Les moteurs antidéflagrants, en tant qu'équipement d'alimentation principal, sont généralement utilisés pour entraîner les pompes, les ventilateurs, les compresseurs et autres machines de transmission.Moteur antidéflagrantLe moteur antidéflagrant de type le plus basique, de par sa structure à enveloppe non étanche, est sensible aux étincelles, arcs électriques, températures extrêmement élevées et autres sources d'inflammation qui peuvent provoquer une explosion lorsque la concentration des principaux gaz inflammables présents dans les mines de charbon atteint un certain seuil. Une conception appropriée vise à garantir que l'enveloppe antidéflagrante du moteur reste intacte et ne se déforme pas, que les flammes ou les gaz chauds s'évacuent par les joints et qu'elle n'enflamme pas les mélanges gazeux explosifs environnants. Cet article, s'appuyant sur les normes nationales et les exigences fondamentales de conception mécanique, aborde les dimensions structurelles, la pression et le refroidissement de ces moteurs, trois aspects essentiels à prendre en compte lors de leur conception.
I. Considérations relatives à la conception dimensionnelle antidéflagrante
(1) Surface de joint plane. Les surfaces de joint planes se trouvent généralement sur le couvercle et le boîtier de raccordement, le bornier et les orifices de sortie, ou encore, dans les convertisseurs de fréquence, au niveau de l'assemblage entre le boîtier du convertisseur et celui du moteur. Sur les moteurs antidéflagrants de grande et moyenne taille, les surfaces de joint planes sont généralement usinées par fraisage, alésage ou rectification. La rugosité nominale Ra est généralement de 3,2 µm et la tolérance de planéité ne doit pas dépasser 0,2 mm. Les exigences de précision de conception sont souvent supérieures aux exigences normatives. La précision d'usinage est légèrement inférieure à la norme nationale, mais reste néanmoins conforme à celle-ci.
(2) Surface de joint cylindrique. La surface de joint cylindrique en cuivre du moteur antidéflagrant peut être utilisée pour la fixation de connecteurs de câbles, de bornes, etc. Si le joint cylindrique comporte une gorge d'étanchéité, la largeur de cette gorge ne doit pas être prise en compte dans le calcul, ni la largeur de la partie qui la sépare. Le moyen le plus économique et fiable de réaliser la surface de joint cylindrique est le tournage. La précision d'usinage des alésages est généralement de niveau 8 ou 7, et celle de l'arbre est améliorée d'un niveau équivalent. La rugosité Ra est généralement de 3,2 µm. Remarque : le jeu de la surface de joint cylindrique antidéflagrante correspond à la différence entre le diamètre de l'alésage et celui de l'arbre.
(3) Surface de joint d'arrêt. Dans la conception des structures de moteurs antidéflagrants, les embouts, les chapeaux d'extrémité de roulement, etc., sont généralement installés à l'aide d'un joint d'arrêt. La surface de joint d'arrêt combine les caractéristiques d'une surface de joint plane et d'une surface de joint cylindrique. Il convient de noter que si l'entrefer de la partie cylindrique d'arrêt présente une largeur excessive ou insuffisante, ou si le chanfrein d'angle correspondant dépasse 1 mm (par exemple, en présence d'un chanfrein), alors seuls la largeur L et la distance l de la surface de joint plane sont prises en compte pour le calcul. En revanche, si la distance l de la surface de joint plane est insuffisante ou si la surface de joint cylindrique présente une discontinuité (chanfrein supérieur à 1 mm ou rainure d'étanchéité, etc.), seule la largeur de la surface de joint cylindrique est prise en compte pour le calcul.
(4) Surface d'assemblage de l'arbre : L'assemblage de l'arbre est une caractéristique inhérente aux moteurs rotatifs. Outre l'arbre moteur et les chapeaux d'extrémité, il est également utilisé dans certains équipements électriques antidéflagrants, notamment pour l'installation de boutons. L'assemblage de l'arbre est un type particulier d'assemblage cylindrique. La différence réside dans le fait que la surface de l'arbre du moteur rotatif, conçue pour résister à l'usure en fonctionnement normal, doit être adaptée à la conception antidéflagrante.
2.moteur antidéflagrantConsidérations relatives à la conception sous pression
La principale différence entre les moteurs antidéflagrants et les moteurs ordinaires réside dans la résistance de leur enveloppe à la pression interne d'une explosion. En cas d'explosion, celle-ci ne doit pas entraîner de déformation permanente ni d'endommagement, et aucun jeu ne doit s'accroître de façon permanente. Le test de pression statique est généralement utilisé : l'enveloppe est remplie d'eau, puis pressurisée à 1 MPa pendant plus de 10 secondes. Si aucune fuite n'est constatée à travers la paroi de l'enveloppe et qu'aucune déformation permanente n'apparaît, le test de surpression est considéré comme réussi.
Les composants sous pression des moteurs antidéflagrants, principalement constitués de l'enveloppe antidéflagrante, des embouts, des brides, etc., doivent être conçus en privilégiant leur résistance et leur assemblage. Selon la structure de l'enveloppe (cylindrique, carrée, etc.), la méthode de calcul diffère. On distingue principalement les calculs théoriques et l'analyse par éléments finis. Les calculs théoriques peinent à déterminer avec précision les contraintes locales, tandis que l'analyse par éléments finis permet, plus rapidement et de manière plus intuitive, d'appréhender l'état des contraintes dans l'ensemble de la structure et d'optimiser la conception, afin d'éviter les explosions dues à la concentration locale des contraintes et à la rupture de l'enveloppe.
Date de publication : 16 juillet 2024