans une zone de faible pression et, de là, l'eau est refoulée radialement vers- l'extérieur par les dents 90 du rotor 2 dans sa rotation et projetée sur la surfa.ce intérieure du stator S et à travers la machine vers le canal de sortie 127.
Il doit être entendu que le barrage circulaire, bien que créant une différence de pression, peut être sup- primé, si l'on assure une pression d'alimentation convena- ble à l'entrée 220.
Des joints d'eau 34 sur la garde 140 empêchent l'eau de pénétrer à l'intérieur de la machine etl a chambre annu- laire 100 ainsi formée, admet toujours l'eau dans le canal circulaire 127. L'eau en excédent tombe à la partie infé- rieure 280 de la chambre 100, où la force centrifuge l'amène à la partie inférieure du canal 127 pour l'évacuer finale- ment par la sortie 126.
Les dents 90 sont continues sur toute la longueur du rotor 2 et elles se prolongent comme en 80 vers la sor- tie pour former des pales d'extrémité 128 qui servent à diriger l'eau dans la chambre 127 par dessus un rebord 129 du flasque 55. A l'intérieur du rebord 129, le rotor est pourvu d'une extension de jante 132 formant joint.
Des diaphragmes 290 sont prévus dans chaque flasque pour servir de garde de vide pour les paliers RB du rotor et il doit être entendu que les gardes 140 et les joints d'eau 34 peuvent être doubls, si c'est nécessaire, du cô- té de l'entrée de l'eau dans la machine, afin d'empêcher l'entrée de 1'eau. venant de la chambre 115.
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Il est clair d'après la figure 3 que les tourillons 210 portés dans les paliers B constituent le support pour tout le stator S et que l'arbre 1 forme le support du rotor 2 dans les paliers RB D'autre part, les piecls P portent le,; paliers B Le choix de points correspondants T est également prévu pour le montage du bras de transmission du couple (non représenté).
La bobine 45 est isolée de l'eau par la portion é- troite des deux moitiés du stator soutenant les supports 10 et 14 de la bobine. Si cette portion est faite en acier, cela peut nuire au rendement magnétique. Mais on peut la faire assez mince pour qu'elle soit saturée magnétiquement.
Cependant, dans le cas où un rendement magnétique élevé est désiré, une bande non magnétique telle qu'une bande de bron- ze 211 (fig. 6) peut être insérée entre les deux moitiés du stator dans des encoches au fond desquelles une garniture 44 peut être placée de façon à réaliser un joint contre la pénétration de l'eau sur la bobine.
Bien que l'évidement ainsi formé sur la face inté- rieure du stator S n'intervienne pas sensiblement dans l'écoulement de l'eau, il est désirable de réduire la ro- tation centrifuge de l'eau qui s'y trouve. On le réalise en sectionnant des portions opposées des dents du rotor, pour en faire deux rangées comme il est indiqué en 91 (fig.
6). Si on le désire, cette particularité peut aussi être appliquée en face des supports 10 et 14, dans l'exemple vi- sible figure 3, si ces supports sont soudés dans un évide- ment.
Si l'on a supposé ci-dessus que les dents 3 et 4 concentrant le flux étaient parallèles à l'axe du rotor, cela n'est pas indispensable et l'invention s'applique aussi à des appareils ayant une autre disposition des dents.
Ainsi, selon une variante, les dents peuvent être disposées en hélice autour de la périphérie du rotor de sorte qu'elles
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aident au passage de l'eau de refroidissement le long de la surface chaude à courants de Foucault, dans la direc- tion de l'axe.
Selon une autre variante représentée figure 9, le rotor D comporte une surface extérieure conique et le sta- tor S a un alésage conique correspondant, les dents 3 du rotor étant également coniques. L'eau de refroidissement est introduite en un ou plusieurs points depuis le canal circulaire 115 dans le flasque 52 à l'extrémité'du rotor qui a le plus petit diamètre. Elle est évacuée en un ou plusieurs points dans le canal circulaire 127 du flasque 55 à'l'extrémité du rotor qui a le plus grand diamètre.
Avec cette construction, la force centrifuge favorise l'é- coulement du liquide dans une direction axiale le long de la surface chaude à courants de Fouc ault.
Les flasques 52 et 55 de la figure 3 et de la figure 9 ou 20 de la figure 1 qui renferment les canaux d'eau, peuvent être en matière non magnétique telle que laiton ou bronze, ou fer non magnétique. L'usage de matière non magné- tique augmente le rendement magnétique de la machine.
Bien que, dans la description précédante, la surface lisse qui reçoit le flux ait été indiquée comme étant la face intérieure du stator et les dents concentrant le flux comme étant à la périphérie du rotor, il doit être entendu que l'invention s'applique également aux forrnes d'appareils à. courants de Foucault où les dents de concentration du flux sont ménagées sur la face intérieure du stator et où la surface lisse recevant le flux est à la périphérie du rotor.
Dans toutes les formes de l'invention, il est dési- rable que la vitesse d'écoulement de l'eau soit telle que les sommets des dents sur le rotor plongent à peine dans le cylindre d'eau formé par la force centrifuge sur les surfaces intérieures à courants de Foucault du rotor. On évite ainsi le remplissage des intervalles entre les dents
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du rotor avec comme conséquence la consommation d'éner- gie servent à vaincre la résistance hydraulique qui tend 2.. accroître la capacité de charge minimum de l'appareil
L'effet de couple de l'eau sur la machine est très faible parce qu'on laisse seulement plonger les sommets des dents dans la couche d'eau qui.
recouvre la surface à courants de Foucault du stator. Quand de grandes vitesses périphériques sont atteintes, l'effet de couple du liquide devient peu près constant et ne s'accroît plus si la vi- tesse augmente. Par suite, bien que la résistance hydrauli- que intervienne dans le couple de la machine, elleest un 'liment relativement stable et constant, 'Son existence n'affecte pas l'exactitude de la mesuredu couple dans le cas d'un dynamomètre.
Il est désirable que les surfaces de la machine qui peuvent être corrodées par l'eau soient protégées par galva- nisation, par revêtement ou peinture avec des matières non corrosives.
Avec le mode de refroidissement décrit ci-dessus, le rotor dynamométrique agit littéralement comme une pompe de circulation envoyent l'eau directement sur les surfaces chauffées. De plus, le rotor du dynamomètre imprime à l'eau une grande vitesse, de sorte que les meilleures conditions de refroidissement sont réalisées. De même, une fraction de l'énergie du moteur est utilisée pour la circulation de l'eau et en même temps le couple nécessaire à cet effet est enregistré sur les appareils de mesure du couple.
Le volume total d'eau circulant à la périphérie autour de la machine est à chaque instant inférieur au vo- lume total de l'eau répandue tout autour à travers les ca- naux des anneaux de refroidissement de l'ancien type. Comme le volume total de l'eau qui doit être chauffée à tout mo- ment est beaucoup plus faible que dans l'ancien système et qu'il est répandu en une couche plus mince, la transmissicn
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de la chaleur est sensiblement plus rapide (en fait pres- que instantanée) et par suite la température du fer ne va- rie pas autant que dans les anciens types de machines.
R é s u m é.
----------- I Un appareil à courants de Foucault dans lequel l'un des organes, menant ou mené, possède une surface recevant le flux et l'autre une surface concentrant le flux, des moyens étant prévus pour faire circuler un'liquide réfri- gérant en une couche mince entre les deux organes et en contact avec la surface recevant le flux.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.