Machine électrique tournante comprenant au moins un dispositif de contact liquide La présente invention a pour objet une machine électrique tournante comprenant au moins un dispo sitif de contact liquide dans lequel un liquide con ducteur de l'électricité est maintenu pendant le fonc tionnement de la machine dans un intervalle annu laire compris entre deux organes conducteurs tour nant l'un par rapport à l'autre.
Dans une forme d'exécution particulièrement in téressante, cette machine peut notamment constituer un convertisseur de couple comprenant deux machi nes électriques homopolaires dont les stators respec tifs sont constitués par des parties d'une armature commune aux deux machines, et qui comprennent des rotors relativement mobiles qui constituent, l'un, l'organe d'entrée, et l'autre, l'organe de sortie du convertisseur.
Ces rotors sont inclus dans un circuit électrique qui coupe les circuits magnétiques respec tifs des deux machines homopolaires et qui s'établit entre des parties relativement mobiles du convertis seur par le moyen de dispositifs de contact liquides du type susmentionné, et des moyens sont prévus pour faire varier le flux dans un au moins desdits circuits magnétiques.
Afin de retenir le liquide conducteur de l'électri cité dans l'intervalle d'un dispositif de contact, on a proposé de munir ce dispositif d'un élément de retenue, de forme annulaire, qui constitue une bar rière retenant le liquide à l'une au moins des extré mités de l'intervalle.
Cet élément de retenue, qui généralement tourne avec l'un des organes conducteurs du dispositif, peut, soit porter et glisser sur l'organe de contact opposé par rapport auquel il se déplace, en formant un joint, soit être écarté de cet organe opposé par un jeu, auquel cas l'élément fonctionne à la manière d'un déversoir.
Lorsqu'un tel élément de retenue est situé à une extrémité axiale d'un intervalle qui est d'un accès mal aisé dans la machine montée, il peut être diffi cile ou même impossible de le mettre en place après que les organes conducteurs ont été amenés dans leurs positions relatives définitives. Si l'élément est assemblé au préalable à l'un des organes conduc teurs, et qu'il est fait en une matière déformable de sorte qu'il peut être déformé pendant l'assemblage pour revenir par la suite à sa forme primitive du fait de son élasticité, l'élément peut être endommagé lors de cette opération,
ou peut ne présenter qu'une résis tance mécanique insuffisante pour lui assurer une longue durée de service. Cet inconvénient est particu- lièrement marqué si l'élément revenu dans sa posi tion initiale doit porter sous une pression notable, due à son élasticité propre, sur l'organe conducteur par rapport auquel il tourne. La déformation au mo ment du montage est en effet plus accentuée que celle en position de fonctionnement, et provoque ainsi une sollicitation de la matière plus forte que celle rencontrée en service.
Dans ce dernier cas, il faut en outre prévoir un affaiblissement se produisant à la longue, de la pres sion exercée par l'élément de retenue, de sorte que la pression initiale doit aussi être plus élevée que la pression minimum requise, ce qui contribue à une usure plus rapide, et à la production de chaleur, en un endroit de la machine où il faudrait particulière ment l'éviter.
Certains de ces inconvénients se présentent aussi lorsque l'élément de retenue est situé à l'une ou l'au tre des extrémités radiales d'un intervalle compris entre deux organes conducteurs se faisant face axia- lement.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients. A cette fin, la machine objet de l'invention, qui comprend au moins un dispositif de contact liquide dans lequel un liquide conducteur de l'électricité est maintenu, pendant le fonctionnement de la machine,
dans un intervalle annulaire compris entre deux or ganes conducteurs tournant l'un par rapport à l'autre par un anneau de retenue porté par l'un desdits or ganes et qui forme une barrière en regard de l'or gane opposé, à l'une au moins des .extrémités de cet intervalle, est caractérisée en ce que cet anneau de retenue est agencé de manière à être déformé lors d'une rotation relative desdits organes conducteurs, en vue d'augmenter la pression qu'il exerce sur l'or gane conducteur opposé ou de diminuer le jeu qui l'en sépare.
L'anneau de retenue pourra être en une matière déformable et être agencé de manière à se déplacer en direction de l'organe conducteur opposé sous l'ac tion d'une pression engendrée par la force centrifuge et s'exerçant sur lui. Ladite pression pourra, par exemple, être exercée sur l'anneau par le liquide, la pression étant engendrée dans ce dernier par la force centrifuge, par suite de la rotation du liquide dans le dispositif de contact.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine objet de l'inven tion ainsi qu'une variante.
La fig. 1 est une coupe axiale de cette forme d'exécution de la machine objet de l'invention, qui constitue un convertisseur de couple.
La fig. 2 en est une vue de détail, à plus grande échelle.
La fig. 3 est une coupe axiale d'une variante.
La fig. 4 est une vue de détail de cette variante, à plus grande échelle. La forme d'exécution de la machine objet de l'invention représentée aux fig. 1 et 2 constitue un convertisseur de couple. Celui-ci comprend deux ma chines électriques homopolaires présentant un stator commun formé de deux flasques 10 et 11 en une ma tière magnétique telle que de l'acier doux, par exem ple.
Ces flasques sont montés sur des douilles cen trales 12 et 13 en une matière non magnétique, telle que du laiton, dans lesquelles sont formés des paliers 14 et 15 pour des arbres d'entrée 16 et de sortie 17 qui sont coaxiaux. Des joints assurent une étanchéité parfaite entre les arbres et les douilles 12 et 13.
Le stator comprend en outre une carcasse 18 de forme générale cylindrique, en acier doux, qui pré sente une pièce polaire annulaire 19 de construction feuilletée. Cette pièce polaire 19 est formée de lamelles juxtaposées qui sont alternativement de deux sortes, en acier doux et en cuivre. Ces lamelles sont dispo sées longitudinalement par rapport à l'axe de rota tion du convertisseur. Elles peuvent être placées selon des plans passant par cet axe, selon des plans tan gents à un cercle concentrique à cet axe, ou encore selon des plans légèrement inclinés par rapport à cet axe.
L'arbre 16 porte un rotor d'entrée 21 tandis que l'arbre 17 porte un rotor de sortie 22. Ces deux ro tors comprennent des couronnes 23 et 24, de cons truction feuilletée analogue à celle de la pièce polaire 19, qui sont bordées, sur leur face extérieure, par des pièces polaires en acier 25 et 26.
Ainsi que décrit plus en détail dans le brevet suisse No 358502, le stator et les deux rotors cons tituent deux circuits magnétiques représentés en trait continu en 27 et 28, et un circuit électrique repré senté en trait pointillé en 29, qui coupe ces circuits magnétiques.
Les valeurs des flux magnétiques dans les circuits 27 et 28 sont déterminées par le courant qui par court des enroulements d'excitation placés dans des cavités annulaires 30 et 31, de manière à obtenir des vitesses de rotation différentes pour les deux rotors, et ainsi pour les arbres d'entrée 16 et de sortie 17 du convertisseur de couple.
Le circuit électrique 29, qui passe par le stator et les rotors, s'établit entre ces parties relativement mobiles par le moyen de deux dispositifs de contact liquides extérieurs 32 et 33 et d'un dispositif de con tact liquide intérieur 34.
Le dispositif de contact liquide intérieur 34, re présenté à plus grande échelle à la fig. 2, comprend un organe conducteur extérieur 35 qui est porté par la couronne 23 (non représentée à la fig. 2) à laquelle il est relié électriquement, et un organe conducteur intérieur 36, porté par la couronne 24 et qui est relié électriquement à cette dernière.
L'organe conducteur 35 présente une surface cy lindrique intérieure 38 qui constitue la limite exté rieure d'un intervalle annulaire 37 (fig. 2) dans le quel est disposé un liquide conducteur de l'électricité constitué, par exemple, par du mercure. Cet intervalle 37 est limité axialement, à son extrémité de gauche, par une face radiale 35a de l'organe conducteur ex térieur et, à son extrémité de droite, par une face latérale d'un anneau de retenue 39 logé partiellement dans une gorge annulaire dudit organe conducteur extérieur.
L'organe conducteur intérieur 36 comprend une partie d'extrémité 40 qui présente une surface cylin drique extérieure 41 légèrement écartée de la surface 38 et qui constitue la limite intérieure de l'inter valle 37.
Entre des faces radiales 42 et 43 situées aux ex trémités de la surface 41 de l'organe conducteur in térieur et la face 35a de l'organe conducteur extérieur 35, d'une part, la face latérale de l'anneau de retenue 39, d'autre part, sont prévus des passages radiaux 44 et 45 qui prolongent l'intervalle 37 en direction de l'axe de rotation du convertisseur.
Le mercure logé dans l'intervalle 37 tend à rester dans ce dernier lorsque le convertisseur tourne, car il est lui-même entramé en rotation et soumis ainsi à une force centrifuge quia pour effet de l'empêcher de s'écouler par les passages 44 ou 45 dirigés en direction de l'axe de rotation. Les diamètres de la surface cylindrique 41 de la partie d'extrémité 40 de l'organe conducteur inté rieur et de la surface cylindrique intérieure 49 de l'anneau de retenue 39 sont tels que ces deux élé ments coopèrent à la manière d'un ajustement à ser rage lors de l'introduction de la partie 40 dans l'an neau 39.
Bien qu'il soit retenu dans l'organe conducteur extérieur 35 par une bague filetée 46 amovible, l'an neau de retenue 39 ne peut pas être mis en place après que les organes conducteurs extérieur 35 et intérieur 36 ont été engagés l'un dans l'autre, comme représenté à la fig. 2. En effet, l'accessibilité n'est alors pas suffisante pour permettre une mise en place ultérieure de la bague 46.
Pour faciliter le passage de l'anneau 39 sur la partie 40, la partie périphérique de cet anneau est logée avec jeu dans une gorge annulaire 47 formée entre la bague 46 et l'organe conducteur 35.
Cette gorge présente des parois latérales opposées 48 qui divergent l'une par rapport à l'autre dans le sens d'un diamètre croissant. L'anneau de retenue 39 présente également des faces latérales qui divergent axialement dans le même sens que les parois 48 de la gorge et sa largeur maximum est supérieure à celle de l'embouchure de cette dernière.
II existe entre la surface cylindrique extérieure de l'anneau 39 et le fond de la gorge 47 un jeu qui permet une expansion radiale de l'anneau 39. De la sorte, cet anneau, même placé dans la gorge 47, peut être forcé sur la partie antérieure 40 sans oppo ser une plus grande résistance que s'il était libre.
Lors de la rotation de-la machine, le mercure logé dans l'intervalle 37 tend à s'échapper vers l'ex térieur et vient remplir la gorge 47. Etant donné qu'il a un poids spécifique plus élevé que celui de la matière dont est fait l'anneau 39, le mercure parvenu derrière l'anneau 39 tend à comprimer radialement ce dernier en direction de l'axe de rotation, de sorte que la surface cylindrique intérieure 49 de l'anneau est amenée à se rapprocher d'une surface cylindrique opposée 50 de l'organe conducteur intérieur 36.
Selon la pression du mercure et la résistance de l'anneau, sa surface 49 peut être amenée à toucher cette sur face 50 ou simplement à se rapprocher de celle-ci sans que le passage radial 45 déjà mentionné ne se ferme. De toute manière, l'anneau de retenue 39 forme une barrière qui retient la quantité de mercure nécessaire dans l'intervalle 37 compris entre les deux organes conducteurs.
L'anneau 39 est en caoutchouc synthétique. Dans des variantes, il peut être en d'autres matières élas tiques qui seront, de préférence, également non ma gnétiques. Il peut également être formé par un an neau métallique fendu ou coupé en plusieurs seg ments dont les extrémités, de préférence en forme de chicane, butent les unes contre les autres.
Les fig. 3 et 4 représentent une variante du con vertisseur dont les pièces portent les mêmes référen- ces que celles jouant le même rôle dans la forme d'exécution qui vient d'être décrite.
Dans cette variante, le convertisseur comprend un dispositif de contact liquide intérieur 34 qui diffère du dispositif correspondant déjà décrit. Ce dispositif présente un organe conducteur intérieur 51, solidaire du rotor d'entrée, et un organe conducteur extérieur 52, solidaire du rotor de sortie, qui délimitent entre eux un intervalle annulaire 54 destiné à être rempli de mercure.
L'intervalle annulaire 54 s'étend axiale- ment entre une face latérale 56 de l'organe conduc teur 52 et une face latérale 57 d'un anneau de rete nue 55. Les faces latérales opposées 56 de l'organe 52 et 58 de l'organe 51 sont légèrement écartées axialement et l'intervalle 61 compris entre ces deux faces constitue un canal d'entrée destiné à l'introduc tion du mercure dans le dispositif.
Les faces latérales opposées 57 de l'anneau 55 et 59 de l'organe 51 sont également écartées axialement et l'intervalle circulaire 62 compris entre ces faces constitue un canal de sor tie destiné à l'échappement du mercure en excès dans le dispositif.
L'organe conducteur extérieur 52 et l'anneau de retenue 55 forment ensemble un canal annulaire ou vert en direction de l'axe du convertisseur tandis que l'organe conducteur intérieur 51 présente une partie terminale 60 de plus grand diamètre que l'alésage de l'anneau 55 qui pénètre dans ce canal en direction radiale.
Les diamètres de cette partie terminale 60 et de l'alésage de l'anneau de retenue 55 sont tels que ces deux parties constituent ensemble un ajustement à serrage lors de l'introduction de la partie 60 dans l'anneau 55.
Bien que retenu par une bague filetée 67 vissée sur l'organe conducteur 52, l'anneau 55 ne peut pas être mis en place après que les organes conducteurs extérieur 52 et intérieur 51 ont été engagés l'un dans l'autre, comme représenté à la fig. 4. En effet, l'ac cessibilité n'est pas suffisante pour permettre la mise en place ultérieure de la bague 67.
L'anneau 55 présente une partie intérieure 63 qui présente une forme générale tronconique et qui est inclinée en direction de l'axe et de l'intervalle 54 des tiné à être rempli de mercure. En face de cette partie 63, l'organe conducteur 52 présente un dégagement qui forme une chambre annulaire 64 dans laquelle l'anneau peut fléchir latéralement, la partie intérieure 63 de l'anneau prenant alors une inclinaison plus marquée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du dispositif, ce qui a pour effet d'augmenter l'ouverture de l'anneau qui peut alors passer facile ment sur la partie terminale 60 de grand diamètre de l'organe conducteur 51.
Lors du fonctionnement du convertisseur, lors qu'un mouvement relatif des organes conducteurs 51 et 52 se produit, le mercure logé dans l'intervalle 54 tourne également et tend à pénétrer dans la chambre 64, produisant ainsi une pression sur la face latérale 57 de la partie marginale 63 de l'anneau de retenue. De ce fait, cet anneau est déporté contre la face latérale extérieure 65 de la chambre 64.
A la suite de ce mouvement, l'inclinaison de l'anneau par rap port à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation diminue et le bord intérieur de l'anneau est amené au contact de la face 66 de l'organe conducteur inté rieur 51 ou, tout au moins, rapproché de cette face. L'anneau de retenue forme ainsi un joint ou une bar rière qui retient la quantité de mercure nécessaire dans l'intervalle 54.
L'anneau de retenue peut être fait en caoutchouc synthétique ou en toute autre matière plastique flexi ble.