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CONDENSATEURS ELECTRIQUES
La présente invention concerne des oondensateurs électriques et des substances diélectriques destinés à cet usage et en particu- lier des condensateurs dont le diélectrique contient un composé ha- logéné qui tend à se décomposer légèrement pour former un acide 1i- bre; un objet de l'invention est de rendre résistant le diéleotrique à l'action ohimique de tout aoide libéré.
Il a été trouvé que certaines substances halogènes et plus particulièrement certains composés de carbone halogénés en particulier des hydrocarbures halogénés principalement des hydro-carbures cycli- ques halogénés tels que les hydro-oarbures chlorés, le naphtalène chloré et le diphényl chloré, sont des substances convenant très bien pour des diélectriques de oondensateurs. Ordinairement ces sub- stances sont employées pour imprégner des espaces poreux de papier
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par exemple ou textiles et auties sucstances cellulosiques.Les di- électriques résultants possèdent une constante diélectrique élevée, une résistance élevée, une faible perte diélectriquest une stabilité chimique élevée.
Suivant la présente invention, la vie des condensateurs utili- sant ce type de diélectriques peut être considérablement prolongée et la rupture du diélectrique,en particulier lorsque les condensateurs fonctionnent sous des tensions oontinues à des températures élevées, peut être évitée ou reculée. La rupture du diélectrique du condensa- teur paraît être due à une désintégration de la cellulose et l'ins- pection d'un diélectrique en papier imprégné de ce genre après ruptn- re montre qu'il est parsemé de surfaces carbonisées et décomposées.
Bien que l'invention ne soit pas limitée à une théorie du fonctionnement, on croit que la rupture diélectrique est due au fait que les substances diélectriques halogénées telles que le naphtalène chloré et le diphényl chloré bien qu'ils soient considérés ordinaire- ment comme stables,tendent à se décomposer légèrement en particulier sous l'influence d'un champ électrique pour former des traces de com- posés-halogénés principalement des acides hydro-halogénés tels que 1' acide chlorydrique.Le prooessus de la décomposition est auto-oataly- tique en ce sens que les traces d'acide hydro-halogéné formées ten- dent à accélérer la décomposition ultérieure des composés halogénés.
La présence de cet acide hydro-halogène qui agit comme électrolyte décroît la résistance du diéleotrique dans les surfaces où il est oon -centré et, dans le cas d'un diélectrique en papier imprégné,les ao- tions chimique et électrique combinées entraînent la destruction de la cellulose de la substance d'isolement en papier. La présence d'a- cide libre est également gênante parce qu'elle provoque la corrosion des électrodes métalliques. Lorsqu'on emploie des électrodes d'alumi- nium, comme il est fréquemment avantageux, les réactions mettant en jeu des traces d'acide ohlorydrique sont particulièrement gênantes étant donné que l'aluminium forme arec l'acide ohlorydrique ou aveo les autres acides hydro-halogénés un chlorure d'aluminium ou autre halogénure d'aluminium.
Le chlorure est connu comme étant un catalyseur pour la
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destruction de composés organiques halogénés et par suite provoque la forma- tion d'acide chlorydrique supplémentaire-. Les halogénures d'aluminium et les acides hydro-halogénés entraînent la destruction de la cellulose dans le papier support et par suite la rupture du diélectrique,
C'est un des objets de la présenta invention d'augmonter la durée des diélectriques de condensateurs contenant des substances halogénées .
Suivant une caractéristique de la présente invention on construit un condensateur dont le diélectrique tend à se décomposer en acide libre en inoorporant aux diélec- triques une substance stabilisatrice susceptible de réagir avec tout acide libéré pour produire une substance pratiquement inerte n'ayant aucun effet destructeur ' appréciable sur la durée du condensateur et les propriétés électriques du diélectrique .
Plus en détails on réalise suivant une caractéristique de l'in- vention un condensateur électrique dont le diélectrique contient un composé halogène(par exemple du naphtalène chloré ou du diphényl chloré) caractérisé par l'emploi dans le diélectrique d'une substance stabilisatrice susceptible de réagir avec tout acide libéré dans le composé halogène afin de produire une substance pratiquement inerte ayant aucune influence nuisible sur la durée ou les propriétés électriques du diélectrique, De très petites quantités de ces substances seulement sont nécessaires, car si la faible quantité d'acide engendré est neutralisé ou rendu sans effet , l'action aute- catalitique de l'acide est évitée de,.telle sorte que la décomposition d'une substance halogénée est beauooup plus lente ,
Les substances ajoutées peuvent fonctionner soit par un effet chimique ou physique, Ainsi des substances qui neutralisent l'acide ou des substances qui éliminent l'acide par adsorption physique peuvent être utilisées.
Plus spécifiquement suivant l'invention on prévoit un condensateur électrique dont le diélectrique contient une substance qui tend à se décomposer en aoide libre caractérisé par l'incorporation dans le diélectrique d'un composé métallique choisi dans le groupe comprenant le plomb l'argent ou le mercure capable de réagir avec tout acide libéré pour produire une substance pratiquement
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inerte n'ayant pas d'offet nuisible sur la vie et les propriétés électri- , ques du diélectrique , La substnnce qui tend à se décomposer pour former un acide comme explique précédemment est généralement un composé halogène tel que du diphényl chloré ou du naphtalène chloré Divers composés de métaux tels que le plomb , l'argent,
le mercure qui sont susceptibles de réagir avec les acides hydro-halorgénés peuvent être utilisés et ces composés peuvont être ajoutés ou formés dans le diélectrique de toute manière convenable , La Demanderesse a trouvé que la durée des condensateurs est considérablement ac- crue lorsque ces substances sont ajoutées .
Se reportant à une autre caractéristique de l'invention la Demanderesse a trouvé que certaines fibres cellulosiques possèdent une plus grande résistance à l'action des substances diélectriques halogénées que les fibres de lin ou de coton communément utilisées pour la préparation de papier pour diélectriques de condensateurs. Ainsi le papier fait avec la fibre de bois ,comme par les procédés à la soude , au sulfite ou au sulfate a une vie beaucoup plus longue lorsqu'il est imprégné par une substance dié- lectrique halogénée ot employé dans un condensateur que le papier de chiffons similairement traité. Le papier industriel fabriqué par le procédé au sulfate est un papier convenant très bien .
Non seulement les fibres do bois sont par elles-mêmes très résistantes à laction destructrice d'imprégmants halogènes mais cellulosiques ¯ elles exercent également une action protectrice sur d'autres fibres/avec les- quelles elles sont associées,. Ainsi le papier fait par urepulpe de chiffons auquel on a ajouté de la pulpe do bois a une résistance chimique supérieure à celle du simple papier de lin ou de chiffon. En outre une feuille de papier industriel ou autre papier de bois placée contre une feuille de papier de chiffon ou papier de lin dans un condensateur exerce une action protectrice sur le papier de chiffon ou de lin.
La manière dont l'invention peut être appliquée au condensateur sera mieux comprise en se reportant aux dessins associés dans lesquels :
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La figure 1 représente un condensateur du type enroulé ;
La figure 2 représente une vue en coupe des électrodes espacées par un diélectrique contenant une substance diélectrique halogénée et une substance stabilisatrice } et,
Les figures 3 et 11. sont des vues en coupe d'une variante de mise en oeuvre de l'invention.
Les substances que la Demanderesse a trouvé préférables pour con- trebalancer l'action des acides halogènes peuvent être divisées en trois catégories; les sels d'acidesfaibles avec des bases plus fortes , substances qui agissent comme neutraliseurs des acides hydro-halogénés et des substances organiques de structures quinoïde.
La première oatégorie consiste en des sels d'acide faible avec des bases fortes . Ces composés agissent par réaction avec les acides halogénés pour former un halogénure de la base libérant l'acide faible , deux substances résultantes qui sont pratiquement inertes , Cependant étant donné que les substances formées agissent comme électrolyte il est désirable que la quantité de selsajoutés soit maintenue inférieure à environ 2% de façon générale pour éviter une diminution des Qualités électriques du condensa- teur , De préférence la quantité des sels ajoutés varie entre 0,2% et environ 2% , Les sels neutralisants sont de préférence des sels de métaux alcalins tels que du sodium,,potassium , lithium , calcium ,
magnésium ou strontium avec des acides faibles organiques ou inorganiques tels que de l'acide borique., de l'acide carbonique , de l'acide oxalique ou l'acide acétique ou avec les @ substances acides organiques faiblement ionisables contenues dans la @ la gomme arabique , la gomme de cerisier ou autres gommes' hydro-carbonées , ou avec des dérivés d'acides d'hydro-carure tels que par exemple les acides gluconiquesou uroniques.
Les hydro-carbures qui contiennent des atomes d'hydrogène de nature très faiblement acide du fait qu'ils sont remplacés par les bases métalliques par réaction avec les oxydes hydratés de ces métaux,peuvent aussi être employés sous la forme décomposés avec ces métaux de base . Etant donné que les peptines , gommes et hydro-carbures sont
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les substances les moins ionisables connues on proférera les sels de ces substances . Pour des raisons d'économie les composas métalliques aved gommearabique , en particulier les composés de calcium et de gomme ara- bique sont préférables .
Les gommes commerciales et les pectines dispo- nibles sur le marché contiennent généralement de petites quantités de constituants métalliques principalement du calcium et du magnésium en ,combinaison organique avec leurs constituants acides. Cependant elles sont de préférence enrichies de ces composés métalliques avant d'être ajoutées au diélectrique . Elles devraient contenir au moins environ 1% de consti- tuants métalliques et de préférence environ 3% ou plus , Bien que en géné- ral les sels d'un acide faible avec une base forte ne doivent pas être ajoutés au diélectrique en quantité supérieure à 2% cependant, lorsqu'un composé d'une base avec une pectine , une gomme ou un hydrate de carbone est utilisé , la substance peut être ajoutée en quantité entre environ 0,2% et environ 5% .
La deuxième classe se compose de matériaux qui sont susceptibles d'agir comme correcteurs des acides hy dro-halogénés en ce qu'ils tendent à ramener ces acides de l'état ionisé. Un type de substances susceptibles d'accomplir ce résultat se compose de substances qui forment des composes insolublas avec les acides halogénés. Des exemples importants sont les composés de plomb,de mercure et d'argent qui forment des halogénures de plomb , d'argent ou de mercure , Ces composés pouvent être des oxydes ou des sels d'acide faible tels que des acides boriques, .carboniques oxalyques , acétiques et les peotines gommes ou hydrates de carbone mentionnés ci-dessus .
De ceux-ci on préférera les sels de plomb , mercure et argent , des pectines hydrates de carbone et gommes
La présence de composés do ces métaux dans le diélectrique est pense-t-on d'éliminer effectivement les traces d'acides hydro-halogénó dé engendrés par la composition dos substances diélectriques halogénés .
Aussi- tôt qu'une trace d'acide hydro-halogénés est engendrée elle réagit avec
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l'un des composas métalliques pour former un composé halogéné insoluble , Etant donné que l'ion-hydrogène de l'acide réagit pour former un composé avec l'élément ou radical originellement combiné avec le métal,il est né- oessaire qu'un tel élément ou radical soit capable de former un composé avec hydrogène qui ne nuise pas à la durée ou aux propriétés électriques du diéleotrique ,
Les composés particulièrement convenables de plomb , argent et mercure sont les oxydes et les sels d'acide faible , Les sels des acides organiques et inorganiques faiblement ionisables tels que l'acide borique carbonique, citrique ou aoétique peuvent être utilisés , Cependant ,
bien plus désirables sont les sels formés avec les très faibles acides organi- ques tels quo ceux contenus dans les pectines ', la gomme arabique , la gomme de cerisier ou d'autres gommes hydro-oarbonées et les dérivés hydro- carbonés acides tels que par exemple les acides gloconiques ou uroniques.
Les gommes ou pestines devraient contenir au moins 1% de plomb , argent ou mercure en poids en combinaison chimique et de préférence 3% ou plus .
Les gommes commerciales ou pectines contiennent de faibles quantités de substances acides partiellement libres et partiellement en combinaison chimique avec des éléments métalliquerincipalement le calcium
C'est et le magnésium. avec ces substances acides que le plomb , l'argent ou le mercure se combinent en remplaçantles autres éléments métalliques ou l'hydrogène des acides, Cependant étant donné que du point de vue pra- tique les gommes commerciales ou pectines peuvent être considérées comme ou sels des acides/impurs sans se référer à leur constituant individuel , les élé- monte métalliques peuvent être considérés comme étant combinés avec les gommes ou pectines telles quelles .
Les hydro-carbures contiennent également des atomes d'hydrogène qui peuvent être considérés comme étant de nature faiblement acide en ce qu'ils peuvent être remplacés par le plomb , l'argent ou le mercure ,
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Les composes de plomb , argent et mercure avec le carbure d'hydrogène peu- vent aussi être employés comme stabilisateurs suivant les caracté- ristiques de la présente invention.
Ces composés m6talliques peuvent être ajoutes au diélectrique de toute manière convenable . Lorsqu'une substance de remplissage poreuse est utilisée, les composés peuvent être imprégnés dans la substance d'es- pacement dans 'son 6tat final , soit sous la forme d'une solution ou d'une suspension ou d'une précipitation dans la substance de remplissage d'un composé insoluble à partir d'une solution d'un sel soluble . Lorsque du papier est employé comme substance de remplissage , le'composés métalli- ques peuvent être mélangés avec la pulpe du papier avant la formation de la feuille de papier .
Ceci est de beaucoup la méthode préférée d'incorporer les composés métalliques dans le papier étant donné qu'ils sont p lus régulièrement répartis à travers toute la feuille et parce que des feuilles de papier formées à l'avance tendent à se désintégrer lors- qu'on les expose pendant un certain temps à l'action d'un liquide pour y incorporer des composés métalliques .
Etant donné qu'il n'est formé que des traces d'acides hydro-halo- génés par la décomposition des substances diélectriques halogénées,il d'inhibiteur est nécessaire d'ajouter seulement une petite quantité De préférence on ajoutera au moins 0,2% d'inhibiteur en poids du diélectrique,, La limite supérieure est fixée seulement par la quantité de composés métalliques qui détruit les propriétés désirables du diélectri- que. Des concentrations d'in@iditeur atteignant 5 à 10% en poids du dié- lectrique peuvent être utilisées.
Comme exemple spécifique de la construction d'un condensateur sui- vant des caractéristiques de la présente invention,on ajoute de l'oxyde de plomb à de la pulpe de papier de lin en quantité suffisante pour obtenir environ 2% d'oxyde dans le papier une fois terminé . Lorsque l'oxyde est uniformément réparti la pulpe est mise en feuille ,séchée et
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callandrée suivant la procédure usuelle de fabrication du papier , Un condensateur est alors construit à la manière habituelle en utilisant le papier comme diélectrique et des feuilles d'aluminium comme électrode.
Le condensateur est alors plongé dans une certaine quantité de naphtalène chloré maintenu à une température quelque peu supérieure à son point de fusion, Lorsque le papier a été complètement imprégné le condensateur est retiré et mis à refroidir .
Les oxydes d'argent , de mercure , l'acétate de plomb , d'ar- gent ou de mercure ou de la gomme arabique contenant environ 5% de plomb argent ou mercure en combinaison organique sont incorporés de manière analogue . Le diphónyl chloré peut être utilisé comme substance d'impré- gnation à la place du naphtalène chloré . D'autres papiers pour con- densateurs tel que le papier de chiffons peuvent être fabriqués et utilisés de la même manière.
A titre d'autres exemples spécifiques de réalisations de la présente invention , on peut projeter une solution d'acétate de plomb sur une feuille de papier de lin après formation à partir de la pulpe, mais juste avant le passage du papier à travers les rouleaux sécheurs Une quantité suffisante de solution est projetée pour produire environ 2% de composé de plomb dans le papier lorsqu'il est terminé , Le papier est alors utilisé pour fabriquer un condensateur ot imprégné de naphtalène chloré comme décrit ci-dessus .
Du formate de plomb , du citrate de plomb d'acétate mercurique et' vent d'aoétate d'argent peu/être incorporés d'une façon analogue au papier en projetant sur la fouille de papier une solution avant séchage ,
Bien que des résultats satisfaisants soient obtenus par l'incorpo- ration de composés de plomb, argent ou mercure en tant que tels composés dans un diélectrique oellulosique comme décrit ci-dessusles constituants métalliques sont de préférence ajoutée 4 une substances cellulosique en formant ce que l'on croît être un composé métallique de l'un des cons- tituants de la cellulose .
Ceci est réalisé par contact entre la substan-
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ce cellulosique et une solution aqueuse de sels de plomb , argent ou mer- cure et lavage ultérieur de la substance pour éliminer les ions solubles .
Une partie du métal est retenue par la cellulose en ce que l'on croît être une combinaison chimique . La Demanderesse a trouvé que les substances cellulosiques telles que le bois le jute , le chanvre , le manille le chanvre véritable , le caroa, les fibres de paille ou d'herbe qui contiennent une quantité relativement grande de cellulose beta et gamma ' par exemple environ 10 à 20% absorbent de plus grandes quantités d'ions métalliques que le font d'autres composes cellulosiques tels que le papier de lin ou de chiffons communément utilisés comme diélectriques¯de conden- sateurs qui se composent principalement de cellulose alpha ( environ 98 ou 99% ou plus) et ne contiennent pas normalement plus de environ 1 à 2% de cellulose bote. et gamma .
On croit que cette plus grande absorption des métaux est due au fait que les ions métalliques se combinent soit exclusivement ou principalement avec les pentosanes ou les polyuronures qui sont associas avoc la cellulose bêta et gamma pour former des composes insolubles .
Lorsque le papier est employé comme diélectrique , soit du papier dans son état normal: , ou de la pulpe de papier dont la feuille est formée peuvent être traités avec la solution saline pour former un composé métallique avec le constituant cellulosique . Comme exemple spécifique d'un tel traitement on fera baigner par exemple la pulpe de papier de lin dans une solution normale de un dixième d'acétate de plomba ensuite on le lave avec de l'eau distillée jusqu'à ce que l'eau de lavage ne présente plus de traces de plomb . La pulpe est alors formée en feuillés séchées et callandrées suivant la procédure habituelle du papier . Le papier est alors imprégné de naphtalène chloré ou de diphényl chlor6 et utilisé pour former un condensateur .
La concentration de la solution de sels de plomb n'est pas de grane de importance et peut varier d'environ de un centième de la solution normale à environ, la saturation. D'autres sels solubles de plomb peuvent
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être utilisés dans ce procédé , tol que du formte de plomb du nitrate ou du citrate de plomb , Dans chaque cas,de la pulpe de papier de chif- fon peut être substituée à la pulpe de papier de lih, à la pulpe de manille, etc..*
Les mêmes pulpes sont traitées avec des solutions normales à un dixième d'acétate d'argent , de nitrate d'argent , d'acétate mercuri- que et de nitrate meróurique, suivant le procédé décrit ci-dessus en combiner relation avec le plomb,lorsque l'on désire la substance cellulosique avec les autres métaux.
Comme autres exemples spécifiques de l'inventions un papier de lin terminé est trempé dans une solution normale à un dixième de nitrate de plomb jusqu'à ce qu'il soit complètement saturé .
Il est alors lavé jusqu'à ce que l'eau de lavage ne montre aucune trace de plomb et passé entre des rouleaux chauffés pour sécher le papier , Le papier traité est alors utilisé pour faire/un condensateur et imprégné de naphtalène chloré .
Le papier de chiffon , le papier industriel , le papier manille ou un papier mixte peut également être traité à l'état fini à la place du papier de lin suivant le procédé qui vient d'être décrit. Les textiles cellulosiques tels que le coton peuvent aussi être traités de cette ma- nière pour être utilisés/comme diélectrique de condensateur , Un autre type de substances susceptible'd'être.utilise consiste en substances adsorption qui agissent par ' . ' ,1 ou par échange de base.
ou par les deux , Ces substances peuvent être des adsorbants purement physiques qui agissent simplement pour adsorber les ions d'hydrogène du diélectrique ou ils peuvent être des substances d'échange de base qui agissent en substituant un élément métallique tels que les métaux de terres alcalines aux ions hydrogènes , Des exemples de ces substances sont le gel de silice , le adsorbant, charbon la bentonite, la terre à foulon, la terre de diatomée, des éditas naturelles ou artificielles ou, minéraux d'échange de base ntaurels ou artificiels ainsi que des résines d'échange de base telles
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que celles connues commo les organolites .
Certaines substances telles que la bentonite , la terre 3 foulon, la terre de diatomée et les zéolites agissent soit comme simples adsorbants ou comme substances d'ó- change de base ou les deux suivant qu'elles contiennent ou non des bases susceptibles d'être échangées . De préférence des substances d'échange de base sont employées dans un état dans lequel elles contiennent des ions métalliques susceptibles d'être échangés . Ainsi la bentonite de calcium est préférable à le bentonite d'hydrogène par exemple . Les substances modératrices sont de préférence employées en quantité allant d'environ du 0,2% en poids/diélectrique à environ 5 à 10% en poids .
La troisième classe consiste en substances organiques possédant la structure quinoide Ces substances sont susceptibles de réagir avec les acides hydro-halogénés pour fournir des produits d'addition. L,s quinones composés préférés sont les quinones tels que la benzo-quinone ,les naphta-/
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et 1 'e:M!'-quinone . LTa nâ -quinone est particulièrement désirable en raison de sa pression de vapeur relativement faible, son absence d'odeur et la pssibitité de l'obtenir commercialement à i'ótatpur pour un prix raisonnable .
Ces substances peuvent être utilisées en concentration 0,1% à environ/ en poids du diélectrique et 3% ou plus en poids , La con- centration préférable est d'environ 0, 5%à environ 1,5% en poids ,
Bien que les substances que la Demanderesse a trouvé des plus désirables pour l'accroissement des diélectriques de condensateus,aient été spécifiquement mentionnées ci-dessus . on doit comprendre que toute substance qui est capable de rendre les acides hydro-halogénés et qui n'a pas d'effet sur le diélectrique peut être employ6e .
Par exemple métaux de les cxydes et hydroxydes alcalins ou de/terres .Alcalines donneront les r6sultats dósirés, bien quo en général il soit indésirable de les em- ployer car se sont eux-mômes des électrolytes et parco qu'ils tendent à
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former des lectrolytes par réaction avoc las acides hydro-halog6ns ,
Les stabilisateurs mentionnés ci-dessus peuvent être ajoutés au diélectrique de toute manière convenable , Par exemple avec une substance
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d'éoartement poreuse telle que du papier , un textile ou autre substance cellulosique, on peut utiliser oomme substance imprégnatrice un solution ou suspension du stabilisateur dans l'eau ou autre substance convenable ,
Lorsque des matériaux tels que les quinones qui sont solubles dans les substances diélectriques halogénés sont utilisés , les deux peuvent être imprégnée dans le papier on même temps sous forme d'une solution de l'un dans l'autre .
Lorsqu'un papier d'espacement est utilisé , le stabilisateur peut être commodément incorporé dans la pulpe de papier avant la forma- tion de la feuille de papier , Ceci est la solution préférable pour incorporer des substances insolubles tels que les oxydes insolubles et les adsorbants. C'est également une méthode désirable d'incorporer les sels solubles étant donné qu'une immersion prolongée du papier fini tend à l'affaiblir et à le désintégrer.
N'importe laquelle de ces méthodes peut être employée pour fabri- quer un condensateur comme par exemple du type représenté dans les dessins La figure 1 montre un condensateur roulé constitué de couches métalli- alternées que tel que de l'aluminium ou une feuille d'étain et de susbstances diélectriques 2, Ce condensateur peut .être préparé par incorporation du stabilisateur désiré dans une feuille de susbtance cellulosique tel que du papier et en plaçant le nombre désiré de feuilles diélectriques 2 entre deux ou plusieurs feuilles métalliques 1. Les couches alternées de diélectriques et d'électrodes métalliques peuvent alors être roulées sous forme de condensateurs représentés sur la figure 1 et plongés dans la substance imprégnatrioe halogénée .
Ce condensateur peut alors être placé dans un carter protecteur ou utilisé autrement comme on le désire, la figure 2 représente une coupe d'un tour du condensateur enroulé termina montrant les électrodes alternées 1 et les couches diélectriques 2. Le diélectrique terminé contient un stabilisateur avec la substance diélectri- que halogénée .
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Comme exemple spécifioue de la construction d'un condensateur par cette méthode plusieurs feuilles de papier à condensateur de lin fin sont plongées dans une solution aqueuse à 1% de gomme arabique conte - nant environ 5% de calcium en combinaison organique . Après que les feuilles ont été complètement saturées elles sont retirées et passées à travers des rouleaux chauffés pour enlever l'excès de solution et sécher le papier . Un condensateur est alors fabriqué à la manière usuel- . le en/utilisant le papier comme diélectrique et les feuilles d'aluminium comme électrodes . Le condensateur est alors plongé dans du naphtalène chloré maintenu à une température quelque peu supérieure à son point de fusion.
Lorsque le papier a été complètement imprègne le condensateur est retiré et mis à refroidir ,
Il est évident que l'imprégnation du papier par la gomme arabique et le séchage subséquent peuvent être réalisés sous forme de procédés continus en faisant passer une feuille continue de papier d'un rouleau au bain d'imprégnation et ensuite sur une série d'autres rouleaux .
Une procédure similaire peut être employée avec une solution d'autres sels stabilisateurs , Par exemple une solution à 3% de glucona- te de calcina peut être employée à la place de solution de gomme ara- bique . Le diph6nyl chloré peut être employé comme imprégnant halog6n6 avec l'un ou l'autre des procédés mentionnas ci-dessus ,
Comme exemples spécifiques d'un autre moyen de préparer ce type, de condensateurs , on peut former un condensateur avec du papier do lin ordinaire et des électrodes d'étain .
Le condensateur peut alors être plongé dans du naphtalène chloré fondu contenant en solution environ
1% d'anthra-quinone . Lorsque le papier est saturé le condensateur peut être retiré et préparé pour 1'emploi à la manière habituelle , chloré le diélectrique contient du naphtalène/avec de l'anthra-quinone comme stabilisateur . D'autres quinoides teque de la benzo-quinone peuvent être utilisés à la place de l'anthra-quinone . La quantité de quinoîdes dissous dans la substance imprégnatrice est de préférence comprise en-
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tre 0,5% et 2%. Les valeurs les plus désirables sont comprises entre 0,5% et 15 D'autres papiers pour condensateurs tels que du papier de chiffon peuvent être utilisés au lieu du papier de lin.
A titre d'autres exemples spécifiques du bentonite de cal- oium peut être ajouté à une pulpe de papier de lin en quantité suffisante pour fournir environ 2% de bentonite dans le papier fini. Lorsque la ben- tonite est uniformément dispersée, la pulpe est mise sous forme de feuil- les séchées et calandrées suivant le processus habituel de fabrication du papier . Le papier est alors utilisé pour fabriquer un condensateur comme décrit ci-dessue et imprégné de naphtalène chloré . En variant il peut être imprégné de diph6nyl chloré .
Des substances solubles similaires tels que la gomme arabi- que contenant environ 5% de calcium en combinaison organique ou du gluco- nate de calcium sont incorporées dans la pulpe en quantité suffisante pour donner 2% de stabilisateurs dans le papier fini. Le papier est ultérieure- ment utilisé de la même manière que le papier contenant de la betonite
Au lieu d'incorporer des substances solubles dans la pulpe avant la formation de la feuille, des substances peuvent être projetées sur la feuille faite avec la pulpe avant séchage.
Ainsi de la gomme arabi- que contenant environ 5% de calcium en combinaison organique, du gluconate de calcium, de l'aoétate de calcium , de l'acétate de magnésium ou substan- ces similaires, peuvent être dissoutes dans l'eau et projetées sur une feuille de papier de lin avant qu'il passe à travers les rouleaux sécheurs, Ces substances sont utilisées en concentration et en quantité suffisante' pour obtenir la concentration désirée dans la feuille terminée , par exemple environ 2% .
Il est entendu que dans la description le terme "réagir"com- prend toute action physique telle que l'adsorption qui tend à enlever les ions hydrogène du diélectrique aussi bien qu'une action purement chimique,
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des ex étendues exemple spécifiques,il est clair qu'elle est susceptible d'applications
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et n'est limitée à aucune théorie de fonctionnement ,
Bien que le papier de pulpe de bois tel que le papier indus- triel soit désirable comme diélectrique du point de vue de sa résistance chimique à la destruction ,il ne possède pas une rigidité diélectrique à la rupture initiale aussi élevée ni un facteur de perte aussi faible que le papier de lin ou de chiffon ,
Par suite le diélectrique contenant des feuilles composé de fibres de bois et de lin mélangées ou contenant papier de deux feuilles une de/lin et l'autre de papier industriel est en général 'plus désirable qu'un papier contenant des fibres de bois seulement . Les diélectriques composés possèdent la rigidité initiale élevée et les faibles facteurs de puissance ou de perte dûs auxfibres de lin et la résistance chimique donnée par les fibres de bois , Deux simples feuilles contenant à la fois des fibres de bois et de lin sont préférables à deux feuilles une de papier de lin et l'autre de papier industriel.
Bien que l'invention ne soit limitée à aucune explication du mode de fonctionnement la Demanderesse croit que la résistance du papier de pulpe de bois sous l'action de substances imprégnatrices halo- génées est dûeau fait que l'un des constituants des fibres contient à l'état decombinaison un métal susceptible de remplacer l'hydrogène dans l'acide hydro-halogéné engendré dans la substance imprégnatrice halogénée . Le constituant avec lequel l'élément métallique est combiné consiste en ce que l'on appelle communément la eelloluse bêta et gamma. En tous cas la Demanderesse a trouvé que la présence de grandes quantités de cellulose beta et gamma dans les fibres du diélectrique augmentent la durée du con- densateur particulièrement lorsqu'il est soumis à des potentiels continus .
Les fibres de bois sont connues pour être riches en cellulose nent bêta et gamma car elles contien par exemple environ de 10 à 20% de ces substances . Dans le procédé de fabrication de pulpe pour la fabrication du papier, les fibres de bois sont soumiss àl'action d'alcalis ou de sels de métaux de terres alcalines particulièrement des sels de calcium et de magnésium. On pense que ces sels réagissent avec la cellulose beta et
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gamma de manière à remplaoer une partie de leurs atomes d'hydrogène par des atomes métalliques tels que la calcium et le magnésium .
Lorsque le papier de pulpe de bois est utilisé comme diélectrique en même temps qu'une substance imprégnatrice halogénée , l'hydrogène ou l'acide hydro-halogéné engendré réagit sur les composés métalliques de la cellulose beta et gamma pour remplacer les atomes métalliques par l'hydrogène engendrant ainsi la substance cellulosique originalle et libérant des atomes métalli- ques qui se combinent avec les ions halogènes de l'acide hydro-halogéné
Ce mécanisme explique la résistance chimique supérieure des fibres de bois par comparaison avec les fibres de lin et de coton qui sont connues pour posséder un faible pourcentage de cellulose beta et gamma .
Ce méca- nisme . explique aussi l'action protectrice des fibres de bois étant donné que si l'acide bhlorydrique est absorbé par les fibres de bois il ne peut plus détériorer dans le diélectrique les autres constituants ou attaquer les électrodes.
Comme il a été exposé ci-dessus les fibres de lin et de coton ont des propriétés électriques supérieures aux fibres de bois ou fibres similaires , bien qu'elles n'aient pas une durée aussi longue lorsqu'elles sont imprégnées de diélectriques halogènes. Les fibres de lin et de coton consistent presque entièrement en cellulose alpha en proportion de 98 à 99% faibles
Elles contiennent par conséquent des quantités relativement de cellulose nt bêta et gamma qui dép[asse/raremennt 1 à 2%/.
Bien que l'emploi de papier contenant des fibres de bois ait été décrit ci-dessus une action protectrice et résistante analogue peut être obtenue en incorporent dans le papier ou en fabriquant le papier avec d'autres substances ayant une proportion de cellulose bata et gamma compa- rable à celle du papier de bois . Des exemples de telles substances sont les fibres de paille ou d'herbe , jute ,chanvre de manille , chanvre véritable et caroa , Les papiers fabriqués avec ces substances présentent une longue durée du diélectrique l'orsqu'ils imprégnés de substances diélec-
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triques halogénés et exercent une action protectrice sur les papiers à for- te proportion de cellulose alpha tels que les paniers de lin et de coton.
De façon similaire les papiers mixtes préparés avec des pulpes mixtes de ces substances et du coton ou lin ont une durée plus longue que les papiers de lin et de coton seulement et une résistance diélectrique à la rupture initiale plus élevée ainsi qu'un facteur de perte plus faible que las papiers composés entièrement de ces substances.
En général de tels papiers mixtes contiennent de préférence environ 25 à 50% de substances cellulosiques à fort pourcentage de cellulose bêta et gamma , le reste se composant de substances à fortes contenances de cel- lulose alpha La proportion préférée est d'environ 30 à 40% de substances à forte proportion de cellulose beta et gamma ou dans un cas de réalisation plus spécifique de 35%. Ces proportions s'entendent lorsque l'on emploie des fibres de bois aussi bien que lorsque l'on utilise les fibres sus- mentionnées ,
Ces moyens dans lesquels l'invention peut être réalisée sous la forme d'un condensateur sont représentés sur les dessins .
La figure 1, à laquelle on s'est déjà référé ci-dessus représente un conden- sateur de papier roulé de construction habituelle constitué par deux électro. des métalliques 1 séparées par des feuilles de diélectriques 2 telles que du papier imprégné de diélectrique halogéné Un tel condensateur peut être préparé en plaçant le nombre désiré de feuilles du. papier décrit ci-dessus entre deux électrodes métalliques et en roulant cet ensemble sous la forme représentée sur la figure 1. Le rouleau peut alors être plongé dans un bain de naphtalène chloré ou de diph6nyl chloré maintenu à une température à laquelle la substance imprégnatrice est à l'état liquide .
Après que le papier est complètement imprégné le rouleau peut être retiré du bain et placé dans un carter de protection ou préparé de toute autre façon pour l'emploi.
La figure 3 représente un exemple spécifique de l'invention dans lequel le diélectrique 2 placé entre les électrodes métalliques 1 se
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compose de plusieurs feuilles de papier de pulpes mixtes de fibres de bois 'et de lin. Un condensateur de ce type peut être préparé en mélangeant une pulpe de lin et de la pulpe industrielle en proportions telles que les fibres de bois constitueront environ 35% du papier fini. La pulpe est alors mise sous forme de feuilles séchées et calandrées suivant le procédé habituel de fabrication du papier . Ces feuilles sont alors intercalées avec dela fouille d'aluminium et roulées sous forma de condensateurs comme décrit ci-dessus .
Le rouleau est alors plongé dans un bain de naphtalène chloré fondu @usqu'à ce que le papier soit complètement imprégné ,
Des condensateurs peuvent être formés de façon similaire avec du papier préparé avec la pulpe de manille et de coton et contenant environ 35% de manille .
Des résultats similaires sont obtenus avec du papier mixte coton et industriel, du papier de lin et de manille , du papier de coton et de jute., du papier de lin et débute du papier de coton et le de paille , du papier de lin et de pail du papier de coton et de chanvre , du papier de lin 3t de chanvre , du papier de coton et de caroa et du papier de lin et de carca, le dernier constituant dans chaque cas com- prenant environ 35% du papier , Le diphényl chloré peut être substitué dans chaque cas du naphtalène chloré .
Un autre exemple spécifique de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4 qui montre une coupe d'un tour de condensateur roulé dans lequel le diélectrique de l'électrode métallique 1 est constitué par une feuille de papier de lin 2a et une feuille de papier industriel 2b, Ce type de condensateur est préparé en pant des feuilles adjacentes de papier de lin et industriel entre des feuilles d'aluminium ou d'étain et en les roulant sous forme de condensateur , Le rouleau est alors plongé dans un bain de naphtalène chloré jusqu'à ce que le papier soit complètement imprégné , Deux ou plusieurs feuilles de papier peuvent être utilisées comme on le désire,les papiers de lin et industriel peuvent être intercalés .
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Des résultats satisfaisants similaires sont obtenus aveo des feuilles alternées de papier de coton et de papier industriel, de papier de lin et du papier de manille, du papier de coton et du papier de manille ou du papier de lin et un autre papier à fort pourcentage de cellulose beta et gamma ou du papier de coton et un autre papier à fort pourcentage de cellulose bêta et gamma, utili- sés suivant le procédé qui vient d'être décrit. Le diphényl ohloré peut être substitué au naphtalène ohloré dans chaque cas.
Bien que la présente invention ait été décrite en relation aveo des exemples de réalisation, il est clair qu'elle n'est en rien limitée aux dits exemples et que ceux-ci sont susoeptibles de nombreuses variantes et modifications sans sortir du domaine de l'invention.
REVENDICATIONS.
1 - condensateur électrique dont le diélectrique contient une matière qui tend à se déoomposer en un acide libre, caractérisé par l'incorporation dans le diéleotrique d'un composé métallique ohoisi dans le groupe comprenant le plomb, l'argent et le mercure, capable de réagir avec de l'acide libéré pour produire une substance pratique -ment inerte n'ayant pas d'effet nuisible sur la vie ou les proprié- tés électriques du diélectrique.
2 - Condensateur électrique dont le diéleotrique contient un composé halogéné (par exemple du naphtalène chloré ou du diphényl chloré), caractérisé par l'incorporation dans le diélectrique d'un composé métallique choisi dans le groupe renfermant le plomb, l'ar- gent et le mercure, capable de réagir aveo un acide quelconque libé pour produire une substance pratiquement inerte n'ayant pas d'effet nuisible sur la vie ou les propriétés électriques du diéleotrique.