CH411112A - Moteur électrique chemisé - Google Patents

Description

  Moteur électrique chemisé    La présente invention a pour objet un moteur  électrique chemisé, destiné par exemple à l'entraîne  ment d'une pompe pour     liquide    à haute température.  



  Un moteur électrique chemisé est un moteur dont  le stator est rendu     hermétique,    par rapport au rotor,  au moyen d'une chemise cylindrique disposée entre le  rotor et le stator, de façon à     constituer    des enceintes       hydrauliquement    séparées pour le rotor et pour le  stator dans le but de protéger les enroulements du  stator contre le     liquide    ou le gaz     circulant    dans  l'enceinte du rotor. Dans de nombreux cas, le rotor  est également logé dans sa propre chemise, afin d'en  protéger les enroulements contre le liquide ou le gaz  circulant dans son     enceinte.     



  Les     applications    deviennent de plus en plus nom  breuses où des substances à une température extrê  mement élevée, telles que des     fluides    de transfert de  chaleur ou des métaux en     fusion,    sont transportées  d'un endroit à un autre au moyen de pompes centri  fuges. Dans un grand nombre de ces     applications,    la  substance à pomper est d'une nature telle, qu'aucune  fuite du système de pompage ne peut être tolérée,  par exemple lorsqu'il s'agit de     liquides    toxiques ou  explosifs, ou d'une substance précieuse.  



  Pour ces applications, on utilise souvent des pom  pes à moteur où le moteur électrique et la pompe  forment une unité et où le moteur électrique est du  type chemisé, ce qui permet de supprimer les joints  étanches ou presse-étoupe conventionnels entre le  moteur et la pompe.  



  Dans un tel groupe connu de pompe à moteur  électrique, la     chemise    du stator est scellée à l'une  de ses extrémités à la carcasse du moteur et, à l'autre  extrémité, à une structure de palier disposée entre le  moteur et la pompe. Une     partie    du     liquide    ou du    gaz s'écoule, en     service,    de la pompe le long de  l'axe de     celle-ci,    dans l'enceinte du rotor, puis autour  du rotor et des     paliers,    avant de     revenir    par des  conduits     appropriés    au côté d'aspiration de la pompe.

    Il s'agit donc de ce qu'on     appelle    un groupe de  pompe à moteur électrique sans presse-étoupe.  



  Une partie de la chaleur du     fluide    qui traverse  l'enceinte du rotor est transmise par la chemise au  paquet de tôles et aux enroulements du stator dans  l'enceinte de celui-ci, puis évacuée dans l'atmosphère.  Du fait que les températures des fluides pompés  deviennent de plus en plus élevées, une plus grande  quantité de chaleur est dissipée par le paquet de  tôles et les enroulements du stator.

   Dans de nom  breux cas, les enroulements du stator atteignent alors       une    température supérieure à la     valeur    de service  recommandée pour l'isolation de ces enroulements,  ce qui risque d'endommager prématurément l'isola  tion et de provoquer une panne du moteur.     Il    faut  par conséquent     utiliser    pour ces moteurs une isola  tion d'une classe thermique encore plus élevée et pré  voir un système     spécial    de refroidissement pour main  tenir la température des enroulements     statoriques    à  une valeur qui ne dépasse pas la température admissi  ble, en service, pour l'isolation utilisée.  



  Un but- de l'invention est de     réaliser    un moteur       électrique    chemisé qui permet de résoudre ce pro  blème, la température du stator demeurant beaucoup  plus basse que jusqu'ici, ce qui     permet        d'utiliser    un  stator dont les enroulements     comportent    une isolation  conventionnelle, disponible sur le marché, et sans'  nécessiter un système spécial de refroidissement.  



  Le moteur faisant l'objet de l'invention comprend  une carcasse et des pièces d'extrémité opposées pour  le montage rotatif d'un rotor disposé     dans    la car-      casse et entouré par un stator monté également dans  la carcasse, et une chemise     cylindrique    portée par la  carcasse et disposée entre le rotor et le stator pour  former des enceintes     hydrauliquement    séparées pour  le rotor et pour le stator. Ce moteur est caractérisé  en ce que,     dans    le but de ralentir la conduction de  chaleur entre les deux enceintes, une couche de maté  riau à faible     coefficient    de conduction thermique est  disposée entre les deux enceintes, de façon à consti  tuer une isolation thermique entre elles.  



  Le dessin     annexé    représente, à titre d'exemple,  une forme d'exécution du moteur objet de l'invention.  La     fig.    1 est une coupe     longitudinale    d'un groupe  de pompe comprenant cette forme d'exécution ;  la     fig.    2 est une coupe selon     II-II    de la     fig.    1.  Le groupe de pompe à moteur électrique     chemisé     10 représenté comprend un moteur électrique che  misé 11 relié à une pompe     centrifuge    12.

   La carcasse  14 du moteur forme une enceinte pour le moteur  et comprend une culasse annulaire 15 et deux pièces  d'extrémité 16 et 17 dans lesquelles sont montés des       corps    de paliers 20 et 21 pour recevoir l'arbre 22  d'un rotor 23.  



  Un corps annulaire de stator 25 est monté à       l'intérieur    de la culasse 15 et entoure le rotor 23  monté sur l'arbre 22 avec lequel il peut tourner. Le  corps du stator est constitué par un paquet de tôles  de fer     portant    un enroulement 26 dans des encoches  non représentées, les spires extrêmes 28 de l'enrou  lement s'étendant hors du paquet de tôles, de part  et d'autre, de la manière connue. Des conducteurs  non représentés sont     utilisés    pour le raccordement à  une source de courant alternatif.  



  Une bâche 29 de la pompe centrifuge est     reliée    à  une bride 30 s'étendant à l'extérieur et formée par  le corps de palier 21, de façon à     constituer    entre  elles une chambre de pompage 31 ayant une entrée       axiale    32 et une sortie 33 radiale. Un rotor 35 est  monté sur l'arbre 22 avec lequel il tourne et disposé  dans la chambre de pompage 31, en face de l'entrée  32 de la pompe.  



  Une chemise cylindrique 38 est montée entre les  corps des paliers 20 et 21 et les pièces     d'extrémité     16 et 17, respectivement, de la carcasse du moteur,  et s'étend à travers l'enceinte du moteur pour en  diviser l'intérieur en une enceinte du rotor 39 et une  enceinte du stator 40. Cette chemise 38 est disposée  dans l'entrefer du moteur et des garnitures     d7étan-          chéité    43 sont montées à chaque extrémité pour sépa  rer     hydrauliquement    l'enceinte 40 du stator de  l'enceinte 39 du rotor.

   Ainsi, une partie du liquide  pompé peut s'écouler le long de l'arbre 22 dans  l'enceinte du rotor et revenir, par un conduit 44 dans  cet arbre, à la sortie 32 de la pompe, sans s'échapper  dans l'atmosphère ou dans l'enceinte du stator. Le       liquide        circulant    dans l'enceinte du rotor circule éga  lement autour de     paliers    46 et 47, montés dans les  corps 20 et 21, respectivement, pour les lubrifier.    Bien que les éléments du rotor 23 résistent géné  ralement mieux que ceux du stator aux effets nocifs  du liquide pompé, le rotor est logé lui-même dans  une chemise 48. Le matériau de     chemisage    du rotor  est généralement le même que celui     utilisé    pour le  stator.  



  Le groupe de pompe à moteur électrique chemisé  décrit peut être utilisé pour pomper des liquides à  une température de 230 à     370,1    C, et une grande  quantité de chaleur serait normalement transférée  de l'enceinte du rotor à l'enceinte du stator par la  chemise 38 du stator. Toutefois, un matériau 50 à  faible coefficient de conduction thermique est disposé  entre ces deux enceintes, afin de réaliser un isolement  thermique entre elles et réduire ainsi la quantité de  chaleur transmise d'une enceinte à l'autre. Cela per  met d'utiliser une isolation conventionnelle pour les  enroulements     statoriques,    sans nécessiter un système  de refroidissement supplémentaire pour le stator.

    Ainsi, par exemple, un refroidissement par convec  tion naturelle ou forcée, conventionnelle, sera suffi  sant dans la plupart des cas en utilisant le système  d'isolement thermique indiqué ci-dessus. D'autre part,  la chaleur contenue dans l'enceinte du rotor contri  bue à maintenir le     fluide    pompé en dessus de sa  température de     solidification.     



  Le matériau d'isolement thermique 50 peut être  sous forme d'une natte d'amiante enroulée autour de  la surface extérieure de la chemise du stator.  



  Tout autre matériau approprié, à faible coeffi  cient de conduction thermique, peut toutefois être  utilisé.     Certains    matériaux céramiques, tels que du       Ah03    ou du     r-03    de faible densité, pulvérisés au  jet de plasma, ont un faible     coefficient    de conduction  thermique et conviennent pour l'utilisation décrite.  Ces matériaux céramiques peuvent être projetés à  la surface extérieure de la chemise 38 pour y former  la couche d'isolement thermique requise.  



  Pour faciliter la dissipation de la chaleur déve  loppée par le fer du stator et les têtes de l'enroule  ment     statorique,    la culasse 15 de la carcasse du  moteur et les pièces d'extrémité 16 et 17 sont en  matériau ayant un coefficient de conduction thermi  que plus élevé que celui de la couche d'isolement  thermique. En outre, les spires extrêmes 28 de  l'enroulement     statorique    sont enrobées dans un maté  riau 56 ayant également un coefficient de conduction  thermique plus élevé que celui de la couche d'isole  ment thermique. Un tel matériau d'enrobage peut  être un composé tel que le       Sylgard      (nom déposé)  qui supporte une température élevée, afin d'obtenir  une faible résistance thermique entre les spires extrê  mes 28 et la culasse 15.

   Le     matériau    d'enrobage  emplit les cavités de l'enceinte du stator, où sont dis  posées les spires extrêmes de l'enroulement     statori-          que,    notamment dans le sens radial, de     sorte    que le  matériau d'enrobage est en contact avec la culasse 15  et la couche d'isolement thermique 50, ce matériau  servant non seulement à faciliter la conduction de  chaleur entre les têtes 28 de     l'enroulement    et la      culasse 15, mais aussi à supporter convenablement  la chemise du stator dans le     sens    radial et à éviter  une distorsion de cette chemise par suite de     fortes     pressions dans l'enceinte du rotor.  



  Pour contribuer en outre à la dissipation de la  chaleur dégagée dans la carcasse du moteur, la  culasse 15 et le corps de palier 20 peuvent être  pourvus d'ailettes (non représentées) ou d'autres  dispositifs destinés à augmenter la surface extérieure  de la carcasse du moteur, exposée à l'atmosphère.  



  Afin d'empêcher une transmission de chaleur pro  venant de parties non isolées de la carcasse du  moteur, par exemple les corps de paliers 20 et 21,  aux pièces d'extrémité 16 et 17, un     matériau        d7isole-          ment    thermique 52 est inséré entre des brides radiales  53 et 54 des corps de     paliers    20 et 21, respective  ment, et les pièces d'extrémité 16 et 17, respective  ment. Ce matériau peut également servir de joint  entre ces parties.

Claims (1)

1. REVENDICATION Moteur électrique chemisé, comprenant une car casse et des pièces d'extrémité opposées pour le mon tage rotatif d'un rotor disposé dans la carcasse et entouré par un stator monté également dans la carcasse, et une chemise cylindrique portée par la carcasse et disposée entre le rotor et le stator pour former des enceintes hydrauliquement séparées pour le rotor et pour le stator, caractérisé en ce que, dans le but de ralentir la conduction de chaleur entre les deux enceintes, une couche de matériau à faible coef ficient de conduction thermique est disposée entre les deux enceintes,

   de façon à constituer une isolation thermique entre elles. SOUS-REVENDICATIONS 1. Moteur électrique chemisé selon la revendica tion, caractérisé en ce que la couche d'isolement thermique entoure la chemise à l'intérieur de l'enceinte du stator. 2. Moteur électrique chemisé selon la revendi cation ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'isolement thermique est de l'amiante. 3. Moteur électrique chemisé selon la revendica tion ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'isolement thermique est du A1203. 4. Moteur électrique chemisé selon la revendica tion ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que le matériau d'isolement thermique est du Cr2O3. 5.

   Moteur électrique chemisé selon la revendi cation, caractérisé en ce que la carcasse du moteur est constituée au moins en partie par un matériau ayant un coefficient de conduction thermique plus élevé que celui de la couche d'isolement thermique, de manière à augmenter la dissipation de chaleur de l'enceinte du stator. 6.

   Moteur électrique chemisé selon la revendica tion, dont le stator est constitué par un noyau por tant un enroulement dont les spires extrêmes s'éten dent au-delà des extrémités du noyau, caractérisé en ce que ces spires extrêmes sont enrobées dans un matériau ayant un coefficient de conduction thermi que plus élevé que celui de la couche d'isolement thermique et en contact avec la carcasse du moteur pour dissiper la chaleur de l'enroulement statorique par la carcasse. 7. Moteur électrique chemisé selon la revendica tion, caractérisé en ce que la carcasse du moteur est pourvue d'ailettes dissipant la chaleur. 8.

   Moteur électrique chemisé selon la revendica tion, dont la carcasse comprend une culasse annu laire, deux pièces d'extrémité reliées à la culasse et des corps de paliers du rotor montés dans les pièces d'extrémité, caractérisé en ce que du matériau d'isolement thermique est inséré entre les pièces d'extrémité et les corps de paliers du rotor.