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PERFECTIONNEMENTSAUX APPAREILS à DECHARGE ELECTRIQUE-
La présente invention vise des perfectionnements aux appareils de décharge électrique dans une vapeur ou dans un gaz ionisé, ayant pour but de transmettre l'énergie électrique Entre des circuits à courant alternatif et à courant continu, comme les redresseurs à mercure par exemple.
Elle couvre, en permière ligne, un appareil perfectionné du genre visé offrant, comme avantages essentiels, une capacité élevée en charge, un rendement élevé et une parfaite sécurité de fonctionnement* Suivant une par- ticularité importante, l'invention concerne un dispositif de réglage perfection- né pour la température dans la région anodique d'un appareil à arc à mercure* n
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Dans le fonctionnement des appareils à arc à mercure de puissan- ces industrielles, les anodes et les organes voisins doivent 'être maintenus à une température supérieure à la température de condensation de la vapeur de mercure dans l'appareil, pour empêcher la formation, dans la région voisine des anodes, des pressions de vapeur trop élevées qui, sinon,
se produiraient sous l'effet d'une nouvelle vaporisation du mercure condensé au cours clos périodes de repos de l'appareil*
Les moyens de chauffage électrique utilisés jusqu'ici dans ce but présentent comme inconvénients, d'une part, de consommer une quantité d'é- nergie notable et, d'autre part, de n'assurer un réglage approprié de la tempé- rature que pour une petite partie de la région anodique*
Conformément à l'invention, ces inconvénients sont évités par la disposition de moyens perfectionnés pour maintenir les boites anodiques im- mergées dans une masse ayant une température constante maintenue par un fluide approprié- Une autre caractéristique de l'invention consiste dans la disposi- tion de joints perfectionnés assurant l'étanchéité des appareils.
On a jusqu'ici rencontré des difficultés pour établir de tels joints étanches en tous les points, notamment entre les boîtes anodiques et leurs couvercles* Ires appareils connus comportant des bagues, rondelles ou garni-. tures de métal doux, par exemple de l'aluminium, deux rondelles ou garnitures de ce genre étant montées entre les surfaces de scellement coopérantes, ces ba- gues étant maintenues en position par des rainures ménagées dans une des surfa- ces* En fonctionnement, un mouvement relatif des surfaces du joint résultant du chauffage et du refroidissement alternés, entraîne des fuites aux joints* Con- fomé.ément à l'invention, cet inconvénient est évité par la disposition d'une rondelle de matière élastique et douce, par exemple du caoutchouc,
insérée en- tre les bagues métalliques de garniture*
L'invention offre aussi des moyens perfectionnés pour la com- mande et le réglage de la décharge de l'arc, et pour empêcher les retours dans ces appareils- On a rencontré des difficultés dans la commande de la décharge, car l'électrode de commande prévue à cet effet ne donne pas toujours des ré- sultats satisfaisants*
Ces inconvénients sont évités grâce au fait que l'électrode de commanda est montés entre l'anode et une pièce qui fonotionne comme mant de n
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commande auxiliaire et qui est constituée par un écran d'anode traversé par la décharge de l'arc, avant que celle-ci n'atteigne l'électrode de commande ou de réglage-
On a recontré jusqu'ici des difficultés dans l'isolement de l'électrode de commande, notamment dans les appareils à grande puissance,
parce que la pièce isolante de l'électrode de commande est exposée à des températures extrêmement élevées, et qu'il en résulte un revêtement de la surface isolante par des produits de décomposition*
Suivant l'invention, ces difficultés sont évitées grâce aux dis- positions essentielles suivantes :
L'isolateur de l'électrode de commande est monté à l'intérieur du coffret d'énode et éloigné de la pointe de l'anode; l'isolateur est reliénau couvercle du coffret, ce couvercle étant immergé dans le fluide de commande de température; une pièce protectrice est montée entre l'i solateur et l'anode, pour protéger l'isolateur de l'arc.
Au cours du fonctionnement des appareils à arc à mercure, on a également recontré des difficultés dans l'usage des dispositifs de filtrage du mercure; par exemple, des court-circuits sehsont produits sous l'effet de l'ac- cumulation d'impuretés ou de résidus dans des espaces très voisins de la surfait ce active de la cathode à mercure* Suivant l'invention, ces inconvénients sont écartés grâce à la disposition d'un dispositif d'épuration ou crépine servant à retirer les impuretés du mercure, et qui est monté, par rapport à la cathode, de façon que les impuretés et résidus retirés de la vapeur de mercure condensés soient maintenus à unedistance suffisamment éloignée de la surface active de.
la cathode pour empêcher toute formation d'arcs nuisibles*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- tages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnée simplement à titre d' exemple, et dans lesquels :
La Fig. 1 représente en coupe un appareil à arc à mercure con- forme à l'invention*
La Fig.2 en est une coupe transversale partielle.
La Fig.3 est une coupe de détail d'un joint à vide.
La Fig.4 est une vue perspective d'une pièce formant écran d'anode*
Les Fig.5 et 6 enfin, sont des coupes de détail relatives à des @
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variantes du dispositif d'épuration pour la mercure-
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Le redresseur à mercure 10, représenté Fig. 1 et 2, comprend Mf da¯pomïnande¯) pp i m , es parties de la cuve 11 et 12, et il est enveloppé d'un flui e 1 0 o. de à a'n temipôra- 1 ture contenu dans une chemise 14- L'appareil ecmprencl aussi un dtma 15 de re- froidisement de vapeur comportant un coffret 16 entouré par 'on fluide refroi- disseur 17 contenu dans une chemine 18-
Pour constituer d'autres moyens pour le refroidissement de la va- peur, un serpentin 19, à travers lequel le fluide refroidisseur est mis en cir- culation, peut être monté à l'intérieur du dême.
Le fluide 13 est introduit dans la chemise 14 par des ajutages 20, et il en est déchargé par les ajutages 21.
De manière analogue, les ajutages 22 et 23 .constituent respectivement des passa- ges d'admission et de décharge ou refoulement pour le fluide refroidisseur dans la chemise la*
L'appareil comprend une cathode à mercure 24 contenue dans un ré- cipient 25 et plusieurs anodes principales 26, ainsi que des anodes 27 auxiliai- res ou de maintien* On a représenté une seule anode des deux catégories, pour simplifier le dessin*
Le récipient de cathode 25 est relié à la cuve 12 par des boulons isolés 28 et pour l'isoler complètement, une bague isolante 29 est interposée entre 25 et 12.
Le mercure, dans le récipient 25, est séparé de la bague isolan- te 29 par une pièce cylindrique 30 de matière vitreuse ou autre matière isolante appropriée,, Pour maintenir la tache cathodique à l'intérieur de l'aire requise sur la surface du mercure, on a prévu un cylindre de quartz 31 dont le bord in- férieur est immergé dans le mercure*
L'anode 26 est montée sur le couvercle 32 d'un coffret d'anode 33, qui est soudé sur la cuve de redresseur Il. Les coffrets d'anodes sont placés à l'intérieur d'un compartiment 34 séparé, conformément à l'invention,
de la che- mise de refroidissement 14 et de la chemise de refroidissement 18 par des parois calorifuges 35 qui sont munies seulement d'une ou plusieurs petites ouvertures 36 pour la communication avec la chambre 14- Les parties des coffrets d'anodes qui font saillie au-dessus de la cuve 11 sont immergées dans le fluide 13 à tempéra- ture à peu près stationnaire.qui est contenu à l'intérieur du compartiment 34.
Dans ce compartiment séparé, le fluide absorbe la chaleur se dégageant des anodes au cours des périodes de fonctionnement an charge, et emmagasine la chaleur pour
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la restituer pendant les périodes au cours desquelles l'appareil ne marche pas ou marche sous faiblehcharge-
Au cours des périodes de fonctionnement, la masse d'eau ou d'au- tre fluide contenue dans le compartiment 34, s'élève jusqu'à, puis se maintient, une température suffisamment grande pour assurer que les surfaces se trouvant à l'intérieur de la région anodique, et sur lesquelles la vapeur de mercure pourrait se condenser, soient maintenues à une température supérieure à la température de condensation de la vapeur-
Le coffret d'anode 33 est muni d'une bride 37;
la surface supé- rieure de cette bride et la surface 38, du bord inférieur du couvercle 32, cons- tituent des surfaces coopérantes de joint entre lesquelles sont montées des ba- gues métalliques déformables 39; ces bagues reposent dans des rainures 40 ménageas dans la surface inférieure du joint.
Des pièces de serrage 41 et des vis 42 sont prévues pour serrer entre elles les pièces de scellement, et pour aplatir les bagues métalliques pour former un joint- Pour empêcher le desserragge du joint et toute fuite résultante due au glissement de la surface supérieure de scellement 38 sur les bagues aplaties 39 montées dans les rainures 40, on a prévu, confor- mément à l'invention, un moyen supplémentaire de scellement constitué par une pièce de matière élastique, par exemple unerondelle de caeoutchouc 43 montée entre les bagues métalliques 39.
On observe facilement que les deux garnitures métalliques ou ba- gues 39 forment une poche, et lorsque les surfaces de joint 37-38 sont rappro.. chées l'une de l'autre par les vis 43, l'espace compris antre les coffrets métal- liques diminue, de sorte que la rondelle de caoutchouc 43 est comprimée à la fois latéralement et verticalement. Le caoutchouc esthainsi forcé sous les bords des bagues métalliques 39, et il pénètre sur les surfaces de joint 37 et 38 en évi- tant ainsi toute fuite sur ces surfaces*
En outre, au cours de l'opé ration de "cuisson" de l'appareil, par un courant intense, la rondelle de caoutchouc est partiellement vulcanisée sur les surfaces de joint et sur les bagues métalliques,
en constituant ainsi un joint encore plus efficace* Au cours de cette opération de "cuisson", et plus tard au cours de la marche du redresseur, le caoutchouc est protégé de tout dom- mage résultant des températures élevées, du fait que le joint est couvert par le fluide de commande de température contenu dans le compartiment 34.
Les moyens de commande de l'arc dans le redresseur, comprennent
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une électrode de commande 44 munie d'une grille 45 et un écran d'anode 46 compor- tant trois bagues concentriques d'acier ou d'autre matière appropriée.
Il est à observer que, conformément à l'invention, les disposi- tions de l'anode, de l'électrode de commande et de l'écran, sont telles que l'é- lectrode de commande est montée entre l'extrémité 47 de l'anode et l'écran 46- Cette disposition de l'écran dans le trajet de la décharge d'arc joue un rôle ca- pital pour la commande appropriée de l'arc par l'électrode additionnelle et pour le fonctionnement de l'appareil à des pression de vapeur variant dans des propor- tiona si fortes'qu'elles pourraient sinon entraîner l'arrêt de son fonctionnement L'écran 46 est fixé par soudure ou autrement sur le coffret d'anode 33,
dans son extrémité inférieure*
La grille 45 est confectionnée en fil de molybdène ou autre et est montée à l'intérieur d'un cylindre 48 qui peut comprendre une partie infé- rieure 49 en molybdène entourant l'extrémité 47 de l'anodew et une partie supé- rieure 50 en acier*
Pour éviter les inconvénients et les difficultés rencontrées jus- qu'ici et résultant de l'exposition de l'isolement des électrodes de commande à une chaleur intense, l'isolateur 51 est monté, conformément à l'invention, dans la partie supérieure du coffret d'anode et est ainsi éloigné de la zona la plus chaude* Cet Isolateur est monté sur le couvercle 32, par exemple au moyen de vis 52, et la partie supérieure 50 du cylindre est fixée à 1'isolateur* L'électrode de commande 44 comprenant la grille 45 montée à l'intérieur du cylindre 49,
est par conséquent suspendue à l'isolateur 51- Pour la protection plus parfaite de cet isolateur vis-à-vis d'une chaleur excessive de la décharge d'arc, on a prévu un écran protecteur 53 monté sur la couverche 32 et interposé entre l'isolateur Et l'anode*
Un dispositif de séparation et d'enlèvement par décantation, des résidus et déchets, pour le mercure, représenté sur la Fig.2, comporte une auge 54 qui est montée sur la partie 16 de la cuve du dôme 15, au voisinage de son ex- trémité inférieure* La mercure liquide condensé, se dirige de l'auge 54.dans un bac de décantation 65, et de là, par des ouvertures 56, dans un second récipient 57 placé à l'intérieur du bac 55- En sortant du récipient 55, le mercure s'échap- pe par un tuyau de décharge 58.
La tuyau 59 dirige le mercure vers la paroi infé- rieure de l'appareil, d'où le mercure retourne à la cathode* Etant donné que les résidus, débris et impuretés contenues dans le mercure, possèdent toujours une
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densité inférieure à celle du mercure'lui-même, ils sont retenus dans le réci- pient 55, et ils sont empêches de retourner à la cathode*
Dans la variante de réalisation représentée Fig.5, le dispositif séparateur comprend des récipients 60 et 61 constitués par une pièce 62 à sec- tion en V renversé, avec une cloison 63 montée sur la partie inférieure du cof- fret 11.
Le mercure liquide condensé descend le long de la paroi 11, et tombe dans le récipient 60 qui joue le rôle d'une cuve collectrice recueillant tout le mercure* A sa sortie du récipient 60, le mercure traverse des ouvertures 64 ménagées dans la cloison 63 et se dirige dans le récipient 61 d'où le liquide en excès s'écoule par un dispositif de trop-plein formé par des ouvertures 65 ménagées dans la cuve et retourne ainsi à la cathode= les débris ou résidus dé- posés étant retenus dans le récipient 60.
La variante de réalisation du dispositif séparateur, représenté Fig.6, est analogue, par sa construction et son fonotionnement à la variante de la Fig.5; mais dans la Fig.6, les récipients de crépine 66 et 67 sont formés par une pièce formant auge 68 à section en U et une cloison 69 s'étendant vers le bas depuis le coffret 11.
La cloison 69 peut être formée par un prolongement du coffret 11, comme représenté Fig.6- La pièce 68, en forme d'auge, s'étend vers le bas dans l'espace annulaire compris entre le cylindre de quartz 31 et lé cylindre isolant 30, et est montée sur la pièce de coffret 11 par des moyens convenables quelconques*
Etant donné que le dispositif séparateur comprenant l'auge 68 est monté au voisinage du cylindre cathodique 31, le mercure condensé qui descend le long de la paroi inférieure du coffret 11 et* dépasse son bord inférieur, pé- nètre dans le récipient 66, passe au dessous de la cloison 69, pénètre dans le récipient 67,
puis l'excès passe par les ouvertures de trop-plein 70 dans l'es- pace annulaire entre le cylindre de quartz 31 et le cylindre isolant 30.
Les résidus séparés du mercure traversant le dispositif épura- teur sont retenus dans le récipient 66. La paroi intérieur 71 de l'auge 68 s'étend vers le haut sur une hauteur suffisante pour empêcher les résidus dé- posés dans le récipient 66 de venir en contact avec le cylindre de quartz 31.
Il est à observer que, dans toutes les formes de réalisation pré- cédemment décrites, les impuretés, résidus et débris, qui sont'ainsi séparés du mercure, sont empêchés de venir en contact avec une partie quelconque du mercu-
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