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"Mutateur à vapeur de métal, avec récipient à vide métallique et cylindrique".
,L'invention se rapporte à un imitateur à vapeur de métal, plus particulièrement à un redresseur à vapeur de mercure, avec un récipient à vide, métallique et cylindrique et avec une cathode liquide disposée dans un récipient isolant parti-
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culier ("cave cathodique") Il est connu qu'on peut prévoir dans des redresseurs à
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vapeur de mercure avec un récipientà vide métallique et cylindrique une cuve isolante particulière (cuve cathodique)
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constituce pur exemple en lue matière céramique (par exemple de le porcelaine, du silicate de magnésium,) ou en quartz, verre, etc.
L'exécution de l'amenée de courant au mercure se trouvant
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0'111S le récipient particulier, présente des di-:ficu7¯t:s cola- tructives, dans le cas de telsrécipients de redresseurs.
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Jes s.i-=- lCultc:S surgissent particulièrement dans les cas où les récipients travaillent continuellement, séparément de la pompe à vide.
Si, par exemple, l'amenée du. courant au mercure dans la
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ClJ.ï!a catnoèJiC2.lJ.e a partir du couvercle c1u rciy.;iel,.t, a lieu. au. moyen :1-' u-l conducteur traversant ce récipient dans le sens axial, la réalisation du support de ce conduct8L1r présente des difficu-ltés constrii.ctjveso En outre, ce long conducteur, dont sa plus grande partie se trouve à l'intérieur de l'arc, est soumis pendant le travail du redresseur, à une dilatation thermique relativement considérable.,Cette grande dilatation nécessite de prévoir une assez grande quantité de liquide cathodique, si l'on veut être sûr que, pendant le travail du
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redresseur,
l'exbrémité inférieure du conc1uctenr ne tou-clie pas le fond du- récipient cathodiou-e, et qu-e l'extrémité in- férieure du oondu-cteur plonge complètement dans le liquide C2 ï::?01!l.le pendant la mis'3 8n marche.
Un désavantage de cette construction connue consiste en ce que le conducteur d'amenée de courant à la cathode possède une longueur considérable. Pour éviter ce désavantage, le fond de la cuve cathodique peut être muni d'une extension tubulaire traversant le fond du récipient métallique et à
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travers laquelle le conducteur de courant est relié au liquide cathodique depuis le bas. Ceci nécessite une tra- versée étanche à un vide élevé, c'est-à-dire un joint soudé dans le fond, ce qui est indésirable, particulièrement dans le cas de grandes cuves cathodiques.
L'objet de la présente invention est de fournir une amenée de courant cathodique réunissant les avantages des dispositions mentionnées. Selon l'invention, le conducteur entouré d'un tube d'isolation et d'amenée de courant, plon- geant dans le liquide cathodique, depuis le haut et en di- rection axiale, est coudé, de préférence à la hauteur du bord supérieur de la cuve cathodique isolante, et amené, en étant isolé, vers l'extérieur à travers la paroi du récipient ou à travers un tube cathodique fixé à la paroi du récipient.
De préférence le conducteur d'amenée de courant est dirigé vers l'extérieur dans un plan radial. elon les conditions constructives, l'endroit où le conducteur d'amenée de courant plonge dans le liquide cathodique, sera déplacé vers le bord de la cuve cathodique.
Le coude du conducteur d'amenée de courant cathodique est choisi, selon l'invention, de telle manière que, en tenant compte des parties constructives (tubes anodiques) se trouvant à l'extérieur du récipient du redresseur, aucune extension additionnelle de la cuve ou du tube cathodique, ne soit nécessaire. Dans une forme d'exécution préférée de l'invention le coude du conducteur d'amenée de courant est de presque 90 . Avec l'amenée de courant selon l'invention, aucune soudure étanche au vide élevé n'est nécessaire sur - la cuve cathodique elle-même. Des soudures étanches métal- céramique ne sont nécessaires qu'aux traversées latérales
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du conducteur à travers la paroi du. récipient ou à travers un tube cathodique fixe à cette paroi.
Ces joints soudés ne sont sollicités que dans un faibledegré par subite de varia-
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tion'3 de température et de te1r.]!r)rgtL1YeS élevées, étant donné qu'ils se trouvent dans des endroits abrités à l'égard de la chaleur cathodique. En outre, le conducteur d'amenée de cou- rant cathodique selon l'invention, peut être fixé de façon surs par des moyens simples, étant donné qu'il ne précente qu'une faible longueur.
La hauteur totale de l'appareil n'a
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pas e. être 3lJ..:sf.lentée 8. cause des moyens nécessaires poux l'introduction et pour le supportdu conducteur d'amenée de courant, contrairement à ce qui est le cas pour la disposition dans laquelle l'amenée de courant s'effectue par le fond du. récipient.
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L' 3]é.enC:'3 de courant cathodique selon l'invention peu-t être employée avec avantage pour des redresseurs mono- et polyphasés, dans lesquels l'amorçage est effectué au moyen
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d' LVS ou. de plu-sienrs électrodes d'amorçage éi i'::'!8rsion, qui sont j.ntr<J0.Lli tes ou moyen d' LU1 tube cathodique fixé latéralement j. la ]:ar,Ji :lU cl pier¯-c cylindrique. Le disposa 1.i18 peut U\7'3',t'Ju2tlG,J. '\11t dre prévu, ,on telle façon qLle les <,ii i"1=es de G l' /\7 :.;T'; '" l:!ù :11 1 ;O1:L1.1Ct:t.lY' d' 8.1.18n, de C.t?1'cll i.
C;trl0:).j.¯Ue et y OpiZf les électrodes d'amorçage . immersion se trouvent :3..;. l.)roJ::i ,ti V8: I;.:,:.t '-.', la même hauteur 8t en opposition,, Jr par- ticulier, je .-::-j0;:it::.t' disant l'objet de l'invention per.t 3-ure employé j 0n dos -.,3'!":'sE3t:.rS polyphasés sans pompe, dans los.-Hol3 l' ;S t;Ce de Ci.:C'¯'xr;2 proprement dit est t ï'ï:3'tJ tl.e'llP.ht cO';Jlèt3f,;811t séparé de l'espace de condensation ("à.CI;l3 de condensation"), la cathode ou la cuve cathodique étant lovée dans un tube cathodique particulier présentant un diamètre
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inf;rieu.r à celui du. dôme de condensation, et dans l3S.?.u.els
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les anodes individuelles sont disposées dans des tubes ano- diqaes se trouvant en dehors de l'espace de condensation et orientés obliquement vers le haut.
Selon l'invention on em- ploiera alors avantageusement l'espace sitaé au-dessous des tubes anodiques et limité par le .tube cathodique, pour les parties du conducteur d'amenée de courant cathodique se trou- vant à l'extérieur du récipient à vide.
Les figures 1,2 et 3 représentent schématiquement et à titre d'exemple non limitatif, deux formes de réalisations du redresseur selon l'invention, à l'aide desquelles le prin- cipe de l'invention,sera exposé avec plus de détails.
(Par raison de clarté les caves de redresseur ne sont indiquées que partiellement dans les figures 1 et 2).
Dans la figo 1 la gaine de protection de la cave de mutateur est désignée par 1, et le tube cathodique soudé à l'extrémité inférieure de la gaine par 2. La cuve cathodique
4, dans laquelle se trouve le liquide cathodique 5, de pré- férence du mercure, est disposée dans le tube cathodique 2 et s'appuie sur les parois et sur le fond de ce tube au moyen de ressorts 3. L'amenée de courant à la cathode 5 est réalisée au moyen du conducteur 6, lequel est coudé en 7, @ ' selon l'invention, et conduit latéralement à l'extérieur à -', travers 1'ouverture 9 du tube cathodique 2. Le coude du conducteur cathodique est de 90 dans la forme de réalisation donnée' à titre d'exemple.
Pour obtenir une charge uniforme de la cathode 5 et une plus grande surface de passage de courant, l'extrémité du conducteur 6 plongeant dans le liquide catho- dique est pourvue d'une électrode 14 en forme de plaque, laquelle se trouve en contact avec le conducteur 6 au moyen d'un joint vissé ou soudé.
La quantité du liquide cathodique
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et la longueur du conducteur 6 sont propor tionnées de telle manière que l'électrode 14, laquelle peut éventuellement aussi présenter une forme annulaire, se trouve complètement dans le liquide cathodique, même pendant le service, c'est- à-dire dans le cas où une partie du liquide cathodique est vaporiséeo Le tube 8 sert d'isolation du conducteur 6 contre l'arc, ce tube étantconstitué, cornue la cuve cathodique 4, par une matière céramique réfractaire, dont la forme s'adapte à celle du conducteur 6. Le tube 8 s'appuie en 15 et en 16 au moyen de ressorts sur le conducteur 6.
Ce tube isolateur plonge par son extrémité inférieure dans le liquide cathodique sur une longueur telle qu'il protège le conducteur 6 contre l'arc, même lorsque le liquide se trouve au niveau, le plus bes.A son autre extrémité le tube 8 est fixé, d'une façon connue et formant un joint étanche à un vide élevé, au. moyen de bagues métalliques 11 et 12 au conducteur 6 et aux bords du- tube métallique 13 fixé 3, l'ouverture 9.
Si le conducteur 6 et le tube isolant 8 sont constitués chacun d'une seule pièce, il est clair que le tube coudé 8 ne peut pas être introduit sur le conducteur coudé 6. Il est donc nécessaire, pour la réalisation d'une telle amenée de courant cathodique, de faire une séparation (en une pièce horizontale et une pièce verticale) du conducteur 6 ou. du tube isolaveur 8 à l'endroit du coude 7.
Dans le cas où le conducteur 6 est divisé en 7, on prend toutes les précau- tions nécessaires pour qu'après le montage des deux parties du conducteur 6 celles-ci soient reliées électriquement d'une façon parfaiteo Le raccord des deux parties du n'on- ducteur 6 est exécuté de telle manière qu'elles ne se des- serrent dans aucun cas par suite des variations de tempéra-
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ture considérable se présentant pendant le service et qu'elles présentent toujours un contact électrique irréprochable entre elles. Un raccord ordinaire au moyen de vis ne suffit pas à ces exigences.
Selon l'invention, un raccord irréproohable des deux parties du conducteur 6 est obtenu au moyen d'un filet co- nique; dans ce but l'extrémité de l'une des parties se trouvant au coude 7 est munie d'un tourillon conique dans lequel est taillé un filet. L'extrémité de l'autre partie se trouvant au coude 7 est munie d'une ouverture conique correspondant au tourillon conique et dans la surface intérieure de laquelle est également taillé un filet (voir aussi la fig. 3).
Etant donné qu'on peut exercer des forces considérables en serrant un filet conique et ceci sans courir le danger de bloquer par grippage les parties démunies de lubrifiant et sèches (ce qui pourrait se produire en cas de filet cylindrique nor- mal), les pièces en prise seront déformées de façon à ce qu'il se produise une grande surface de conta-et et, de ce fait, une petite résistance au passage de courant. Il a été démontré par des essais que de cette façon, un joint pratiquement in- séparable peut être obtenu même à des températures élevées.
. Un joint inséparable des deux parties du conducteur 6 coupé ,en 7 en deux pièces peut aussi être obtenu par une espèce de joint soudé, L'une des pièces, de préférence la plus courte, constituée dans ce but par un tube à paroi épaisse, est in- troduite dans l'autre pièce à l'aide d'un trou borgne et d'une partie saillante correspondante. On laisse# ensuite couler dans la pièce tubulaire du fer liquide porté à très haute au. température par le procédé/"Thermit". En réglant correctement l'épaisseur de la paroi du tube, la quantité et la température
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du fer liquide, il est possible de souder ensemble les deux parties à l'intérieur du tube isolant 8, en un endroit 7 inaccessible depuis l'extérieur.
Au lieu de prévoir le conducteur 6 en deux pièces, on peut naturellement aussi prévoir en deux parties le tube isolant 8 enveloppant ce conducteur. Dans ce cas il est pré- férable que l'endroit de jonction se trouve en dehors de la zone de décharge proprement dite. Ce but peut être atteint comme indiqué schématiquement dans la forme d'exécution selon la fige 2, en exécutant le coude du conducteur 6 et celui du tube isolateur 8 non pas brusquement à angle droit, mais arrondi approximativement selon la forme d'un quart de cercleo Le fractionnement du tube isolant 8 en deux pièces 8' et 8" nécessaire pour la construction de l'amenée de courant catho- dique selon l'invention peut alors être fait en 17, là où le tube 8 passe de sa partie coudée 8' à la partie rectiligne 8".
Cet endroit se trouve en dehors de l'espace cathodique proprement dito Etant donné qu'une liaison mécanique des deux tubes 8' et 8" en céramique n'est pas nécessaire, il suffit que les deux tubes 8' et 8" chevauchent à l'endroit de jonc- tion 170 On choisira de préférence la partie rectiligne 8" du tube isolant de longueur telle qu'elle se termine à la hauteur du bord de la cuve cathodique 4. Les deux tubes 8' et 8" peuvent prendre appui l'un sur l'autre, en 17, par l'intermédiaire de pièces d'espacement 18. En ce qui con- cerne les autres détails, la figo 2 correspond à la forme d'exécution représentée dans la fige 1 et l'on a ohoisi les mêmes signes de référence pour les parties correspon- dantes des deux figures.
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Dans les formes d'exécution représentées par les figures 1 et 2, les parties du conducteur d'amenée de courant catho- dique et du tube isolant se trouvant en dehors de l'espace cathodique proprement dit, ne doivent pas nécessairement être disposées horizontalemento Ces parties peuvent aussi présenter une légère inclinaison. Ainsi on obtient que le mercure qui pourrait éventuellement se condenser à l'inté- rieur du tube isolant 8, est forcé de retourner à la cuve cathodique.
La fig. 3 montre une coupe longitudinale d'un redresseur sans pompe et à cuve en fer, à refroidissement à air, dans lequel l'amenée du courant à la cathode a lieu selon l'inven- tion. Ici la cuve est désignée par 20 et le tube cathodique soudé à la cuve est désigné par 21. On choisit de préférence le diamètre du tube cathodique sensiblement plus petit que celui de la cuve, par exemple égal à la moitié.
Grâce à une telle disposition on créera d'une façon avantageuse de l'espace pour les parties de l'amenée de cou- rant cathodique et de l'électrode d'amorçage se trouvant à l'extérieur du récipient à vide.
Les tubes anodiques 22, dont un seul est représenté au dessin, sont raccordés à la cuve. Eventuellement des tôles spéciales de protection peuvent être disposées devant les ' tabès anodiques ou à la hauteur de ces tubes, à l'extrémité supérieure desquels se trouvent les anodes 23, ce qui fait que l'espace de décharge proprement dit peut être complètement séparé de l'espace de condensation, tant au point de vue spatial que thermiquement. Dans le tube cathodique 21, dont le fond est désigné par 24, se trouve une cuve cathodique 25 fabriquée en matière céramique résistant à une haute tempé- rature et contenant le mercure cathodique 26. L'amenée de
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couxant au mercure cathodique est effectuée au moyen d'un conducteur 27, lequel est protégé contre l'arc, par le tube isolant 28.
Le conducteur 27 et le tube 28 sont coudés au haut de la cuve cathodique. L'angle du coude est choisi inférieur à 90 , de façon à ce que le conducteur 27, respec- tivement le tube 28, soient inclinés vers le haut, pour pouvoir être amenés vers l'extérieur à travers l'ouverture 29 pratiquée dans le tube cathodique. A l'endroit du coude 30 du conducteur 27, il est prévu un joint à vis conique reliant les deux parties du conducteur 27, comme décrit à propos de la fige 1. Les autres détails de l'amenée de cou- rant cathodique correspondent à la forme d'exécution représen- tée par la fig. 2.
A la hauteur, ou approximativement à la hauteur de l'en- droit où le conducteur d'amenée de courant cathodique passe à travers le tube cathodique et vis à vis de cet endroit se trouve la traversée 31 de l'éleàtrode d'amorçage à immersion 32, laquelle est munie d'une commande magnétique connue.
Le dispositif de traversée de cette électrode à travers le tube cathodique correspond, comme on le voit sur le dessin, en principe au dispositif de traversée du conducteur d'amenée de courant cathodique à travers le tube cathodique.
En dessus de l'endroit de raccord des tubes anodiques, lesquels sont coudés immédiatement après l'endroit de raccord, l'anode d'excitation 33 pénètre en traversant la paroi du récipient; on prévoit une ou plusieurs anodes d'excitation selon que cette anode est alimentée par du courant continu ou par du courant alternatif. Les anodes d'excitation peuvent aussi être disposées en dessous des endroits de raccord des tubes anodiques au récipient. La tubulure 34 de la cuve du
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redresseur est raccordée à la paroi supérieure de la cave au moyen d'un tube métallique de raccord spécial.
Le refroidissement de la cuve de redresseur représentée s'effectue de manière à ce que seulement l'espace de conden- sation proprement dit ("dôme de condensation") soit refroidi artificiellement, tandis qu'il n'est pas prévu de refroidisse- ment artificiel pour la cathode, pour les parties inférieures de la cuve et pour les bras anodiques.
Ce nouveau moyen de refroidissement est obtenu selon l'invention en plaçant à l'extérieur du dôme de condensation pourvu!-. d'ailettes de refroidissement 35, une gaine cylindrique lisse 36 en métal (par exemple en tôle de fer) pour le guidage de l'air, cette gaine s'étendant vers le bas jusqu'à l'endroit de raccord des bras anodiques, et étant prolongée en dessus de la cuve au moyen d' un tube 37 de même diamètre et en matière isolante, ce tube portant à son intérieur un ventilateur axial 38 et son moteur d'entraînement 39. L'ait de refroidissement est aspiré en bas près des bras anodiques, circule à l'intérieur du cy- lindre de guidage 36 le long du dôme de condensation pourvu d'ailettes de refroidissement et est refoulé vers le haut.
Avec ce genre de refroidissement, le refroidissement artificiel .' est limité au dôme de condensation seulement. Seule la partie '.de l'énergie perdue dans la cuve du redresseur, qui est li- bérée dans la zone inférieure de la cave sous forme de mercure évapor'é, est soustraite à la surface du dôme de condensation.
Les pertes d'énergie aux anodes et à la surface des bras anodiques, par transformation en chaleur , sont dissipées vers l'extérieur par refroidissement naturel à air par la surface des bras anodiques et des isolateurs des anodes. La haute température produite au voisinage des anodes par rap-
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port à l'air extérieur est désirable en ce sens que par ce fait la densité de vapeur, déterminée par l'endroit le plus froid de l'espace de condensation, est réduite au. voisinage des anodeso Grâce à la densité de vapeur réduite au voisinage des anodes, la charge admissible de la cuve pourra être augmentée.
Le système de refroidissement décrit, dans lequel seul l'espace de condensation proprement dit est/refroidi arti- ficiellement, peut être employé également pour d'autres cuves de mutateurs (avec un autre système d'amenée cathodique).
Ce système de refroidissement peut cependant être appliqué à l'objet de l'invention avec un avantage particulier, parce que la formè particulière d'amenée cathodique à la cuve cathodique ne nécessite pas de joints soudés étanches à un vide élevé et parce que la température de la cathode n'a pas de ce fait à être maintenue basse à cause de la résis- tance plus ou moins grande des points soudés aux températures élevées