"Cuves peur des appareils à induction électriques refroidis à l'huile"
Priorité des trois demandes de brevet déposées au Japon, respectivement, le 30 janvier 1980 nous le n[deg.] 9537/1980, le
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tout le n[deg.] 13423/1980, toutes trois au nom de la Société susdite.
La présente invention concerne des cuves pour enfermer des appareils à induction électriques refroidis à l'huile, tels que des transformateurs, des réacteurs et analogues, et se rapporte plus particulièrement à une cuve constituée de minces plaques d'acier formées chacune de façon à présenter plusieurs saillies semblables à des nervures (ou stries) d'une hauteur considérable.
Ordinairement, une cuve pour enfermer un appareil à induc-
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que la chaleur engendrée dans cet appareil soit conduite, à travers l'huile isolante, jusqu'à la surface extérieure de la cuve et y soit dissipée.
Jusqu'ici, on a proposé diverses constructions de cuves qui permettent de dissiper efficacement la chaleur à partir des surfaces extérieures des cuves.
Dans l'une de ces constructions, des tubes de refroidissement sont montés verticalement à l'extérieur de la cuve pour la circulation de l'huile isolante dans ceux-ci.
Selon une autre construction, plusieurs éléments de radiateur en forme de panneaux (ou éléments en panneaux) sont disposés verticalement entre chaque paire de collecteur supérieur et de collecteur inférieur, en faisant saillie vers l'extérieur au-delà
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façon qu'une ou plusieurs voies de passage d'huile soient formées intérieurement entre les deux plaques.
Conformément à une autre construction encore, plusieurs plissements ou ondulations ayant une profondeur substantielle sont formées sur la paroi latérale pour augmenter la zone superficielle de cette paroi.
Récemment, la deuxième et la troisième construction ont été largement utilisées.
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prenant plusieurs éléments de radiateur en forme de panneaux situés entre chaque paire de collecteurs supérieur et inférieur, présente les inconvénients suivants.
En premier lieu, la deuxième construction exige un grand nombre de stades de fabrication, tels que la coupe des plaques d'acier aux dimensions requises, le formage à la presse des pla- ques d'acier coasse exigé, le soudage des joints par résistance ou par points aux positions intermédiaires, le soudage par résistance des périphéries l'une à l'autre pour obtenir un élément en panneau, la correction des déformations de l'élément en panneau provoquées par les opérations de soudage, l'assemblage d'un nombre requis d'éléments identiques et la fixation des éléments assemblée entre les collecteurs supérieur et inférieur, la mise en place d'éléments de renforcement transversalement aux éléments en panneaux de façon à former un radiateur du type panneau et le montage d'un nombre requis de radiateurs sur la paroi latérale de la cuve.
Au surplus, la grande partie du soudage par points, du soudage des joints par résistance et analogue, mentionné plus haut et exécuté largement durant la fabrication, relève du soudage par résistance réalisé dans une atmosphère peu satisfaisante. Pour cette raison, le soudage défectueux tend à provoquer une fuite d'huile dans les parties soudées d'une manière peu satisfaisante.
En outre, lorsque la cuve de la deuxième construction est transportée, les radiateurs comprenant chacun plusieurs éléments en forme de panneaux sont soumis à de sévères vibrations. Par conséquent, des tentions excessives proportionnelles au produit de la masse d'une partie vibrante (y compris l'huile isolante contenue) et la vitesse d'accélération ou de décélération de la partie vibrante, sont ainsi produites dans les zones de jonction entre les éléments de radiateur et les collecteurs et entre les collecteur* et la cuve; d'autre part, des tensions de cisaillement et des torsions se manifestent pour la même raison.
Ces tensions sont intensifiées proportionnellement à la capacité de l'appareil électrique. Ceci signifie que, si la capacité de l'appareil électrique augmente, le nombre et la longueur des éléments de radiateur doivent être augmentés également pour dissiper la chaleur engendrée dans l'appareil électrique.
Pour cette raison, les cuves enfermant des appareils électriques dont les capacités sont grandes, sont fréquemment endommagées durant le transport et toute tentative pour prévenir la détérioration par renforcement de la cuve accroît inévitablement le coût et le temps nécessaire à la fabrication de ces cuves.
Un autre inconvénient du radiateur du type panneau consiste en ce que la variation des dimensions et des pas des voies de passage d'huile, formées à la presse dans l'élément de radiateur, est limitée par suite de l'économie de la matrice de formage de la presse. Ceci ne rend pas possible la fabrication d'éléments
de radiateur optimaux et la liberté de conception est donc restreinte.
La troisième forme de construction classique des cuves comportant un grand nombre de stries et de rainures ondulées d'une profondeur substantielle est représentée à la figure 1. Dans cette construction, chaque plaque d'acier est ondulée pour définir un nombre de saillies 1 disposées verticalement, semblables à
des nervures, s'étendant parallèlement et dont les dimensions et les pas sont égaux. Les plaques d'acier sont soudées ensemble pour former les quatre parois latérales de la cuve, tandis que les saillies 1 (semblables à des nervures) des plaques d'acier
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Les extrémités supérieure et inférieure de chaque saillie 1 sont écrasées et fermées par soudage et plusieurs éléments de renforcement 2 en forme de barre sont fixés transversalement sur les extrémité* des saillies 1 semblables à des nervures. Un cadre final supérieur 4 et une plaque de fond 5 sont encore fixée par soudage sur les extrémités supérieures et inférieures des quatre parois latérales de la cuve ce composant des plaques d'acier ondulées.
Au cas où l'intérieur de la cuve communique avec l'atmosphère, la tension et la déformation du radiateur 3 à l'état statique sont déterminées uniquement par la pression de l'huile (ou la charge d'huile) et sont maintenues dans des limites admissibles.
D'autre part, si la cuve est du type scellé pour empêcher la détérioration de l'huile isolante, la pression interne de la cuve est davantage augmentée par la pression du gaz qui se produit conformément à l'augmentation de la température de l'appareil.
Si la pression interne dépasse la limite élastique du radiateur 3, ce dernier est déformé en permanence, en particulier dans les saillies semblables à des nervures. Si la pression interne de la cuve est maintenue à un ordre de grandeur correspondant à la limite élastique du radiateur, la déformation de ce dernier tend à accroître le volume entier de la cuve, ce qui exige une quantité supplémentaire d'huile pour maintenir le niveau d'huile requis. Au surplus, la déformation du radiateur tend à rétrécir
le pas entre les saillies semblables à des nervures, ce qui réduit donc la possibilité de dissipation de la chaleur du radiateur.
Dans la construction classique décrite ci-dessus, la hauteur
(ou la profondeur) des saillies semblables à des nervures doit être augmentée pour accroître la possibilité de dissipation de
la chaleur de la cuve en conformité avec la capacité de l'appareil électrique enfermé dans celle-ci. Toutefois, la tension présente dans la saillie est proportionnelle au carré de la profondeur de cette saillie et inversement proportionnelle au carré
de l'épaisseur de la plaque d'acier, tandis que la grandeur <EMI ID=6.1>
à la troisième puissance de l'épaisseur de la plaque d'acier.
Pour cette raison, afin de maintenir la tension et la déformation des saillies semblables à des nervures dans des limites admissibles, l'épaisseur des plaques d'acier doit être augmentée en conformité avec la profondeur des saillies semblables à des nervures. Il apparaît néanmoins que toute augmentation de l'épaisseur des plaques d'acier accroît inévitablement le poids et le coût de la matière de la cuve résultante.
De plus la cuve dont la forme de construction est reproduite à la figure 1 présente, tel que ceci a été constaté, des inconvénients complémentaires, par exemple, l'exigence d'espaces morts au sol (qui ne sont pas utilisés pour le refroidissement) aux quatre coins et l'imposition de restrictions au nombre total et à la profondeur des saillies, par suite de la productivité et de la nécessité de maintenir un pas approprié des saillies semblables à des nervures.
Par conséquent, un premier but de la présente invention est de prévoir une cuve pour enfermer un appareil à induction élec-
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des radiateurs peut être augmentée sans accroître l'épaisseur des plaques d'acier et une zone superficielle de dissipation de chaleur appropriée peut être obtenue aisément sans augmenter les dimensions et le poids de la cuve.
Un autre but de l'invention consiste à concevoir une cuve destinée à enfermer un appareil à induction électrique refroidi
à l'huile, pour laquelle les stades de sa fabrication et le temps nécessaire à ceux-ci peuvent être réduits substantiellement.
Un autre but encore de l'invention est de réaliser une cuve pour enfermer un appareil à induction électrique refroidi à l'huile, dans laquelle la possibilité de détériorer les radiateurs pen-dant le transport peut être réduite substantiellement.
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le, dans laquelle l'espace mort au sol peut être minimisé et la possibilité de dissipation de la chaleur par zone unitaire de la paroi latérale peut être substantiel louent augmentée.
Conformément à la présente invention, on a prévu une cuve destinée à enfermer un appareil à induction électrique refroidi à l'huile et comprenant une paroi périphérique se composant de minces plaques d'acier ondulées pour définir plusieurs saillies semblables à des nervures, disposées verticalement et fermées par soudage à leurs extrémités supérieures et inférieures, ainsi qu'un cadre final et une plaque de fond respectivement fixés aux extrémités supérieure et inférieure de la paroi périphérique;
ladite cuve est caractérisée en ce que chacune des plaques d'acier formant une partie substantielle de la paroi périphérique est ondulée pour prévoir un nombre pair de groupes de saillies, chaque groupe comportant plusieurs saillies semblables à des nervures disposées verticalement, et pour prévoir également au moins une partie plane occupant une position intermédiaire et aux deux cô-
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de saillies, la plaque d'acier ainsi ondulée étant ensuite pliée en deux endroits de la partie plane de façon que les saillies en forme de nervures desdits groupes soient amenées dans des positions opposées en vue de définir ainsi un élément de radiateur.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les deux endroits précités de la partie plane sont choisis de telle sorte qu'ils soient espacés substantiellement l'un de l'autre, et chaque plaque d'acier est pliée aux deux endroits de façon que les extrémités des saillies semblables à des nervures desdits groupes soient amenées dans des positions opposées.
Conformément à un autre exemple de réalisation de l'invention les deux endroits de la partie plane sont choisis de telle sorte qu'ils soient espacés l'un de l'autre d'une courte distance, et chaque plaque d'acier est pliée aux deux endroits de façon que les bases des saillies en forme de nervures desdits groupes soient amenées dans des positions opposées.
Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, au soins une saillie semblable à une nervure est encore prévue au
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est pliée aux deux endroits de telle sorte que les extrémités des saillies en forme de nervures desdits groupes soient amenées dans des positions opposées l'une à l'autre de part et d'autre d'au moins ladite saillie semblable à une nervure.
L'invention est à présent décrite en détail ci-après en se référant aux dessins ci-annexés, dans lesquels :
la figure 1 est une vue en perspective d'une cuve classique dotée de parois latérales formées de plaques d'acier ondulées; la figure 2 est une vue en plan d'une cuve constituant un premier exemple de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue en coupe établie le long de la ligne III-III de la figure 2 pour rendre visible une paroi latérale de la cuve;
les figures 4, 5 et 6 sont des représentations utiles pour expliquer les stades de la fabrication d'un premier type d'élément de radiateur utilisé dans le premier exemple de réalisation représenté à la figure 2;
les figures 7 et 8 sont des représentations montrant les sta-
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utilisé dans l'exemple de réalisation de la figure 2; la figure 9 est une vue en coupe d'une saillie en forme de <EMI ID=12.1> la figure 10 est une vue en plan schématique montrant la disposition des deux types d'éléments de radiateur utilisé dans le premier exemple de réalisation de la figure 2;
les figures 11 et 12 sont des représentations montrant les
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nant à une utilisation dans l'exemple de réalisation de la figure 2; la figure 13 est une vue en plan montrant une variante du premier exemple de réalisation de la figure 2; <EMI ID=14.1>
les figures 15 à 18 sont des représentations utiles pour expliquer les stades de la fabrication de deux autres types différents d'éléments de radiateur conçus également pour une utilisation dans la variante de la figure 13; la figure 19 est une vue en plan schématique montrant la disposition de ces éléments de radiateur;
les figures 20 et 21 sont des schémas représentant les stades de fabrication d'un élément de radiateur qui peut aussi être utilisé dans la viarante de la figure 13; la figure 22 est une vue en plan schématique de la disposition des éléments de radiateur fabriquée selon les stades des fi- gures 20 et 21; la figure 23 est une vue en plan schématique montrant la disposition adaptée à la fabrication d'une cuve d'une section droite ovale; la figure 24 est une vue en plan d'une cuve constituant un deuxième exemple de réalisation de la présente invention; la figure 25 est une vue en coupe réalisée le long de la ligne XXV-XXV de la figure 24;
les figures 26 et 27 sont des vues schématiques montrant les stades de fabrication d'un autre élément de radiateur utilisé dans l'exemple de réalisation de la figure 24; la figure 28 est une vue schématique montrant la disposition des éléments de radiateur; la figure 29 est une vue schématique représentant une autre disposition du deuxième exemple de réalisation de la figure 24 où une partie de celui-ci est modifiée;
les figures 30 et 31 sont des vues schématiques utiles pour expliquer les stades de la fabrication d'un autre type d'élément de radiateur: et la figure 32 est une représentation schématique d'une autre disposition du deuxième exemple de réalisation de la figure 24 où des parties de celui-ci sont modifiées.
Une cuve d'une section droite rectangulaire, constituant un exemple de réalisation préféré de l'invention, est reproduite aux figures 2 et 3 dans lesquelles les parois latérales plus longues de la cuve se composent de minces plaques d'acier ondulées en éléments de radiateur d'une forme spéciale. Tel que ceci est décrit en détail ci-après, la même forme de construction des parois latérales plus longues peut être réalisée selon deux procédés de fabrication. Dans l'un des procédés, chaque plaque d'acier
11 est ondulée pour prévoir deux groupes de saillies 12 et 13 et une partie plane 14 située entre ces deux groupes de saillies, comme le montre la vue pour ainsi dire en coupe de la figure 4. Chacun des groupes de saillies 12 et 13 comprend plusieurs sail-
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à des nervures) des deux groupes 12 et 13 respectivement. Des parties planes 15 d'une largeur étroite B sont encore prévues aux deux extrémités de la plaque d'acier 11. Des éléments de renforcement 16 sont fixés de manière à se disposer transversalement
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dans chacun des groupes de saillies 12 et 13. La mince plaque <EMI ID=17.1>
a espacés d'une distance prédéterminée des saillies les plus internes des groupes 12 et 13, si bien que les extrémités des sail-
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l'une à l'autre. Au surplus, les parties planes 15 aux deux extrémités de la plaque d'acier 11 sont aussi pliées sous la forme
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eux figures 5 et 6 est obtenu à partir de la plaque d'acier.
Les parois latérales plus courtes de la cuve peuvent être construites d'une autre façon appropriée. Dans l'exemple de réalisation des figures 2 et 3, les parois latérales plus courtes se composent de plaques d'acier ondulées chacune pour prévoir un
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des nervures sont réparties le long de la largeur entière de la paroi latérale plus courte, comme on peut le voir aux figures
7 et 8. Des brides 17 sont formées aux deux extrémités de l'élé-
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une paroi latérale plus longue et une paroi latérale plus courte respectivement, et les paires de brides appariées, par exemple,
15a-15a et 15a-17 sont soudées ensemble. Comas on peut le voir à la figure 10, chaque paire adjacente d'éléments de radiateur enferme intérieurement une voie de passage d'huile 20. Des plaques de couverture 21 sont fixées pour fermer les extrémités supérieu- <EMI ID=22.1>
fixée sur les parois latérales résultantes, si bien qu'on obtient la cuve des figures 2 et 3.
Puisque, dans l'exemple décrit ci-dessus, une plaque d'acier
11 a été ondulée pour obtenir un seul élément de radiateur 10a,
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me l'indique la figure 11, pour former deux éléments de radiateur continus 10a visibles à la figure 12.
Comme décrit ci-avant, la même construction des parois latérales plus longues de la cuve, représentées aux figures 2 et 3, peut être réalisée d'une autre façon. Les figures 13 et 14 illus-
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ple de réalisation des figures 2 et 3.
Les parois latérales plus longues de cette variante, qui sont en substance similaires à celles du premier exemple de réalisation, se composent de minces plaques d'acier ondulées chacune pour pré-
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désignent les profondeurs des saillies des groupes 12 et 13, tandis que la référence A indique la largeur de la partie plane 14.
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aux deux extrémités de la plaque d'acier 11. Des éléments de renforcement 16 sont disposés transversalement aux extrémités des
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comme dans le premier exemple de réalisation.
La plaque d'acier ondulée décrite ci-dessus est ensuite pliée en deux endroits de la partie plane 14 dans une direction opposée au sens de la flexion du premier exemple de réalisation, de sorte
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13 s'opposent les unes aux autres, tout en laissant subsister une <EMI ID=29.1>
le montrent les figures 17 et 18 respectivement.
Les parois latérales plus courtes de la cuve peuvent être réalisées selon une construction quelconque appropriée, comparable à celle des parois latérales plus longues. Dans cette variante
du premier exemple de réalisation, les plaques d'acier utilisées pour former les parois latérales plus courtes sont ondulées afin de former deux groupes de saillies 21 et 22 et une partie plane
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largeur F sont aussi présentes aux deux extrémités de la plaque d'acier. Des éléments de renforcement 16 sont encore fixés comme dans le premier exemple de réalisation. Les plaques d'acier sont pliées comme décrit plus haut, si bien que les parties de base des saillies des deux groupes 21 et 22 s'opposent les unes aux autres et que les extrémités extérieures des parties planes
24 sont aussi façonnées en brides, ce qui donne un élément de radiateur 10e à utiliser dans les parois latérales plus courtes
de la cuve.
Dans la variante du premier exemple de réalisation, la paroi latérale plus longue est constituée d'un élément de radiateur 10c situé au centre et de deux éléments de radiateur lOd posés de
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les éléments de radiateur étant soudés ensemble aux paires de brides appariées. La partie plane 15 (ayant une largeur plus courte B2) des éléments de radiateur lOd est raccordée à la bride de r
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les extrémités supérieure et inférieure de chaque voie de passage d'huile 27 créée entre les parties de base opposées des saillies semblables à des nervures; de plus, un cadre final supérieur
25 et une plaque de fond 26 sont attachés aux parois latérales résultantes pour définir la cuve reproduite aux figures 13 et 14 et constituant la variante du premier exemple de réalisation.
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fondeurs peuvent être différentes les unes des autres.
En outre, puisque les parois latérales plus courtes de la variante représentée aux figures 13 et 14 ont été réalisées en raccordant les éléments de radiateur 10e à l'élément de radiateur lOd comme décrit ci-dessus, la même construction peut aussi être
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d'une forme décrite ci-dessous et en utilisant les éléments lOf ainsi reliés pour former les parois latérales plus courtes du premier exemple de réalisation, en lieu et place de l'élément
de radiateur lOb décrit ci-avant.
L'élément de radiateur lOf est construit comme suit. Une plaque d'acier est ondulée comme le montre la figure 20 pour former deux groupes de saillies 31 et 32 et une partie plane 33 située entre ces deux groupes. Chaque groupe de saillies comprend plusieurs saillies lia semblables à des nervures. Des éléments de renforcement 16 sont fixés transversalement sur les extrémités desdites saillies de chacun des groupes 31 et 32. La plaque d'a-cier précitée est pliée dana la partie plane centrale 33 à angle
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ment de radiateur lOf. Deux des plaques ainsi façonnées sont soudées ensemble pour obtenir une paroi latérale plus courte de l'ensemble représenté à la figure 22.
Selon une autre variante du premier exemple de réalisation
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tinguent par le fait que les extrémités des saillies des groupes
12 et 13 sont disposées en formant un angle entre elles, au lieu d'être opposées les unes aux autres comme précédemment, si bien qu'une paroi latérale ovale 40 peut être obtenue.
Les figures 24 et 25 représentent un autre exemple de réali-
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tielle de la paroi latérale d'une cuve enfermant un appareil à induction électrique refroidi à l'huile est constituée de minces plaques d'acier ondulées en un nombre d'éléments de radiateur d'une forme différente de celles du premier exemple de réalisation de l'invention.
Plus spécifiquement, la plaque d'acier 11 de la figure 26
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deux groupes de saillies 12 et 13 de part et d'autre de cette saillie llb, des parties planes 14 étant interposées entre la saillie llb et le groupe de saillies 12 et 13 de part et d'autre de ceux-ci. Chacun des groupes de saillies 12 et 13 comprend
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respectivement. Des parties planes étroites 15 sont aussi prévues aux deux extrémités de la plaque d'acier 11.
<EMI ID=40.1> a espacés d'une distance prédéterminée des saillies les plus internes des groupes 12 et 13, si bien que les extrémités de ces saillies desdits groupes 12 et 13 sont amenées dans des positions opposées de part et d'autre de la saillie centrale llb, une distance J étant maintenue entre les extrémités.
De plus, les parties planes 15 aux deux extrémités de la pla-
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Des plaques de couvertures 28 servant à fermer les extrémités supérieure et inférieure de chaque voie de passage d'huile 27. formée entre les parties de base opposées des saillies similaires à des nervures; puis, un cadre final supérieur 25 et une plaque de fond 26 sont fixés sur les extrémités supérieures et inférieures des parois latérales, respectivement, ce qui donne ainsi une cuve constituant le deuxième exemple de réalisation de l'invention reproduit aux figures 24 et 25.
Bien entendu, il est possible de raccorder ensemble les deux éléments de radiateur lof pour former une paroi latérale plus courte de cet exemple de réalisation et de les remplacer par un élément de radiateur lob, comme le montre la figure 29, ce qui donne ainsi une variante du deuxième exemple de réalisation.
Selon une autre variante du deuxième exemple de réalisation, la seule saillie centrale llb de la figure 26 peut être remplacée par un groupe de saillies 14a (voir figure 30) qui comprend un
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planes 14 et 15 sont similaires à celles de la figure 26 et des organes de renforcement 16 sont prévus pour les groupes de saillies respectifs 12, 13 et 14a.
La plaque d'acier ainsi ondulée est pliée aux endroits a de manière à définir un élément de radiateur 40 reproduit à la <EMI ID=43.1>
28 peuvent être remplacés par les éléments de radiateur 40, ce qui donne donc la variante représentée à la figure 32.
Puisque la cuve est conçue comme décrit ci-dessus, conformé-
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1) comme un grand nombre de saillies semblables à des nervures sont formées en ondulant de minces plaques d'acier, les stades de la fabrication de la cuve peuvent être simplifiés substantiellement;
2) la longueur entière des parties soudées de la présente invention peut être réduite au 1/4 environ de la construction classique comportant des radiateurs du type à panneaux, et le soudage dit MIG ("Metal Inert Gas") sous gaz de protection peut être utilisé en lieu et place de la technique du soudage par résistance;
3) les éléments de radiateur ont une forte résistance aux vibrations pendant le transport;
4) la zone superficielle entière de la cuve de l'invention est fortement accrue en comparaison de la construction classique pré-
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5) la zone superficielle entière peut être augmentée comme désirée en accroissant le nombre de saillies semblables à des nervures de chaque groupe de saillies, et
6) au stade de la conception, la profondeur des saillies en forme
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interne de la cuve et la nécessité d'utiliser des plaques d'acier plus lourdes peut ainsi être éliminée.
REVENDICATIONS
1.- Cuve servant à enfermer un appareil à induction électrique refroidi à 1 ' huile et comprenant une paroi périphérique se composant de minces plaquer d'acier enduits pour définir plusieurs saillies semblables à des nervures disposées verticalement et fermées par soudage à leurs extrémités supérieures et inférieures, ainsi qu'un cadre final et une plaque de fond fixés respectivement sur les extrémités supérieure et inférieure de la paroi périphérique, caractérisée en ce que chacune des plaques d'acier formant une partie substantielle de la paroi périphérique est ondulée pour prévoir un nombre pair de groupes de saillies, chaque groupe comportant plusieurs saillies en forme de nervuras disposées verticalement,
et pour prévoir aussi au moins une partie plane occupant une position intermédiaire et aux deux côtés de laquelle est présent une moitié du nombre pair de groupes de saillies, la plaque d'acier ainsi ondulée étant ensuite pliée en deux endroits de la partie plane de façon que les saillies en forme de nervures desdits groupes de saillies viennent occuper des positions opposées en vue de définir ainsi un élément de radiateur.