Groupe motocompresseur La présente invention a pour objet un groupe motocompresseur.
Les groupes motocompresseurs étanches, notam ment ceux qui sont destinés à des fluides radioactifs ou à des fluides corrosifs, doivent assurer une sécu rité de fonctionnement et une étanchéité particulière ment sûre. De plus, il est souvent essentiel que ces conditions soient obtenues sans utiliser d'huile, notamment dans les paliers.
Le groupe motocompresseur, objet de l'invention est formé d'un compresseur centrifuge et d'un moteur électrique montés sur un arbre ayant des paliers de sustentation radiale et dont le déplacement axial est limité par au moins un palier de butée.
Il est carac térisé par le fait que ledit arbre sur lequel sont mon tés le compresseur et le moteur est sensiblement ver tical et prend appui au repos sur un palier de butée dont la position est déterminée de façon que le rotor du moteur électrique soit alors décalé vers le bas par rapport au stator de ce moteur, le compresseur étant constitué de façon que son rotor engendre en mar che une poussée axiale dirigée vers le haut, qui, à la mise en marche, s'ajoute à l'attraction magnétique axiale du moteur électrique et qui, ensuite, en mar che normale,
équilibre l'attraction magnétique axiale du moteur et le poids de la partie tournante à une position d'équilibre stable, où l'arbre est maintenu écarté du palier de butée.
Dans une forme d'exécution particulière, l'arbre est pourvu de guides longitudinaux qui assurent la sustentation radiale de l'arbre lorsqu'il prend appui au repos sur le palier de butée, mais dont l'arbre se dégage lorsqu'il est soulevé en position de marche par la poussée axiale du compresseur, le maintien de l'arbre étant alors assuré par lesdits paliers de susten tation radiale. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du groupe motocompresseur objet de l'invention et deux variantes de détail.
La fig. 1 est une vue en coupe longitudinale par tielle de ladite forme d'exécution du groupe moto- compresseur étanche.
La fig. 2 est une demi-vue en coupe transversale d'un des paliers suivant l'axe II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe transversale par tielle d'un chemisage du stator du moteur électrique. La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de guide longitudinal.
La fig. 5 est une vue en coupe longitudinale d'une autre variante de guide longitudinal.
On a, représenté, à titre d'exemple, un compres seur centrifuge de type connu dans lequel une volute d'entrée 2 débouche dans un carter par une ouver ture annulaire en face de l'ouverture annulaire d'as piration d'un rotor à action centrifuge 3 qui est calé à l'intérieur du carter sur un arbre vertical 1 avec son ouverture d'aspiration dirigée vers le haut de façon que ce rotor exerce en marche une poussée axiale tendant à soulever l'arbre.
Le moteur électrique est monté sous le compres seur. Il comporte un rotor à cage 4 calé sur l'arbre 1 et un stator 5 dont la face intérieure fait partie d'un carter cylindrique 6 qui est fermé de façon étan che à la partie inférieure par un flasque 11.
Le rotor 3 du compresseur est solidaire sur sa face inférieure d'une virole 7 qui entoure le bord supérieur du carter cylindrique 6 avec interposition d'une garniture d'étanchéité 8 entre la virole et une cale annulaire 9 montée sur le carter cylindrique. Un canal 10 traversant le rotor du compresseur au voi sinage de son axe met le carter cylindrique en com- munication avec l'aspiration du compresseur.
11 en résulte que la poussée axiale en marche provoquée par l'aspiration du compresseur dépendra à la fois du diamètre de l'ouverture annulaire d'aspiration du rotor et du diamètre intérieur de la virole 7. Cette poussée axiale pourra donc être déterminée à la valeur voulue en choisissant le diamètre de la virole 7 et l'épaisseur de la cale 9.
L'arbre vertical 1 est logé entièrement à l'intérieur du carter du compresseur et du carter cylindrique qui forment un ensemble étanche. La position de l'arbre représenté sur le dessin est celle qu'il occupe à l'arrêt. Il repose alors par son extrémité inférieure sur un palier de butée 14 montée dans un évidement sur la face intérieure du flasque 11.
Le rotor du moteur électrique est monté sur l'ar bre avec un décalage vers le bas par rapport à son stator et le rotor du compresseur est monté avec un même décalage vers le bas par rapport à la position qu'il doit occuper en marche en face du collecteur d'entrée. L'attraction magnétique axiale du moteur électrique sur son rotor sera ainsi dirigée vers le haut à la mise en marche et concourra avec la poussée axiale du rotor du compresseur pour soulever l'arbre et ses rotors à la position de marche normale. Lors que, en cours de marche, le rotor du moteur viendra à se trouver décalé vers le haut, l'attraction magné tique axiale changera de sens.
Il suffira donc de don ner à la poussée axiale en marche du compresseur une valeur convenable, en choisissant le diamètre de la virole 7, pour obtenir une position d'équilibre sta ble dans laquelle le rotor du moteur se trouve centré suffisamment correctement par rapport à son stator.
Le centrage de l'arbre à l'arrêt et en période de démarrage est obtenu par un dispositif de guidage longitudinal dont l'arbre se dégage lorsqu'il est sou levé en position de marche. Dans la forme d'exécu tion représentée, ce dispositif est constitué, d'une part, à l'extrémité inférieure de l'arbre par le palier de butée 14 qui comporte à cette fin un rebord for mant une cuvette, d'une profondeur telle que l'arbre s'en dégage lorsqu'il est soulevé à sa position de marche.
Un chanfrein à cette extrémité de l'arbre permet une entrée correcte dans cette cuvette.
Un second guide longitudinal est situé à la partie supérieure de l'arbre. Une pièce 15 de faible épais seur montée à l'extrémité du carter cylindrique com porte des ouvertures mettant ce carter en commu nication avec l'aspiration du compresseur et une ouverture centrale du diamètre de l'arbre dans la quelle est guidé celui-ci.
Une rainure annulaire 16 est ménagée autour de l'arbre sous la pièce 15 avec un décalage tel que, lorsque l'arbre est soulevé à sa position de marche, la rainure vienne en face de la pièce 15.
Il n'y aura donc en marche normale aucun con tact mécanique de l'arbre avec la pièce 15 ni avec le palier de butée 14. Il en résulte que le fonction nement du guide 15 et de la butée 14 peut avoir lieu à sec. En marche normale, le palier de butée 14 ne servira que de fin de course avec une vis de fin de course 22 à la partie supérieure qui est destinée à éviter tout contact accidentel entre le rotor 3 et la volute du compresseur.
Des paliers 12 et 13, destinés uniquement à main tenir le centrage de l'arbre en position de marche, sont montés dans le carter cylindrique de part et d'autre du rotor du moteur électrique. Ces paliers peuvent être d'un type quelconque, par exemple des paliers lisses. Il y aura intérêt que les jeux radiaux de ces paliers soient supérieurs à ceux du guide 15 et de la butée 14, pour qu'il n'y ait pas de frotte ment mécanique en période de démarrage sur les paliers 12 et 13, mais que les frottements aient lieu alors sur le guide 15 et le palier de butée 14.
Cette condition permet d'utiliser des paliers n'ayant à sup porter que des charges beaucoup plus faibles que pendant la période de démarrage. Ces paliers pour ront être avantageusement des paliers à pression de fluide dont la pression de fluide sera fournie par le compresseur.
On a représenté, à titre d'exemple, des paliers dans lesquels des chambres de pression 17 sont mé nagées sur la face interne de leurs coussinets. Ces chambres sont reliées au refoulement du compres seur par des canaux 19 et le retour de l'aspiration du compresseur est assuré par des canaux longitudi naux 18.
On pourrait aussi utiliser des paliers à gaz hydro- dynamiques créant eux-mêmes, en marche normale, la pression nécessaire à leur fonctionnement. Dans un cas comme dans l'autre, il n'existe aucune pres sion à l'arrêt et il est nécessaire, pendant les périodes de démarrage et d'arrêt, de guider l'arbre par un autre moyen, si l'on veut éviter les risques de dété riorations des paliers.
Un tel groupe motocompresseur pouvant être rendu complètement étanche et ne nécessitant pas de graissage, peut être utilisé pour faire circuler un gaz toxique ou radioactif. Dans le cas où le gaz est éga lement corrosif et susceptible d'attaquer les tôles magnétiques et les bobinages du moteur électrique, un chemisage adéquat 21 est prévu sur le rotor et sur le stator.
Le chemisage représenté est constitué de che mises métalliques soudées, mais on pourrait utiliser un revêtement ancré sur les tôles et les plateaux des flasques du moteur, notamment un revêtement en matière plastique, par exemple en téflon. L'ancrage peut être amélioré en faisant pénétrer ce revêtement dans les fentes d'encoches et en donnant à ces der nières une forme adéquate avec des rainures le long de leurs bords, comme il est représenté sur la fig. 3.
Afin d'éviter toute déformation des chemises, sus ceptibles de provoquer un frottement dans l'entrefer, on peut équilibrer les pressions de part et d'autre de celles-ci.
Enfin, le moteur est, par ailleurs, entouré d'un carter 2,3 pour y faire circuler un fluide de refroi dissement.
D'autres dispositifs de guidage longitudinal pour raient être également utilisés. La variante selon la fig. 4 permet d'avoir des surfaces en contact plus importantes. L'arbre et la pièce fixe traversée par l'arbre comportent des nervures annulaires de même largeur qui sont situées de façon à se trouver en vis- à-vis en période de guidage. Ces nervures sont suffi samment distantes entre elles pour que les nervures de l'arbre puissent venir. se
placer entre les nervures de la pièce fixe en marche normale.
Selon la variante de la fig. 5, l'arbre comporte une portée conique comprise entre deux portées cylindriques de diamètres différents. La pièce fixe formant guide comporte de même une portée conique entre deux portées cylindriques de diamètres diffé rents. Celle de plus grand diamètre devra avoir une longueur suffisamment faible pour que l'arbre puisse s'en dégager lorsqu'il est soulevé en position de mar che.
L'arbre comporte en outre une rainure annulaire qui, en position de marche normale, vient se placer en face de la portée cylindrique du guide de plus faible diamètre, mais cette dernière pourrait être sup primée ainsi que la rainure correspondante.