SYSTEME D'ASPIRATION EFFICACE DES POUSSIERES D'UNE MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE EN ENVIRONNEMENT POLLUE

Domaine de l’invention

La présente invention concerne le domaine des porte-balais et plus particulièrement les porte-balais pour machines électriques tournantes.

Un dispositif porte-balai est un ensemble d’éléments servant à maintenir en place et guider un balai d’une machine électrique tournante, par exemple un moteur ou un générateur.

Arrière-plan technologique

Un balai, habituellement à base de graphite, permet d’assurer la transmission de la puissance électrique entre un élément mobile et un élément fixe.

Le dispositif porte-balai a pour objectif de maintenir le balai en contact avec la surface mobile de la machine électrique tournante, par exemple un collecteur ou une bague, en exerçant sur ce balai une certaine pression. Habituellement, la pression est assurée par l’intermédiaire d’un dispositif élastique tel qu’un ressort. Lors du fonctionnement de la machine électrique, des poussières sont générées du fait du frottement du balai contre l’élément mobile. Ces poussières sont susceptibles de conduire à une dégradation de l’état de surface du collecteur ou de la bague et/ou des coincements mécaniques et/ou des défauts d’isolation électrique. Des systèmes d’aspiration de ces poussières ont ainsi été développés, tel que celui décrit dans le document EP2532078B1 déposé par la demanderesse, lequel comprend un dispositif de guidage agencé de façon à concentrer un flux d’air généré par le système d’aspiration à proximité de l’extrémité de balai en contact avec l’élément rotatif. Ce dispositif de guidage définit une chambre d’aspiration entourant en partie le balai du côté de son extrémité en contact avec l’élément rotatif de la machine. D’autres systèmes d’aspiration injectent de l’air à proximité de l’extrémité du balai. C’est le cas du système d’aspiration décrit dans le document GB1005433A qui comprend d’une part un conduit d’aspiration situé d’un côté du balai, à proximité immédiate de celui-ci, pour aspirer l’air ionisé généré par la rotation de la machine, entraînant avec lui les poussières générées par l’usure des pièces en frottement, et d’autre part un conduit d’admission d’air situé contre le conduit d’aspiration de l’air, d’un côté opposé au balai, pour envoyer de l’air frais en direction de l’extrémité du balai afin de remplacer l’air ionisé. Le document EP3073586A1 décrit un système d’aspiration comprenant une chambre entourant l’extrémité du balai. De l’air est injecté dans cette chambre d’aspiration par deux entrées orientées vers cette chambre afin de décoller les poussières du balai et de les disperser à l’intérieur de la chambre, permettant leur extraction par aspiration via une conduite de sortie. La chambre est positionnée au plus près de la partie rotative de la machine tournante afin de limiter la dispersion des poussières en dehors de la chambre. Le document US2018083511A1 décrit un système d’aspiration et de refroidissement d’une zone de contact entre un balai et une bague de machine électrique. Dans ce système, l’air est soufflé en direction de la bague et du balai via une fente entourant une chambre d’aspiration afin de décoller la poussière de la bague en accélérant la vitesse du fluide et de la diriger vers la chambre d’aspiration. La fente par laquelle l’air est soufflé est donc orientée vers l’ouverture de la chambre d’aspiration et par conséquent vers le logement recevant le balai (ce logement étant entouré par la chambre d’aspiration). Cet air soufflé crée un flux aspirant l’air environnant, améliorant ainsi la récupération des poussières tout en empêchant les particules de se disperser en dehors du système, comme le montre la circulation des flux représentée sur la figure 6 de ce document.

Ces systèmes d’aspiration présentent ainsi l’inconvénient d’aspirer également une partie de l’air environnant le balai. En effet, en raison de leur utilisation à proximité immédiate d’un élément mobile, il n’est pas possible de réaliser une étanchéité mécanique entre les chambres ou conduits d’aspiration de ces systèmes et l’air environnant. En outre, certains systèmes, tel que celui décrit dans le document US2018083511 A1 , aspirent l’air environnant pour fonctionner. Or, cet air environnant peut être chargé en polluants qui peuvent dégrader le système d’aspiration, notamment encrasser les filtres et/ou se déposer sur les surfaces avec les poussières jusqu’à provoquer le colmatage du système. Ainsi, lorsque l’air environnant est pollué, et en particulier par des polluants huileux ou de l’eau présents sous forme vaporisée ou dispersée, ou encore des particules générées dans l’environnement de la machine (par exemple lors de la fabrication de ciment ou de papier), les solutions proposées pour une évacuation efficace des poussières sont peu nombreuses. Une solution consiste à isoler le compartiment contenant la surface mobile de la machine tournante et le balai, voir la totalité de la machine, au moyen d’un boîtier de protection et d’installer un système d’aspiration de type « push-pull » qui injecte de l’air propre à l’intérieur du compartiment et l’aspire hors de celui-ci. Une autre solution consiste à installer un système d’aspiration de poussières mais avec le risque de colmatage décrit plus haut et de dégradation de la machine, ce qui nécessite un entretien régulier. Enfin, dans certains cas, la seule solution retenue est une maintenance régulière consistant à nettoyer poussières et polluants déposés sur la machine.

On connaît également des systèmes dédiés uniquement au refroidissement tels que ceux décrits dans le document JPS6135561 , dans lesquels de l’air est envoyé via un conduit entourant un support de balai en direction de l’élément rotatif. Ces systèmes ne prévoient pas d’aspiration des poussières générées par le frottement du balai.

Il existe donc un besoin pour un système d’aspiration simple, facile à installer et efficace, même dans les environnements pollués, et qui soit en outre compact.

Description de l’invention

Un premier objet de l’invention concerne un système d’aspiration destiné à aspirer des poussières générées par un balai frottant sur un élément rotatif d’une machine électrique tournante sans aspirer l’air environnant, le système comprenant : un logement traversant s’étendant suivant une direction de guidage et apte à recevoir un balai ou un support de balai selon ladite direction de guidage, une chambre d’aspiration présentant une ouverture destinée à faire face à l’élément rotatif, ladite ouverture s’étendant sur au moins une partie de la périphérie d’une extrémité inférieure du logement destinée à être positionnée en regard de l’élément rotatif, un dispositif d’éjection de gaz comprenant au moins une fente débouchant du côté de l’extrémité inférieure du logement, l’au moins une fente s’étendant autour de l’extrémité inférieure du logement sur au moins une partie de la périphérie de ce dernier et autour d’au moins une partie de l’ouverture de la chambre d’aspiration et l’au moins une fente étant configurée pour diriger un flux de gaz sortant par l’au moins une fente dans une direction éloignée de l’ouverture de la chambre d’aspiration.

Par « direction éloignée de l’ouverture de la chambre d’aspiration », on entend une direction qui s’écarte de l’ouverture de la chambre d’aspiration, autrement dit, qui n’est pas dirigée vers celle-ci. Ainsi, le gaz sortant par l’au moins une fente n’est pas dirigé vers le logement destiné à recevoir le balai mais dans une direction opposée à ce logement. On comprend ainsi que le gaz éjecté avec un débit volumique approprié n’est pas, ou alors de manière négligeable, aspiré par la chambre d’aspiration, contrairement aux configurations des systèmes d’aspiration existants. On comprend également que cette éjection du gaz est obtenue par l’au moins une fente orientée dans une direction qui s’écarte de l’ouverture d’aspiration, notamment orientée dans une direction opposée à cette ouverture. En particulier, une direction médiane de l’au moins une fente, notamment telle que définie plus bas, s’écarte de l’ouverture d’aspiration, notamment est dirigée dans une direction opposée à cette ouverture.

Par l’agencement de la présente invention, il est ainsi possible en éjectant le gaz avec un débit volumique approprié de former un rideau de gaz sur au moins une partie de la périphérie de l’ouverture de la chambre d’aspiration permettant d’isoler celle-ci de la pollution présente dans l’air environnant le système d’aspiration selon l’invention. Il est ainsi possible d’installer le système d’aspiration de l’invention dans un environnement pollué, notamment par des vapeurs d’eau ou huileuses ou encore par des particules générées dans l’environnement de la machine, en limitant, voire supprimant, les risques de colmatage. Cet air environnant peut ainsi être défini comme l’air situé autour du système d’aspiration, à l’exception de l’air situé en regard de l’ouverture de la chambre d’aspiration. Ainsi, lorsque le système d’aspiration est monté sur la machine électrique, cet air environnant n’inclut pas l’air situé entre le système d’aspiration et l’élément rotatif de la machine électrique au niveau de la zone de contact du balai avec l’élément rotatif.

Le logement du système d’aspiration selon l’invention est apte à recevoir un balai ou un support de balai suivant la direction de guidage. L’article « un » doit ici être compris comme signifiant « au moins un ». Dit autrement, le logement du système d’aspiration selon l’invention est apte à recevoir au moins un balai ou au moins un support de balai selon la direction de guidage. Le logement peut notamment être apte à recevoir un, deux ou plusieurs balais, ou un, deux ou plusieurs supports de balai. Ainsi, dans la suite de la description, les expressions « un balai », « le balai », « du balai », « un support de balai », « le support de balai », « du support de balai » doivent être interprétées comme signifiant respectivement « au moins balai », « l’au moins un balai », « de l’au moins un balai », « au moins un support de balai », « l’au moins un support de balai », « de l’au moins un support de balai ». Lorsque le logement est apte à recevoir deux ou plusieurs balais ou supports de balai, chaque balai ou support de balai s’étend suivant ladite direction de guidage. Dans un mode de réalisation particulier, le logement du système d’aspiration selon l’invention est apte à recevoir un seul balai ou un seul support de balai suivant la direction de guidage.

Selon l’invention, le système d’aspiration comprend « un logement ». L’article « un » doit ici être compris comme signifiant « au moins un ». Dit autrement, le système d’aspiration peut comprendre au moins un logement recevant chacun un ou plusieurs balais ou supports de balai. Dans ce cas, les logements peuvent s’étendre selon des directions de guidage distinctes et l’ouverture de la chambre d’aspiration s’étend sur au moins une partie de la périphérie des extrémités inférieures des logements destinées à être positionnées en regard de l’élément rotatif. Dans un mode de réalisation particulier, le système d’aspiration peut comprendre au moins un logement recevant au moins un balai ou support de balai. Dans un autre mode de réalisation particulier, le système d’aspiration peut comprendre un seul logement recevant un seul balai ou support de balai.

Les modes des réalisation particuliers ou non qui viennent d’être décrits peuvent être combinés avec tous les modes de réalisation décrits dans la présente demande.

On notera que le balai ne fait pas partie du système d’aspiration, mais que le logement de ce dernier est destiné à recevoir le balai lors de son utilisation dans une machine électrique tournante. Par ailleurs, bien que le système d’aspiration selon l’invention soit destiné à aspirer des poussières générées par un balai frottant sur un élément rotatif d’une machine électrique tournante, cette aspiration est réalisée par la chambre d’aspiration, le dispositif d’éjection de gaz isolant en partie la chambre d’aspiration de l’air situé autour du système d’aspiration grâce à l’air éjecté par l’au moins une fente orientée dans une direction s’écartant de l’ouverture de la chambre d’aspiration. Ainsi, l’élément rotatif et la machine électrique tournante ne font pas partie du système d’aspiration selon l’invention. En revanche, une machine électrique tournante comprenant au moins un balai frottant sur un élément rotatif, peut être équipée d’au moins un système d’aspiration selon l’invention (un système d’aspiration pour un ou plusieurs balais).

L’au moins une fente, et par conséquent son ouverture, s’étend sur au moins une partie de la périphérie de l’extrémité du logement. L’au moins une fente pourra s’étendre de manière privilégiée d’un côté amont du logement par rapport au sens de rotation de l’élément rotatif lorsque le système d’aspiration est monté sur la machine électrique, et sur les côtés latéraux adjacents du logement. En variante ou en combinaison, l’au moins une fente peut s’étendre sur au moins une partie de la périphérie du logement sur laquelle s’étend l’ouverture de la chambre d’aspiration, autrement dit le long de cette ouverture.

Dans un mode de réalisation préféré, la ou les fentes du dispositif d’éjection de gaz s’étendent sur toute la périphérie de l’extrémité inférieure du logement. La ou les fentes entourent alors entièrement l’ouverture de la chambre d’aspiration, pour une meilleure isolation de celle-ci de l’air environnant. Le logement traversant du système d’aspiration permet un montage et un guidage aisé du balai, soit en positionnant directement le balai à l’intérieur du logement, ce dernier formant alors une partie d’un support de balai, soit en positionnant un support de balai, aussi appelé cage, à l’intérieur du logement. Le logement pourra ainsi présenter une forme complémentaire d’un balai ou d’un support de balai, typiquement une forme parallélépipédique. Le logement peut notamment être formé par des parois qui font partie de la chambre d’aspiration ou qui sont solidarisées à celle-ci.

La direction de guidage du logement peut correspondre à une direction radiale de l’élément rotatif lorsque le système d’aspiration est monté sur la machine électrique tournante, cette direction radiale passant par un point central d’une ouverture inférieure du logement destinée à être positionnée en regard de l’élément rotatif lorsque le système d’aspiration selon l’invention est monté sur la machine électrique. En variante, la direction de guidage peut comprendre une composante radiale (la direction de guidage forme alors un angle avec la direction radiale précédemment définie dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’élément rotatif).

L’ouverture de la chambre d’aspiration peut s’étendre sur toute la périphérie de l’extrémité inférieure du logement ou sur une partie seulement de celle-ci. Notamment, cette ouverture peut s’étendre sur au moins une partie de trois côtés du logement lorsque ce dernier présente une forme parallélépipédique, généralement sur un côté destiné à être positionné en aval du balai par rapport au sens de rotation de l’élément rotatif, et sur les deux côtés latéraux adjacents. L’au moins une fente peut être définie par une surface latérale intérieure et une surface latérale extérieure disposées en regard l’une de l’autre. La largeur de la fente correspond ainsi à la distance séparant ces surfaces latérales intérieure et extérieure.

Avantageusement, afin d’éloigner le gaz sortant par l’au moins une fente de l’ouverture de la chambre d’aspiration et du logement, l’au moins une fente peut être configurée, notamment orientée, de sorte que, sur toute la longueur de l’au moins une fente, dans chaque plan perpendiculaire aux surfaces latérales intérieure et extérieure de l’au moins une fente et parallèle à une direction radiale de l’élément rotatif passant par un point central d’une ouverture inférieure du logement lorsque le système d’aspiration est monté sur la machine électrique, un angle a formé entre une direction parallèle à la direction radiale et une direction médiane de fente est (en valeur absolue) de 0° à 90°-phi, optionnellement de 1 ° à 50°-phi, cette direction médiane de fente étant définie comme une droite médiane de deux segments formés par l’intersection dudit plan avec les surfaces latérales intérieure et extérieure de la fente, phi (cp) désignant un angle inférieur ou égal à l’angle entre la direction parallèle à la direction radiale et la direction médiane de fente, ayant par exemple une valeur de 0° à 25°. Dans un mode de réalisation, l’angle a peut avantageusement être de 1 ° à 45° ou encore de 15° à 45°, avantageusement de 20° à 45°, davantage de préférence de 20° à 40°, ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites, de préférence supérieur ou égal à 1 °, notamment non nul. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, l’angle a peut être d’au moins 5°, avantageusement d’au plus 15°, 20°, 40° ou 45°.

En particulier, là où l’au moins une fente longe la chambre d’aspiration, cet angle phi correspond à l’angle formé entre la direction parallèle à la direction radiale et une surface latérale extérieure définissant la chambre d’aspiration. En général, cet angle phi est nul sur les côtés latéraux de la chambre d’aspiration et non nul sur le côté amont et/ou aval de la chambre d’aspiration.

Dès lors, le long de la chambre d’aspiration, l’au moins une fente est ainsi configurée, notamment orientée, de sorte que, dans chaque plan tel que précédemment défini, l’angle formé entre la surface latérale extérieure de la chambre d’aspiration et la direction médiane de fente soit de 0° à 90°, optionnellement de 1 ° à 50°, en particulier non nul.

En variante ou en combinaison, on pourra définir, dans chaque plan tel que précédemment défini, un premier angle pi formé entre la direction parallèle à la direction radiale et la surface latérale intérieure de l’au moins une fente, et un deuxième angle pe formé entre la direction parallèle à la direction radiale et la surface latérale extérieure de l’au moins une fente, et prévoir que chacun des premier et deuxième angles vaut (en valeur absolue), indépendamment, de 0° à 90°-phi, optionnellement de 0° à 45°-phi, phi (cp) étant inférieur ou égal à chacun des premier et deuxième angles, et vaut par exemple de 0° à 25°. La valeur de chaque angle pi, pe peut être, indépendamment, de 0° à 90°, avantageusement de 1 ° à 45° ou encore de 15° à 45°, avantageusement de 20° à 45°, davantage de préférence de 20° à 40°, ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites, de préférence supérieur ou égal à 1 °, notamment non nul. Chacun des angles pi et pe peut, indépendamment, être de 0° à 90°, avantageusement de 0° à 45°, de préférence de 1 ° à 45°, davantage de préférence de 5° à 30° ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, de préférence non nul. Dans un mode de réalisation particulier, l’angle pi peut être de 5° à 90°, avantageusement de 5° à 45°, de préférence de 5° à 30°, ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, et l’angle 0e est alors de 0° à 90°, avantageusement de 5° à 45°, de préférence de 5° à 30°, ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, de préférence non nul.

Dès lors, le long de la chambre d’aspiration, l’au moins une fente peut ainsi être configurée, notamment orientée, de sorte que, dans chaque plan tel que précédemment défini, l’angle a formé entre la surface latérale extérieure et la direction médiane de fente soit de 0° à 90°, optionnellement de 1 ° à 50°. Dans un mode de réalisation, l’angle a peut avantageusement être de 1 ° à 45° ou encore de 15° à 45°, avantageusement de 20° à 45°, davantage de préférence de 20° à 40°, ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites, de préférence supérieur ou égal à 1 °, notamment non nul. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, l’angle a peut être d’au moins 5°, avantageusement d’au plus 15°, 20°, 40° ou 45°. De manière similaire, les premier et deuxième angles pi, pe précédemment définis peuvent alors être définis non plus par rapport à la direction parallèle à la direction radiale, mais par rapport à la surface latérale extérieure de la chambre d’aspiration, leurs valeurs respectives étant alors telles que mentionnées ci-dessus mais sans y retrancher la valeur de l’angle phi.

De manière générale, la direction médiane Dm d’une fente telle que définie ci- dessus, correspond ainsi à la direction du flux de gaz sortant de la fente.

De manière générale, quel que soit le mode de réalisation de la fente et/ou du système d’aspiration, la direction radiale Ar correspond à une direction du système d’aspiration qui est définie comme une droite perpendiculaire à un plan défini par l’ouverture de la chambre d’aspiration (par exemple un plan contenant au moins deux bords opposés de cette ouverture) et passant par le centre C de cette ouverture. Cette direction du système d’aspiration peut ainsi être confondue avec la direction D1 du logement lorsque l’angle phi est nul ou être inclinée par rapport à celle-ci lorsque l’angle phi est non nul. Lorsque plusieurs logements, par exemple deux logements, avec des directions de guidage distinctes sont prévues cette direction du système d’aspiration est généralement une médiane des directions de guidage des logements. Les différents angles précités peuvent ainsi être définis par rapport à cette direction du système d’aspiration lorsque le système d’aspiration n’est pas monté sur une machine électrique tournante.

L’au moins une fente peut présenter une largeur de 0,1 à 20mm, avantageusement de 0,2 à 5mm voire de 0,2 à 2mm ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites. De telles largeurs peuvent faciliter la formation d’un rideau de gaz avec un débit volumique de gaz approprié. Cette largeur de l’au moins une fente pourra être constante sur toute la longueur de la fente ou varier de manière continue ou non.

Avantageusement, l’au moins une fente peut notamment présenter une largeur variable sur sa longueur et/ou au moins deux fentes distinctes peuvent présenter des largeurs différentes, ce qui peut permettre d’obtenir un débit volumique de gaz sensiblement constant sur toute la longueur de la ou des fentes. Ainsi, une partie de l’au moins une fente la plus proche d’un orifice d’admission de gaz alimentant l’au moins une fente peut être moins large que le reste de l’au moins une fente et/ou qu’une fente adjacente. En variante ou en combinaison, une partie de l’au moins une fente la plus proche d’un orifice d’aspiration de gaz de la chambre d’aspiration peut être plus large que le reste de l’au moins une fente et/ou qu’une fente adjacente.

Le dispositif d’éjection de gaz peut présenter une unique fente ou deux ou plusieurs fentes disposées dans le prolongement l’une de l’autre (bout à bout). Dans ce dernier cas, ceci peut permettre de renforcer la structure du dispositif d’éjection, les séparations entre les fentes servant de points de renfort. Ces séparations sont toutefois de préférence suffisamment courtes pour qu’un gaz sortant par ces fentes forme un rideau de gaz continu ou sensiblement continu le long des fentes malgré la présence de ces séparations. A cet effet, la somme des distances séparant deux fentes adjacentes peut être de 0,1 à 5% de la somme des longueurs des fentes, avantageusement de 0,5 à 1 ,5% ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites.

Avantageusement, le dispositif d’éjection de gaz peut comprendre au moins un orifice d’admission de gaz en communication de fluide avec l’au moins une fente. On pourra notamment raccorder cet orifice d’admission de gaz à un système d’admission de gaz, via une conduite souple ou rigide. Ce système d’admission de gaz peut notamment comprendre une source de gaz (réservoir, réseau ou air environnant) et un dispositif de régulation de la pression ou du débit de gaz injecté dans l’au moins une fente. Ce dispositif de régulation peut comprendre un compresseur, un ventilateur, un réseau pneumatique, une vanne de régulation, ou plusieurs de ces éléments. Le système d’admission peut en outre comprendre un système de filtration du gaz.

Le dispositif d’éjection de gaz peut comprendre une chambre d’admission de gaz reliée fluidiquement à l’au moins une fente et à au moins un orifice d’admission de gaz. Cette chambre d’admission de gaz peut alors servir de réservoir de gaz. Elle peut permettre d’assurer une légère surpression de gaz constamment, facilitant ainsi la régulation du débit volumique de gaz éjecté par la fente. Pour un système d’aspiration compact, la chambre d’admission peut être adjacente à la chambre d’aspiration et s’étendre, au moins en partie, le long d’une paroi latérale extérieure de la chambre d’aspiration et/ou le long d’une paroi supérieure de la chambre d’aspiration.

Typiquement, la chambre d’aspiration peut présenter au moins un orifice d’aspiration de gaz pour le raccordement à un groupe d’aspiration via une conduite souple ou rigide. Un groupe d’aspiration est un dispositif permettant de générer un flux d’aspiration d’air. Ce groupe d’aspiration peut être un groupe d’aspiration du type utilisé dans les salles blanches. Nous ne définirons pas plus avant ce dispositif bien connu de l’homme du métier.

Afin de rendre le système d’aspiration plus compact, on pourra prévoir un unique orifice d’admission de gaz et un unique orifice d’aspiration de gaz relié à la chambre d’aspiration, ces orifices étant préférentiellement situés à des côtés opposés par rapport au logement, ceci en présence d’une chambre d’admission ou non.

Le système d’aspiration selon l’invention peut être réalisé d’une seule pièce ou non.

Le dispositif d’éjection de gaz et la chambre d’aspiration peuvent être des pièces distinctes assemblées l’une à l’autre. Cet assemblage peut résulter d’un emboitement, d’un collage, d’un vissage, rivetage ou autre. La réalisation de pièces distinctes peut notamment permettre d’équiper des systèmes d’aspiration existants avec un dispositif d’éjection de gaz.

Avantageusement, le dispositif d’éjection de gaz peut être formé d’au moins deux parties distinctes assemblées entre elles, une partie définissant une surface latérale extérieure de l’au moins une fente, et optionnellement au moins une partie de la chambre d’admission quand elle est présente, et l’autre partie définissant une surface latérale intérieure de l’au moins une fente, optionnellement la chambre d’aspiration et/ou le reste de la chambre d’admission quand elle est présente. Ceci peut permettre de faciliter la réalisation, et le montage, du dispositif d’éjection de gaz.

Le système d’aspiration selon l’invention peut être réalisé en un matériau antistatique ou en un matériau quelconque recouvert d'un revêtement antistatique. En particulier, il peut être réalisé en un matériau électriquement isolant et résistant à la chaleur générée par le fonctionnement de la machine. Le matériau utilisé est avantageusement un matériau non conducteur et résistant à des températures d’au moins 110°C. Il peut s’agir par exemple d’une résine acétal ou de polyamide. L’invention a également pour objet un procédé d’aspiration de poussières générées par un balai frottant sur un élément rotatif d’une machine électrique tournante sans aspirer l’air environnant au moyen d’un système d’aspiration selon l’invention, dans lequel, au moins pendant l’aspiration de gaz par la chambre d’aspiration, on alimente l’au moins une fente du système d’aspiration avec un débit volumique de gaz suffisant pour former un rideau de gaz isolant l’ouverture de la chambre d’aspiration de l’air environnant.

Typiquement, le gaz alimentant l’au moins une fente est de l’air bien qu’un gaz inerte soit également envisageable (argon, azote). L’air peut alors avoir été préalablement filtré.

L’au moins une fente du système d’aspiration peut être alimentée en gaz par au moins un orifice d’admission de gaz ou par une chambre d’admission de gaz raccordée à au moins un orifice d’admission de gaz, tel que précédemment décrit.

Avantageusement, la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’admission peut être supérieure à la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’aspiration. On pourra notamment choisir cette différence de pression entre les deux chambres suffisamment élevée, notamment supérieure ou égale à une valeur prédéterminée, pour empêcher l’air environnant de traverser le rideau de gaz et d’atteindre l’ouverture de la chambre d’aspiration. L’homme du métier pourra déterminer la différence de pression minimale à appliquer par des essais et/ou des simulations. Typiquement, une différence de pression d’au moins 150mbars, de préférence d’au moins 200mbars, voire d’au moins 250mbars pourra être appliquée, par exemple de 150mbars à 300mbars. Habituellement, la pression de la chambre d’aspiration est négative (dépression), alors que la pression de la chambre d’admission est positive.

En l’absence de chambre d’admission, on pourra appliquer une différence de pression entre le volume intérieur de l’au moins une fente et la chambre d’aspiration.

Avantageusement, on peut aspirer le gaz chargé en poussières contenu dans la chambre d’aspiration au moyen d’un groupe d’aspiration et on utilise au moins une partie, voire la totalité, du gaz ainsi aspiré après son passage dans un système de filtration pour alimenter l’au moins une fente du système d’aspiration. Le gaz aspiré, après l’élimination des poussières qu’il contient, peut ainsi être réutilisé pour former le rideau d’air.

L’invention a également pour objet une machine électrique tournante équipée d’au moins un système d’aspiration selon l’invention, la machine électrique comprenant au moins un balai frottant sur un élément rotatif. En particulier, l’au moins un balai est reçu dans le logement traversant du système d’aspiration suivant la direction de guidage. En particulier, cette dernière correspond à la direction radiale de l’élément rotatif ou est inclinée par rapport à cette dernière de l’angle phi (cp).

Par « machine électrique tournante », on entend tout dispositif comprenant au moins un balai qui va frotter sur un élément rotatif, notamment un moteur à courant continu, un générateur synchrone, un dispositif de mise à la terre pour évacuer des courants de fuite, ou encore un système de transfert de signal ou de puissance.

L’élément rotatif peut être un rotor, un arbre tournant, une bague montée sur un arbre tournant, un collecteur (« commutator » en anglais) ou une bague d’un induit (« slip-ring of a winding » en anglais), ou autre. Classiquement, des balais (« carbon brush » en anglais, cette expression couvrant aussi le cas de balais ne comprenant pas de carbone), ou des brosses (également « fiber brush » en anglais) montés sur une couronne (dite aussi « rocker » en anglais) fixe par l’intermédiaire de porte-balais, et pressés contre l’élément tournant permettent d’assurer le transfert du courant entre cet élément tournant et des câbles raccordés aux balais ou aux brosses, ces câbles étant électriquement raccordés à un élément fixe. L’élément fixe peut être un stator, un bobinage fixe, un équipement fixe raccordé électriquement aux câbles de balais, ou autre.

Description des figures

L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels :

[Fig. 1] La figure 1 représente schématiquement en coupe dans un plan (Ar, At) un système d’aspiration selon un mode de réalisation de l’invention.

[Fig. 2] La figure 2 représente schématiquement le système d’aspiration de la figure 1 en coupe dans un plan (Ar, Aa) perpendiculaire au plan (Ar, At).

[Fig. 3] La figure 3 représente une vue de dessous d’un système d’aspiration (dans un plan (Aa, At)) selon un autre mode de réalisation.

[Fig. 4A] [Fig. 4B] [Fig. 4C] Les figures 4A à 4C représentent des vues en coupe de différentes configurations de fente.

[Fig. 5] La figure 5 est une représente une vue en coupe d’une autre configuration de fente. [Fig. 6] [Fig.7] [Fig. 8] [Fig.9] Les figures 6 à 9 représentent des vues en coupe montrant différentes positions relatives des chambres d’aspiration et d’admission.

[Fig. 10] La figure 10 représente une vue éclatée en perspective d’un système d’aspiration selon un mode de réalisation.

[Fig. 11] [Fig. 12] Les figures 11 et 12 représentent les flux de gaz d’un système d’aspiration selon un mode de réalisation de l’invention.

Par sensiblement parallèle, on entend une direction parallèle ou s’écartant d’au plus ±20°, voire d’au plus ±10° ou d’au plus ±5° d’une direction parallèle.

Système d’aspiration

Les figures 1 -3 représentent un système d’aspiration 10 destiné à aspirer des poussières générées par un balai 1 destiné à frotter sur un élément rotatif 3 d’une machine électrique tournante lorsqu’il est monté sur cette dernière.

L’élément rotatif 3 tourne suivant une direction de rotation représentée par la flèche F1 sur les figures. Dans la présente description, le système d’aspiration étant monté sur la machine électrique tournante, on désigne par « côtés amont et aval », les côtés du système d’aspiration, dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation de l’élément rotatif, par lesquels entre et sort, respectivement, un point fixe de l’élément rotatif lorsque celui-ci tourne. Dans le plan des figures 1 à 3, les côtés amont et aval désignent donc respectivement les côtés du système d’aspiration situés à gauche et à droite du balai 2.

Le balai 1 est ici maintenu par un support de balai 2, généralement appelé cage porte-balai. Le balai 1 et sa cage 2 sont reçus dans un logement traversant 12 du système d’aspiration 10, ce logement traversant 12 s’étendant suivant une direction de guidage D1. Lorsque le système d’aspiration 10 est monté sur une machine tournante, tel que représenté sur les figures 1 et 2, cette direction de guidage D1 peut correspondre à une direction radiale Ar de l’élément rotatif 3 passant par un point central C de l’ouverture inférieure 13 du logement. En position de montage, le balai 1 est en contact avec l’élément rotatif 3 du côté d’une extrémité inférieure 12a du logement. Typiquement, le balai 1 fait saillie hors du logement 12 du côté de l’ouverture inférieure 13 selon la direction de guidage D1 .

Sur les figures, l’axe Ar représente ainsi la direction radiale de l’élément rotatif de la machine tournante dans laquelle est monté le balai passant par le point central C, les axes Aa et At définissent un plan perpendiculaire à l’axe Ar et correspondent à des directions transversales perpendiculaires, l’axe Aa étant parallèle à l’axe de rotation de l’élément rotatif 3.

Dans une variante représentée figure 5, la direction de guidage D1 du balai (correspondant à l’axe Z de la figure 5) est inclinée par rapport à la direction radiale Ar dans le plan (Ar, At) d’un angle phi (cp), notamment vers l’aval par rapport à la rotation de l’élément rotatif 3.

Le système d’aspiration 10 comprend également une chambre d’aspiration 14 présentant une ouverture 15 située en regard de l’élément rotatif 3 en position de montage du système d’aspiration (fig. 1 , 2). Cette ouverture 15 s’étend sur au moins une partie de la périphérie de l’extrémité inférieure 12a du logement. Dans l’exemple représenté sur les figures 1 et 2, l’ouverture 15 s’étend sur tout le pourtour du logement 12. Dans l’exemple de la figure 3, l’ouverture 15, ainsi que la chambre d’aspiration 14, s’étendent d’un côté aval du logement par rapport au sens de rotation de l’élément rotatif 3 (symbolisé par la flèche F1 fig. 3), et sur les deux côtés latéraux adjacents, formant ainsi une forme en U (dans le plan (Aa, At)) ouverte vers l’amont par rapport au sens de rotation de l’élément rotatif 3. L’invention n’est toutefois pas limitée par une forme particulière de la chambre d’aspiration 14 et de l’ouverture 15, lesquelles pourraient présenter non pas des formes parallélépipédiques comme dans l’exemple, mais des formes arrondies (courbes, ovales ou rondes) dans le plan (Aa, At).

Le logement 12 présente ici une forme parallélépipédique correspondant à une forme typique d’un balai ou d’une cage porte-balai. L’invention n’est toutefois pas limitée à une forme particulière du logement pourvu qu’il puisse recevoir un balai ou sa cage, cette forme étant typiquement complémentaire de la forme du balai ou de sa cage. Dans un mode de réalisation non représenté, le logement 12 peut être configuré pour recevoir plus d’un balai ou plus d’une cage porte-balai. Le logement peut alors présenter autant de directions de guidage que de balais, ces directions de guidage étant généralement parallèles entre elles. On peut également prévoir plusieurs logements distincts qui sont alors entourés au moins en partie par l’ouverture de la chambre d’aspiration.

De manière générale, la chambre d’aspiration 14 est définie par au moins une surface latérale extérieure 140 et au moins une surface latérale intérieure 141 , lesquelles font partie respectivement d’une paroi latérale extérieure 142 et d’une paroi latérale intérieure 143. La paroi latérale intérieure 143 est la plus proche du logement 12, la paroi latérale extérieure 142 est la plus éloignée du logement 12. Ces parois latérales 142, 143 s’étendent sensiblement parallèlement à la direction de guidage D1 et sont reliées par une paroi supérieure 144 d’un côté opposé à l’ouverture 15.

La paroi latérale intérieure 143 peut définir le logement 12, tel que visible sur les figures 1 et 2. Comme on peut le voir aussi sur ces figures, la paroi latérale extérieure 142, ici ses côtés amont et aval visibles dans la vue du plan (Ar, At) (figure 2), peut présenter une hauteur, mesurée suivant la direction radiale Ar, plus grande que la hauteur de la paroi latérale intérieure 143, notamment du côté de l’extrémité inférieure 12a du logement, ce qui permet de la positionner au plus près de l’élément rotatif 3. Tel que représenté figure 5, la paroi latérale extérieure 142 (ici son côté aval, visible dans la vue du plan (Ar, At)) peut en outre être inclinée par rapport à la direction radiale Ar de sorte que la surface latérale extérieure 140 forme avec la direction radiale Ar un angle phi (cp). Typiquement, cet angle phi vaut de 0 à 25°. Dans ce cas, la hauteur de la paroi latérale extérieure 142 peut être mesurée dans le plan de la surface latérale extérieure 140 suivant une direction définie par l’intersection du plan (Ar, At) avec cette surface latérale extérieure 140. Cette inclinaison d’un angle cp de la paroi latérale extérieure 140 permet de maintenir l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration et l’orifice de sortie adjacent de la fente à proximité de l’élément rotatif 3, améliorant ainsi l’efficacité du rideau de gaz formé ainsi que l’efficacité d’aspiration des poussières.

De manière générale, la paroi latérale extérieure 142 peut être inclinée et/ou sa hauteur peut être augmentée sur ses côtés amont et/ou aval, afin d’être positionnée au plus près de l’élément rotatif 3 et de suivre sa courbure (voir figures 2 et 5).

La distance séparant l’élément rotatif 3 de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration ou de l’orifice de sortie de la ou des fentes est typiquement de 2mm ou plus, par exemple de 2 à 5mm.

L’invention n’est cependant pas limitée par une forme particulière de la chambre d’aspiration 14 ni de son ouverture 15, pourvu que celles-ci permettent une évacuation des gaz aspirés par l’ouverture 15, notamment via un ou plusieurs orifices d’aspiration. Dans l’exemple représenté figure 3, l’ouverture 15 présente une largeur (correspondant à la distance séparant les surfaces latérales intérieure 141 et extérieure 140 de la chambre d’aspiration 14) qui varie sur la périphérie du logement 12, avec une largeur La côté aval de l’ouverture plus grande du côté de l’orifice d’aspiration16 que la largeur la de l’ouverture 15 sur ses côtés latéraux. Pour une évacuation efficace des poussières, l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration est ainsi plus large du côté de l’éjection des poussières d’usure du balai lorsque l’élément rotatif tourne, i.e. du côté où la quantité de poussières éjectées est la plus importante.

La chambre d’aspiration 14 comporte typiquement au moins un orifice d’aspiration 16, ici un seul, pour le raccordement à un groupe d’aspiration 17 via une conduite souple ou rigide. Ce groupe d’aspiration 17 peut être équipé d’un système de filtration 170. Dans l’exemple, l’orifice d’aspiration 16 est prolongé d’un conduit 16a réalisé d’une pièce avec la chambre d’aspiration 14 (fig. 2). Le ou les orifices d’aspiration 16 sont typiquement situés sur la paroi supérieure 144 de la chambre d’aspiration.

Selon l’invention, le système d’aspiration 10 présente un dispositif d’éjection de gaz 20, généralement de l’air, comprenant au moins une fente 21 débouchant du côté de l’extrémité inférieure 12a du logement et s’étendant autour de l’extrémité inférieure 12a du logement sur au moins une partie de sa périphérie et autour d’au moins une partie de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration, de préférence sur tout le pourtour du logement, tel que représenté figure 3.

Dans l’exemple de la figure 3, une pluralité de fentes 21 a, 21 b, 21 c, 21 d, 21 e, 21 f s’étendent dans le prolongement les unes des autres (bout à bout), sur tout le pourtour de l’extrémité inférieure 12a, séparées les unes des autres par de minces séparations 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f. L’invention n’est pas limitée à un nombre de fentes particulier. Lorsque deux ou plusieurs fentes sont présentes, chaque séparation, ou discontinuité, entre deux fentes peut présenter une longueur de 0,05 à 2mm, avantageusement de 0,1 à 1 ,5 mm. Lorsque plusieurs discontinuités sont présentes, elles peuvent être de même longueur. On pourra notamment définir un pourcentage de discontinuités correspondant au ratio de la longueur totale des discontinuités sur la somme des longueurs de toutes les fentes, qui pourra être de 0,1 % à 5%, avantageusement de 0,5% à 1 ,5% ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites. Ces séparations ou discontinuités peuvent avantageusement être situées à proximité immédiate de l’orifice de sortie des fentes, et s’étendre sur toute la hauteur d’une fente ou sur une partie de cette hauteur (selon la définition donnée plus bas).

Selon l’invention, la ou les fentes sont configurées, notamment orientées, pour diriger un flux de gaz sortant par cette ou ces fentes dans une direction D2 éloignée de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration 14. Ces fentes sont ainsi orientées dans une direction s’écartant de l’ouverture de la chambre d’aspiration 14, autrement dit dans une direction opposée à cette ouverture 15. Par définition, une fente est une ouverture étroite et longue, plus ou moins profonde, autrement dit présentant une hauteur plus ou moins grande. L’utilisation de fente(s) présentant une orientation telle que précédemment décrite par rapport à l’ouverture de la chambre d’aspiration pour éjecter du gaz permet de créer un rideau de gaz (typiquement d’air) le long de la chambre d’aspiration, de préférence sur tout le pourtour du logement 12, permettant d’isoler la chambre d’aspiration 14 de l’air environnant et des polluants qu’il contient. L’orientation des fentes dans une direction éloignée de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration, et donc du logement 12, évite, ou du moins limite, une aspiration par la chambre d’aspiration 14 du gaz éjecté par la ou les fentes. Cet agencement permet de protéger efficacement le système d’aspiration d’une atmosphère environnante polluée, comme le montrent les simulations présentées plus bas dans les exemples.

Typiquement, le dispositif d’éjection de gaz 20 peut comprendre au moins un orifice d’admission de gaz 201 en communication de fluide avec l’au moins une fente 21 pour le raccordement à un système d’admission de gaz 23, via une conduite souple ou rigide. Dans l’exemple, l’orifice d’admission de gaz 201 est prolongé d’un conduit 202. Dans l’exemple, le système d’admission de gaz 23 comprend en outre une source de gaz, ici l’air environnant, un dispositif de régulation de la pression ou du débit de gaz injecté 230 et un système de filtration 231 du gaz injecté. On pourra également prévoir de renvoyer une partie ou la totalité de l’air aspiré par le groupe d’aspiration 17 dans le système d’admission de gaz 23, après passage dans un système de filtration 170 permettant de le débarrasser des poussières, tel que représenté figure 1 . A cet effet, le système de filtration 170 pourra être raccordé par une ou plusieurs conduites appropriées directement au système d’admission de gaz 23 ou aux conduites reliant ce dernier à l’au moins une fente dispositif d’éjection de gaz 20.

Le système d’aspiration 10 selon l’invention peut être réalisé d’une seule pièce, par exemple par impression 3D, ou bien en plusieurs pièces, tel que représenté sur la figure 10. Sur cette figure, le système d’aspiration 10 est formé de trois pièces 101 , 102, 103. La pièce 101 comprend l’orifice d’admission de gaz 201 , le conduit 202 reliant cet orifice à la chambre d’admission de gaz 24 et au moins une partie de la chambre d’admission 24. Le conduit 202 présente ici une forme pyramidale. La portion de la pièce 101 correspondant à la chambre d’admission 24 présente une forme de cadre. La pièce 102 comprend la chambre d’aspiration 14 (et son ouverture 15), l’orifice d’aspiration 16 et le conduit 16a, également de forme pyramidale. En outre, la partie inférieure de la paroi latérale extérieure 142 de la chambre d’aspiration 14 forme la surface latérale intérieure 210 des fentes 21 ou 21 a-21f et une partie de la chambre d’admission 24. La pièce 102 vient s’emboîter à l’intérieur de la pièce 101 , 1a paroi latérale externe 142 de la chambre d’aspiration étant positionnée en appui étanche à l’air contre la paroi latérale intérieure 243 de la chambre d’admission 24.

Enfin, la pièce 103, en forme de cadre, comprend la paroi latérale inférieure 245 de la chambre d’admission et comporte une paroi 104 formant la surface latérale extérieure 211 des fentes 21 ou 21a-21f. La pièce 103 vient ainsi fermer partiellement la chambre d’admission 24 et assurer la fixation des trois pièces, par exemple via des vis de fixation 105 assemblant la pièce 103 à la pièce 101 . En variante, la paroi latérale extérieure 242 de la chambre d’admission 24 de la pièce 101 pourrait former la surface latérale extérieure 211 des fentes 21 ou 21a- 21f. Les pièces 101 et 103 pourraient alors être montées sur des pièces 102 existant déjà. On notera que les pièces 101 et 103 pourraient être solidaires ou former une unique pièce.

On pourra intégrer à la chambre d’aspiration et/ou à la chambre d’admission au moins un capteur de détection d’usure du balai. On positionnera en particulier ce capteur le plus près possible de l’extrémité inférieure du logement ou dans une partie supérieure de celui-ci.

Les figures 1 et 2 montrent les directions des flux circulants lorsque l’élément rotatif 3 de la machine électrique tourne dans la direction de la flèche F1 . Pendant cette aspiration, un flux d’aspiration généré par le groupe d’aspiration 17 et symbolisé par les flèches F2 aspire l’air et les poussières situées à proximité immédiate de l’extrémité du balai frottant sur l’élément rotatif 3 et les évacue via la chambre d’aspiration 14, l’orifice 16 et son conduit 16a. Simultanément, un flux d’air généré par le système d’admission d’air 23 est acheminé jusqu’aux fentes 21 via l’orifice d’admission 201 et son conduit 202 et la chambre d’admission 24. Ces flux d’air sont symbolisés par les flèches F3. Ils sont dirigés dans une direction éloignée de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration 14 et notamment dans le plan (Ar, At) sont davantage déviés vers l’extérieur par la présence de l’élément rotatif 3. Ces flux d’air F3 permettent de dévier les flux d’air de l’environnement (symbolisés par les flèches F4) dans une direction opposée au système d’aspiration 10 protégeant celui-ci des polluants éventuellement présents dans l’environnement. Comme le montrent les exemples présentés ci- après, le rideau d’air ainsi formé permet d’éviter une aspiration de l’air environnant sans être lui-même aspiré.

Système de gestion On pourra en outre prévoir un système de gestion 28 du groupe d’aspiration 17 et du système d’admission de gaz 23 configuré pour contrôler les débits volumiques et/ou les pressions délivrées par le groupe d’aspiration et le système d’admission de gaz.

Ce système de gestion 28 peut comprendre des moyens de calcul et de transmission tels qu’un processeur, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre.

Les moyens de calcul et de transmission peuvent être programmés pour :

- calculer des valeurs de consigne de pression et/ou de débit volumique des flux de gaz aspirés et éjectés, et

- transmettre ces valeurs de consigne à des moyens de réglage correspondants du groupe d’aspiration et du système d’admission.

Ces valeurs de consigne peuvent notamment être calculées afin de maintenir un débit volumique de gaz suffisant pour former un rideau de gaz isolant l’ouverture de la chambre d’aspiration de l’air environnant, avantageusement de maintenir une pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’admission supérieure à la pression de gaz à l’intérieur de la chambre d’aspiration, en particulier avec une différence de pression particulière.

Ces moyens de réglage peuvent être des dispositifs de régulation de la pression ou du débit d’un gaz.

Le système de gestion 28 peut aussi comprendre des moyens de surveillance, notamment automatisés : du groupe d'aspiration 17 et du système d’admission 23, par exemple une détection de colmatage de filtre ou un capteur de pression (vérification qu'il n'y a pas d'écart avec la valeur de consigne), et/ou de la machine électrique tournante, par exemple pour surveiller via des capteurs la température de l'air environnant des éléments rotatifs, l'usure des balais, le courant passant dans les balais, la mise en route ou l'arrêt de la machine.

Le système de gestion 28 peut ainsi être configuré pour piloter la mise en route et l'arrêt du groupe d'aspiration 17 et du système d’admission 23, simultanément ou non (par exemple arrêt du système d'aspiration 15 minutes après l'arrêt de la machine tournante puis arrêt du système d’admission 5 minutes après).

Configurations des fentes Différentes configurations de fente permettent de diriger un flux de gaz sortant d’une fente dans la direction D2 éloignée de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration 14.

On définira par ailleurs un orifice de sortie 212 de fente correspondant à l’orifice par lequel une fente débouche du côté de l’élément rotatif 3 et un orifice d’entrée 213 de fente par lequel le gaz entre à l’intérieur de la fente.

Des exemples de configurations possibles sont décrits en référence aux figures 4A à 4C et 5. Ces modes de réalisation s’appliquent aussi bien à une configuration présentant une unique fente qu’à une configuration présentant deux ou plusieurs fentes. Différentes fentes peuvent présenter des configurations différentes. Notamment, les différents modes de réalisation décrits ci-après peuvent être combinés.

De manière générale, chaque fente 21 est définie par une surface latérale intérieure 210 et une surface latérale extérieure 211 disposées en regard l’une de l’autre. La surface latérale intérieure 210 est la plus proche du logement 12, la surface latérale extérieure 211 est la plus éloignée du logement 12. Sur les figures 4A-4C et 5, la direction Z est parallèle à la surface latérale extérieure 140 de la chambre d’aspiration. Le repère (Z, X) est, sur la figure 5, incliné de l’angle cp par rapport au repère (Ar, At), dans le plan de (Ar, At). Sur les figures 4A-4C, le repère (Z, X) est confondu avec le repère (Ar, At). Dans le plan (Ar, Aa), l’angle phi est généralement nul, autrement dit, sur ses côtés latéraux (sensiblement parallèles à la direction At), la surface latérale extérieure 140 de la chambre d’aspiration est parallèle à la direction radiale Ar (comme représenté figure 1 ).

Les angles a, pi et pe décrits ci-après ainsi que la direction médiane Dm sont définis dans chaque plan perpendiculaire aux surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 et qui est parallèle à la direction radiale Ar passant par le point central C (visible figures 1 -3) de l’ouverture inférieure du logement lorsque le système d’aspiration est monté sur la machine électrique. Les valeurs des angles données sont des valeurs absolues.

On peut alors définir un angle alpha (a), lorsque l’angle phi est nul, comme l’angle formé entre la surface latérale extérieure 140 de la chambre d’aspiration 14 et une direction médiane de fente Dm, définie comme une droite médiane de deux segments formés par l’intersection du plan précédemment défini avec les surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 de la fente. Cette direction médiane Dm correspond, notamment sensiblement, à la deuxième direction D2 dans laquelle le gaz est éjecté en sortie d’une fente. Cette direction médiane correspond ainsi à l’orientation de la fente. On peut également définir, lorsque l’angle phi est nul, des angles bêta i (pi) et bêta e (0e), formés entre la surface latérale extérieure 140 de la chambre d’aspiration et, respectivement, la surface latérale intérieure 210 de fente et la surface latérale extérieure 211 de fente.

L’angle a est ainsi compris entre les angles pi et pe. L’angle a peut être de 0° à 90°, avantageusement de 1 ° à 45° ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites.

Ces angles a, pi et pe peuvent être égaux (surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 de la fente parallèles), tel que représenté figure 4A ou 5. La direction médiane Dm est alors parallèle aux surfaces latérales de la fente. La valeur de l’angle a = pi = pe peut être de 0° à 90°, avantageusement de 1 ° à 45° ou encore de 15° à 45°, avantageusement de 20° à 45°, davantage de préférence de 20° à 40°, ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites, de préférence supérieur ou égal à 1 °, notamment non nul.

Les angles pi et pe peuvent être différents tel que représenté sur les figures 4B et 4C.

Sur la figure 4B, les surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 de la fente convergent vers l’orifice de sortie 212 de la fente, autrement dit, pi > pe. Ceci permet d’augmenter la vitesse d’éjection du gaz à la sortie de la fente (par rapport à la configuration de la figure 4A avec un même débit volumique de gaz et une même largeur de l’orifice de sortie de la fente) et d’améliorer la précision de direction d’éjection du gaz.

Sur la figure 4C, les surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 de la fente divergent vers l’orifice de sortie 212 de la fente, autrement dit, pi < pe. Le gaz est alors éjecté avec une vitesse plus faible (comparativement aux configurations des figures 4A et 4B avec un même débit volumique de gaz et une même largeur de l’orifice de sortie de la fente) mais selon un cône. Ce mode de réalisation peut engendrer des turbulences à l’extérieur de la fente, on pourra alors choisir des valeurs d’angles et de largeur de l’orifice de sortie 212 permettant de limiter ces turbulences, par exemple au moyen de simulations et/ou de tests. A titre d’exemple on pourra choisir pi = 18° et pe = 29°.

Dans tous les cas, pe est d’au plus 90°.

La figure 5 représente une configuration similaire à la figure 4A, dans laquelle la paroi 140 est inclinée d’un angle phi par rapport à la direction radiale. Les angles a, pi et pe sont alors définis par rapport à la direction radiale de l’élément rotatif, l’angle a étant défini entre la direction radiale Ar et la direction médiane Dm, les angles pi et pe étant définis entre la direction radiale Ar et, respectivement, la surface latérale intérieure 210 de fente et la surface latérale extérieure 211 de fente respectivement.

Quelle que soit la configuration (fig.4A-4C, 5), chacun des angles pi et pe peut indifféremment et indépendamment être de 0° à 90°, avantageusement de 0° à 45°, de préférence de 1 ° à 45°, davantage de préférence de 5° à 30° ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, de préférence non nul. Dans un mode de réalisation particulier, l’angle pi peut être de 5° à 90°, avantageusement de 5° à 45°, de préférence de 5° à 30°, ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, et l’angle pe est alors de 0° à 90°, avantageusement de 5° à 45°, de préférence de 5° à 30°, ou dans tout autre intervalle défini par deux de ces limites, de préférence non nul.

Quelle que soit la configuration, en valeur absolue, la différence entre les angles pi et pe vaut de 0° à 90°, avantageusement de 0° à 45° ou de 0° à 30°, davantage de préférence de 0° à 10°, ou est dans tout intervalle défini par deux de ces limites. Ceci peut permettre de maîtriser le guidage et la vitesse de sortie du gaz éjecté afin de limiter la formation de turbulences en sortie de la fente.

Les valeurs des angles a, pi et pe peuvent être telles que décrites ci-dessus en tout point de la longueur d’une fente. Ces angles pourront être constants ou non sur la longueur de la ou des fentes, de préférence constants. Lorsqu’une fente n’est pas adjacente à l’ouverture de la chambre d’aspiration, ces angles peuvent être définis dans le repère (Ar, At) par rapport à une direction parallèle à la direction radiale Ar passant par le point central C de l’ouverture 13 du logement (on retranche alors la valeur de l’angle cp aux valeurs ci-dessus).

La largeur d’une fente, notée If, peut être définie comme la distance séparant ses surfaces latérales intérieure 210 et extérieure 211 au niveau de l’orifice de sortie 212 de la fente (elle est donc mesurée dans un plan perpendiculaire à la direction médiane Dm). Cette largeur If peut être choisie en fonction de la pression de gaz éjectée par la fente et de la vitesse d’éjection du gaz. Sa valeur est typiquement de 0,1 à 20mm, par exemple de 0,2 à 5mm ou dans tout intervalle compris entre deux de ces bornes.

Il peut arriver qu’une partie du gaz éjecté soit aspirée par la chambre d'aspiration, notamment si la distance entre l’orifice de sortie 212 du gaz éjecté et l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration est faible et/ou si la différence de pression entre le volume formé par la chambre d’aspiration et le volume formé par l’au moins une fente est faible. En outre, selon la position de l’orifice d’admission de gaz, le débit de gaz éjecté peut ne pas être suffisamment équilibré sur toute la longueur de la ou des fentes. Afin de limiter ces effets, on pourra, en combinaison ou non avec chacune des valeurs d’angles précitées, prévoir une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:

- une largeur de fente If variable sur toute la longueur de la fente et/ou des largeurs de fentes adjacentes différentes,

- une distance minimale entre l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration et l’orifice de sortie 212 de la fente.

La largeur de fente If peut ainsi varier d’une fente à l’autre lorsque plusieurs fentes sont présentes et/ou sur la longueur d’une ou plusieurs des fentes. Cette variation peut être de 0% à 200% d’une valeur nominale de largeur de fente, avantageusement de 25% à 75%, avantageusement de 40% à 60%, par exemple de 50%. Cette valeur nominale de largeur de fente peut être de 0,1 à 20mm et être choisie par des simulations et/ou des essais Notamment, en référence à la figure 3, la largeur If’ des côtés avals (parallèles à l’axe Aa) des fentes 21 a et 21 f situées à proximité d’un orifice d’admission de gaz en communication fluidique avec l’ensemble des fentes est inférieure à la largeur If” des fentes 21 c et 21 d situées à proximité de l’orifice d’aspiration de gaz. Lorsqu’une fente présente une largeur variable, cette variation de largeur est de préférence progressive sur toute la longueur de la fente.

La largeur de l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration est typiquement de 4 à 20mm. La hauteur H d’une fente, mesurée suivant la direction médiane Dm définie plus haut entre l’orifice de sortie 212 de la fente et son orifice d’entrée 213, peut avantageusement être suffisamment grande afin d’orienter le gaz éjecté suivant une direction d’éjection principale correspondant à la direction D2. A titre d’exemple, pour bien guider l’air, une valeur minimale de hauteur de la fente peut être de 0,5mm, une valeur maximale dépendant de la configuration du système, notamment de la position de la chambre d’admission lorsqu’elle est présente. Dans les modes de réalisation décrits, sur toute sa longueur, une fente s’étend dans la direction Dm suivant une direction rectiligne entre ses orifices d’entrée et de sortie. On pourrait toutefois envisager qu’une fente s’étende suivant une direction légèrement incurvée sur au moins une partie de sa hauteur et qu’elle reste par exemple rectiligne à proximité immédiate de son orifice de sortie 212. Les angles définis plus haut le sont alors par rapport à cette partie rectiligne. Cette zone rectiligne à proximité immédiate de l’orifice de sortie peut s’étendre sur une hauteur d’au moins 0,5mm pour assurer un bon guidage de l’air. La distance minimale entre l’ouverture 15 de la chambre d’aspiration et l’orifice de sortie 212 de la fente, autrement dit entre la surface latérale extérieure 140 de la chambre d’aspiration et la surface latérale intérieure 210 de la fente, au niveau de leur ouverture /orifice de sortie respectivement, peut être déterminée au moyen de simulations. A titre d’exemple, elle pourra être de 0,1 à 10mm, avantageusement de 0,5 à 5mm ou dans tout intervalle défini par deux de ces limites.

Dans les modes de réalisation représentés, l’ouverture de l’au moins une fente et l’ouverture de la chambre d’aspiration sont formées (dans un plan perpendiculaire à la direction radiale Ar) de parties rectilignes parallèles aux côtés du logement et qui s’étendent sur au moins une partie de la périphérie de celui-ci. Cette configuration est simple à mettre en œuvre, on pourrait toutefois envisager des ouvertures formées de parties non rectilignes.

Chambre d’admission

La ou les fentes 21 du dispositif d’éjection de gaz peuvent être reliées directement à l’orifice d’admission de gaz 201. On pourra toutefois avantageusement prévoir une chambre d’admission 24 reliée fluid iquement à l’au moins une fente et à un ou plusieurs orifices d’admission de gaz. Cette chambre d’admission 24 peut être reliée fluidiquement directement à l’orifice d’entrée 213 de la ou des fentes, tel que représenté figures 8 et 9, ou bien être reliée fluidiquement à la ou aux fentes 21 par l’intermédiaire d’un conduit 26 (figures 1 - 7).

Une telle chambre d’admission 24 sert de réservoir, ce qui favorise le maintien d’une légère surpression par rapport à la pression de la chambre d’aspiration 14. Cette surpression peut être obtenue par une forme et une dimension adaptées des orifices d’admission de gaz 201. Cette surpression est représentée symboliquement par les signes « ++ » sur les figures.

Afin de limiter l’encombrement du système d’aspiration et de faciliter son montage, l’orifice d’aspiration 16 pourra être situé du côté opposé à l’orifice d’admission de gaz 201 .

La forme de la chambre d’admission 24 peut être quelconque. Elle peut présenter une section en forme de quadrilatère, par exemple avec des angles arrondis, ou de forme ovale ou autre. Notamment, la forme de la chambre d’admission 24 peut être variable sur la périphérie du logement : les différentes formes des chambres d’admission 24 décrites en référence aux figures peuvent ainsi être combinées. De manière générale, la chambre d’admission 24 est définie par au moins une surface latérale extérieure 240 et au moins une surface latérale intérieure 241 , lesquelles font partie respectivement d’une paroi latérale extérieure 242 et d’une paroi latérale intérieure 243. La paroi latérale intérieure 243 est la plus proche du logement 12, la paroi latérale extérieure 242 est la plus éloignée du logement 12. Ces parois latérales 242, 243 s’étendent sensiblement parallèlement à la direction radiale Ar et sont reliées par une paroi supérieure 244 d’un côté opposé à la fente et une paroi inférieure 245 vient les fermer partiellement en partie inférieure. Dans les exemples des figures 1 à 3, la paroi latérale intérieure 243 est formée par la paroi latérale extérieure 142 de la chambre d’aspiration 14, les parois supérieures 144 et 244 des deux chambres s’étendant dans le prolongement l’une de l’autre (fig. 1 ).

La chambre d’admission 24 peut être positionnée soit latéralement par rapport à la chambre d’aspiration, tel que représenté figures 1 à 3, le conduit 26 peut alors être omis, ou bien être disposée au-dessus de la chambre d’aspiration (du côté opposé à l’ouverture de la chambre d’aspiration), tel que représenté figures 6 et 7, nécessitant la présence du conduit 26. Le conduit 26 et la fente 21 peuvent alors soit s’étendre le long de la paroi latérale extérieure 142 de la chambre d’aspiration, sur toute sa hauteur, tel que représenté figure 6, ou bien être formés dans l’épaisseur de cette paroi latérale extérieure, tel que représenté figure 7. Lorsque la chambre d’admission 24 est positionnée au-dessus de la chambre d’aspiration 14 (suivant la direction radiale Ar), elle peut définir en partie le logement 12, l’autre partie du logement étant défini par la chambre d’aspiration. Les parois latérales intérieures 143 et 243 des deux chambres s’étendent alors dans le prolongement l’une de l’autre, suivant la direction radiale Ar dans l’exemple de la fig. 6.

Dans encore une autre variante représentée figure 8, la chambre d’admission 24 peut être intégrée à la paroi latérale extérieure 142 de la chambre d’aspiration. Le conduit 26 peut alors être présent ou non, tel que représenté.

Dans encore une autre variante représentée figure 9, la chambre d’admission 24 peut être de section ovale ou circulaire et entourer la chambre d’aspiration 14 à la manière d’une chambre à air. Dans ce mode de réalisation, le conduit 26 est absent. Ceci permet de réduire encore davantage l’encombrement du dispositif d’éjection de gaz. La hauteur de la chambre d’admission 24 peut alors être faible. Le conduit 26 raccorde ainsi la chambre d’admission 24 à la ou aux fentes. Il peut présenter une forme quelconque en coupe suivant un plan contenant la direction D1 . Il peut ainsi être rectiligne, de section constante ou non. Exemples

Dans les exemples, l’angle phi précédemment décrit et défini est nul.

Exemple 1

Un système d’aspiration du type de celui représenté figures 3 et 10 peut présenter les dimensions rassemblées dans le tableau 1 (en référence à la figure 3).

[Table 1]

Exemple 2- simulations des flux

Des simulations ont été effectuées sur un système d’aspiration similaire à celui représenté figures 3 et 10 au moyen d’un logiciel développé par la société Ansys®.

Les simulations ont été mises en œuvre avec un système d’aspiration présentant les caractéristiques suivantes :

Balai de section 32mm x 32mm

Hauteur de fente : 2mm

- Fente : pi = 18,43°; pe = 29,05°, a = 23,74°

Fente de largeur constante : 2mm

Dépression dans la chambre d’aspiration : - 50 mbars

Pression dans la chambre d’admission : 100 mbars

Comme le montrent les flux sur les figures 11 et 12, le rideau d’air généré refoule l’air extérieur de sorte que ce dernier n’est pas aspiré. Ainsi, la pollution éventuellement présente dans l’air environnant le système d’aspiration n’est pas aspiré. On note qu’une petite partie du rideau d’air généré est aspirée, mais que cette partie est trop faible pour déstabiliser le rideau d’air et entrainer avec elle l’air environnant et sa pollution.