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PREPARATION DE CHARBON MICROPHONIQUE.
(ayant fait 1 'objet d'une demande de brevet déposée aux E.U.A le 22 octobre 1949 au nom de C.E.
Mitchell déclaration de la déposante @
La présente invention est relative à la préparation de charbon mi- crophonique, et plus particulièrement à un procédé de stabilisation des carac- téristiques électriques du charbon pendant sa préparation en vue de son emploi dans les transmetteurs téléphoniques.
Les caractéristiques de résistance et de pression du corps de char- bon granulé au moyen duquel un transmetteur téléphonique fonctionne, c'est-à dire transforme les ondes de pression d'air de la voix humaine en impulsions électriques qui peuvent être transmises par fil, de même que d'autres caracté- ristiques opératoires du charbon sont fonction de la nature de la surface des granules, de .même que de la quantité et de l'espèce de gaz adhérant à cette surface. Toutefois, il se fait que cette surface subit une transformation lorsqu'elle est employée dans un transducteur, tel qu'un transmetteur télépho nique.
En ,particulier, on sait que la résistance des granules de charbon croit à la fois avec le temps et l'usage. Cependant, afin de disposer de trans- ducteurs, qui peuvent très efficacement utiliser le charbon., pendant toute la durée de leur vie, il est.avantageux de disposer de granules de charbon présen- tant une résistance stable. En outre, il est avantageux de disposer d'un pro- cédé de stabilisation de leur résistance tel que le charbon possède approxima- tivement toujours la même résistance pendant sa vie utileo
C'est pourquoi, il a été proposé d'user, par abrasion, la surface du charbon, étant donné que le charbon qui n'est primitivement pas usé par a- . brasion le décent en service et développe par conséquent avec le temps une résistance de contact plus élevée.
En produisant une surface usée par abrasion dès l'origine, on réalise un effet stabilisateur en ce sens qu'on résuit le vieillissement du charbon en service et qu'on réduit, dès lors, les variations non désirables de ses caractéristiques électriques, telles que l'augmentation de sa résistance et la diminution de la modulation et du rendement.
Les changements physiques exacts, qui se produisent pendant l'usa- ge du charbon et qu'on désigne généralement par le terme de vieillissment
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ne sont pas entièrement connus. Une des théories est celle de fil' absorption de gaz" qui fait ressortir les variations de la teneur en gaz de la surface.
Une seconde théorie met, par contre, l'accent sur la présence de sphéroïdes submicroscopiques d'hydrocarbure sur la surface, lesquels sphéroïdes ne sont pas complètement réduits même à la température élevée de l'opération finale de grillage et sont écrasés pendant le vieillissement ceci ayant pour résul- tat que l'hydrocarbure dont l'action est plutôt celle d'un isolante s'étend sur la surface et accroît ainsi la résistance. D'autres théories suggèrent l'idée qu'un fragment submicroscopique de charbon serait arraché de la surfa- ce et que les divers effets susmentionnés se combineraient de façon générale.
La présente invention ne dépend, toutefois, pas de la validité de l'une quel- conque de ces théories et dans la description du procédé qui en fait l'objet , il doit être entendu que les expressions "vieillissement" et t'user par abra- sion lorsqu'ils s'appliquent à la surface du charbon, ne doivent pas être interprétées dans le sens que leur attribue l'une quelconque de ces théories, mais selon les révélations et les résultats avantageux connus, qui en décou- lent.
Antérieurement,, il a été proposé de rendre la surface des granules de charbon rugueuse par diverses méthodes, telles que le trempage dans des bains d'acide, la cuisson ou le grillage du charbon, traitements dans lesquels la teneur en hydrogène du charbon était contrôlée. On a pensé que la double opé- ration de grillage, par laquelle le charbon est préalablement grillé à une tem- pérature élevée et ensuite soumis à un grillage final, suffirait à stabiliser le charbon.
Toutefois, bien que l'élévation de la température de l'opération de grillage empêche en fait le vieillissement du charbon, elle abaisse égale- ment considérablement sa caractéristique de modulation; de sorte qu'il existe une température optimum qu'il est souhaitable de ne pas dépasser c'est pour- quoi,, le grillage ou la cuisson seul semble ne pas suffir pour empêcher le vieillissement du charbon en service.
Un des objectifs de la présente invention consiste à stabiliser les caractéristiques électriques du charbon microphonique.
Un autre objectif de l'invention consiste à stabiliser le charbon microphonique par un procédé ne nécessitant pas d'équipement considérable et .ne prenant que peu de temps.
On réalise ces objectifs ainsi que d'autres objectifs de l'inven- tion, en faisant, suivant l'invention, vibrer les granules de charbon dans un espace clos, tout en contrôlant soigneusement la vitesse de circulation du char- bon dans l'espace, ainsi que l'intensité des vibrations.
Suivant une particularité de l'invention, on stabilise le charbon en faisant vibrer les granules de charbon dans un espace clos'.
Suivant une autre particularité de l'invention, la vitesse de cir culation du charbon à travers cet espace et l'intensité des vibrations commu- niquées au charbon sont étroitement contrôlées.
Suivant encore une autre particularité de l'invention, les granules de charbon sont stabilisés en étant soumis à des vibrations rapides dans un espace clos, en atmosphère gazeuse.
La stabilisation s'accomplit encore suivant l'invention, au prix d'une détérioration minimum de la caractéristique de modulation du charbon.
Dans un appareil choisi à titre d'exemple et pouvant être employé pour l'application de ce procédé, le charbon est introduit par un petit tube dans un cylindre plus grand, l'extrémité du tube faisant saillie dans le cylin- dre et étant adjacente au côté intérieur opposé de celui-ci Le cylindre est fixé à une armature'vibrante adjacente à un électro-aimant. On peut contrôler la vitesse de circulation ou de passage du charbon, en réglant l'espace situé entre l'extrémité du petit tube et la paroi intérieure opposée de cylindre, tandis qu'on contrôle l'intensité des vibrations en réglant la tension appli- quée aux enroulements de l'électro-aimant.
On comprendra mieux le procédé faisant l'objet de la présente in-
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vention, ainsi que le mode opératoire de ce procédé et on pourra apprécier les diverses particularités souhaitables de l'invention, au cours de la description détaillée suivante des dessins annexés au. présent mémoire, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif illustra.... tif, pouvant être employé dans la mise en oeuvre du procède faisant l'objet de l'invention;
- la figure 2 est, à plus grande échelle., une vue partiellement en coupe du cylindre et du tube y inséré faisant partie du dispositif de la figure 1, et -la figure 3 est un graphique montrant les changements relatifs de la résistance du charbon, préparé par les procédés antérieurs et du char- bon stabilisé suivant la présente invention.
A la figure 1 on a représenté un dispositif approprié pour faire vibrer des granules de charbon dans un espace clos. Ce dispositif,,, qui cons- titue un exemple des dispositifs pouvant être employés, comprend un récepta cle pour les granules de charbon 10, illustré sous la forme d'un entonnoir 11 d'où les granules s'écoulent, par un tronçon de tube flexible 12, ;dans un court tube rigide 13 qui constitue une partie du mécanisme vibratoire.
Le réceptacle 11 est protégé contre les vibrations par le tube flexible 12 Le court tube 13 s'étend à l'intérieur d'un tube 14 de plus.,grand diamètre et dé- charge les granules de charbon 10 dans celui-ci, par un passage contrôlé 15 ainsi qu'il apparaît le mieux à la figure 2 le passage 15 en question étant formé par un intervalle ménagé entre l'extrémité ouverte du tube 13 et la pa- roi intérieure et inférieure du tube 14. Le tube 13 et le tube 14 peuvent a- vantageusement être tous deux en acier inoxydable ou en une autre matière si- milaire.
Le plus petit tube 13 est maintenu en place dans un organe tubulaire taraudé 16 qui est fixé, par exemple par soudure, au tube 13. On règle le passage 15 en élevant ou en abaissant le tube 13, pour modifier la distance séparant celui-ci de la paroi intérieure du tube 14 un écrou 17 et une vis de serrage 17' étant prévus pour empêcher une variation du passage ou inter- valle 15 pendant le fonctionnement de l'appareil.
Le tube vibrant 13 et le tube de sortie fixe 14 sont maintenus en place par un seul support 18 en prote-à-faux qui forme un angle de 90 degrés avec un élément de base 19, auquel il est fixé, par exemple, par des vis 20.
Un mouvement vibratoire continuel est entretenu dans le mécanisme vibratoire par un dispositif de commande 'électromagnétique, constitué, par exemple par un électro-aimant. 21 qui est actionné par un courant alternatif de fréquence et d'intensité contrôlées. Le dispositif de commande électromagnétique 21 est monté sur un support 22, qui est fixé à l'élément de base 19. La largeur exacte de l'intervalle d'air entre le dispositif de commande électromagnétique 21 et l'armature 18 est déterminée par une vis 23 ét par des écrous et rondelles ap- propriés 24 entre l'armature 18 et le support 22.
L'élément de base 19 est monté, par des supports élastiques 25, sur une base inclinée 26, de telle sorte que le tube de sortie 14' soit suffi- samment incliné vers le bas pour permettre au. charbon de s'écouler dans des trémies collectrices éventuellement en passant préalablement par des cellules de mesure de la résistance. L'angle d'inclinaison peut avantageusement être compris entre 5 et 10 degrés.
La stabilisation du charbon dans ce dispositif a lieu dans le tube vibrant 13 et dans le passage 15, par lesquels les granules de charbon 10 en- trent dans le tube de décharge ou de*sortie 14. Le degré de stabilisation est contrôlé.par l'intensité des vibrations du dispositif et par la vitesse de' pas- sage des granules de charbon. On contrôle l'intensité des vibrations en réglant la tension d'entrée vers le dispositif de commande électromagnétique 21 et en réglant la largeur de l'intervalle entre le dispositif de commande 21 et l'ar- mature vibrante 18. La vitesse de passage du charbon est contrôlée par le ré- glage du passage ou intervalle 15.
Dans un dispositif particulier employant une source de 110 volts et de 60 cycles, avec commande de la tension, et possédant un passage 15 formé
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en éloignant le plus petit tube 13 d'un diamètre intérieur de 6,35 mm du tu- be de sortie 14, d'un quart de tour, dans son support qui comporte 12 1/2 fi- lets par cm et présente un diamètre intérieur de 25 mm ; a constaté que la résistance des granules de charbon, d'un diamètre de l'ordre de 0,18 à 0,21 mm qu'on a fait -vibrer dans l'air, varie en fonction de la tension appliquée en dispositif de commande électromagnétique 21, conformément au tableau suivant :
EMI4.1
<tb> Tension <SEP> de <SEP> commande <SEP> Accroissement <SEP> de <SEP> la <SEP> résistance
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<tb> (60 <SEP> cycles <SEP> C.A) <SEP> en <SEP> pourcents.
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30 <SEP> 20%
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<tb> 40 <SEP> 30%
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<tb> 60 <SEP> 60 <SEP> % <SEP>
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<tb> 70 <SEP> 90%
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<tb> 80 <SEP> 115 <SEP> %
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<tb> @ <SEP> 90 <SEP> 160%
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<tb> 100 <SEP> 210%
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<tb> 110 <SEP> ' <SEP> 260%
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De plus, dans un procédé de stabilisation employé pour l'obtention de granules de charbon devant être utilisés dans des postes téléphoniques ma- nuels, la résistance initiale du charbon non stabilisée est de 22 ohms ; ten- sion est alors choisie pour donner une résistance stabilisée finale de 43 3 ohms, soit un accroissement de pratiquement 100 %.
Le degré de stabilisation désiré dépend toutefois de l'instrument avec lequel le charbon doit être uti- lisée étant donné' que l'instrument et la résistance du charbon sont conçus en- semble pour atteindre l'efficacité de rendement maximum pendant la vie de l'ins- trument. On peut, par ce procédé, obtenir le degré désiré de stabilisation en réglant le passage 15 et les valeurs de la tension.
Il est à remarquer que le pourcentage de variation de la résistan- ce, par application de ce procédé,dépend également de l'atmosphère dans la- quelle la stabilisation a lieu. La résistance de contact qui forme, avec la résistance spécifique du charbon, la résistance réelle, dépend en partie du gaz adsorbé ou de surface. Ainsi, certains anthracites durs de haute qualité pour transmetteurs, qui sont par nature difficiles à stabiliser à l'air, peu- vent être stabilisés à la résistance désirée dans une atmosphère gazeuse, par exemple d'azote ou d'hydrogène.
Le dispositif décrit ci-dessus n'est qu'un exemple des divers dis- positifs pouvant être employés pour stabiliser des granules de charbon suivant la présente invention. D'antres procédés de mise en vibration de granules de charbon,qui pourraient être employés, consistent à communiquer un mouvement de va-et-vient aux granules dans un espace clos, des palettes inclinées faisant rebondir ceux-ci d'un côtél'entre ou bien ces granules étant amenés à pro- gresser' en montant, le long d'un tube vibrant. Les spécialistes concevront aisément encore d'autres proeédés de mise en vibration de granules de charbon.
Le charbon employé dans ce procédé est dabord préparé de n'impor- te quelle manière connue en soi des spécialistes. Ainsi, cette préparation peut consister à prélever le charbon dans un anthracite soigneusement choisi et essayé, à l'écraser, à le broyer, à le tamiser aux dimensions voulues, à le laver et le sécher,ensuite à le soumettreà un pré-grillage dans une atmos- phère d'hydrogène, puis à un grillage final également dans une atmosphère d'hy- drogène, et ensuite à retendre à l'air pendant un certain temps, préalablement à l'opération de stabilisation.
Le charbon est ensuite introduit dans un dis- positif de stabilisation, tel que celui décrit ci-dessus, dans lequel il est stabilisé, la surface subissant une transformation du fait du contact des gra- nules entre eux .et avec les surfaces de l'espace clos. Lorsqu'il est enlevé du dispositif de stabilisation, le charbon passe par un dispositif de mesure de sa résistance, qui vérifie si,sa résistance s'est accrue jusqu'à la valeur désirée, après quoi le charbon est prêt à être placé dans des téléphones ou d'autres transducteurs connus. On a constaté que dans le charbon ainsi stabi- lisé, la caractéristique de modulation n'était pas diminuée, mais était, au
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contraire, dans certains cas, augmentée.
La figure 3 montre les changements comparatifs de résistance en ohms (en ordonnée) dus au vieillissement mécanique pour un usage continu pen- dant une période équivalente de quatre années (en abscisse) ainsi que le révè- lent des essais de laboratoire vérifiés par le rendement réel en service.
Comme on le voit aisément, le charbon non stabilisé (ligne 30) subit une aug mentation de résistance d'approximativement 150 pourcents à l'usage, tandis que le charbon stabilisé (ligne 31) croit en résistance de moins de 10 pour- cents. Le charbon employé dans ces essais avait été pré-grillé à 1000 C et soumis à un grillage final à 1175 c La stabilisation s'était faite dans le dispositif illustré à la figure 1, dans une atmosphère d'azote.
Il doit être entendu que les agencements décrits ci-dessus ne sont que des illustrations des principes de 1-'invention. Les spécialistes pourront imaginer de nombreux autres agencements, sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'inventiono
REVENDICATIONS.