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DISPOSITIF ELECTRIQUE A ATMOSPHERE 'DE VAPEUR.
La présente invention concerne un dispositif électrique à at-' mosphère de vapeur et en particulier un dispositif à arc à vapeur de mercure travaillant à température et pression élevées.
Durant le fonctionnement des dispositifsà arc à vapeur de mer- cure, la chute d'arc et les pertes dans les électrodes se traduisent en cha- leur. Les conditions maxima de travail du dispositif sont par conséquent déterminées par la possibilité de dissiper la chaleur due à ces pertes.
Les tubes modernes refroidis à l'eau et à l'air ont habituel- lement des limites de température de 50 C à 60 C. Comme la température de l'eau ou de l'air de refroidissement de la plupart des redresseurs ne peut dépasser 35 C, il est difficile d'obtenir le refroidissement voulu à des régimes supérieurs. C'est pourquoi, ce sont d'habitude les exigences d'une marche en surcharge à 150% pendant deux heures qui déterminent les condi- tions de marche normale ou continue du tube. Il est évident que si on pou- vait obtenir un plus grand échange de chaleur avec le réfrigérant, il se- rait permis de relever le régime du tube.
Le facteur important qui limite la température admissible dans les tubes de construction classique, surtout les tubes à bain cathodique, est l'augmentation rapide de la pression de la valeur de mercure avec la température et, par conséquent la baisse rapide de la tension de rupture avec l'augmentation de la température.
Comme on le sait, la pression de rup- ture de la vapeur de mercure est caractérisée par un diagramme caractéris- tique pression-distance, cest-à-dire que le produit de la distance en cen- timètres par la pression en millimètres de mercure donne un facteur pres- sion-distance et il est avéré, qu'avec un facteur pression-distance extrê- mement faible, la caractéristique de rupture de la vapeur de mercure est
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très élevée, les tubes classiques fonctionnant avec un facteur pression- distance de l'ordre de 1 à 2 et une tension de rupture de plusieurs milliers de volts.
Si au contraire la pression ou la distance ou les deux facteurs augmentent, le facteur pression-distance augmente rapidement et la tension de rupture tombe rapidement de sorte qu'avec une tension de service normale, il y a beaucoup de retours d'arc et il est impossible d'utiliser un facteur pression-distance élevé.
Suivant la présente invention, on produit un tube avec des écar- tements importants entre l'anode et toute surface conductrice au potentiel de cathode, la distance en question étant d'au moins 5 centimètres et la pression étant accrue, en faisant travailler le tube à une température de l'ordre de 200 C à 300 C sous une pression très élevée. Le produit de cette haute pression par la grande distance donne un facteur pression-distance très élevé, de sorte que le point de fonctionnement du tube est situé à l'extrémité opposée de la courbe pression-distance, région où on retrouve une caractéristique de rupture élevée.
Ces tubes à haute pression présentent encore l'avantage d'avoir une construction interne très simple et peu coû- teuse, tandis que la grande quantité de vapeur disponible permet le passage de courants intenses avec un minimum de pertes dans l'arc. Grâce à la simpli- cité de construction du tube, la chute de tension d'arc sera aussi minimum.
Un avantage supplémentaire réside dans le fait que, comme le tube travaille à très haute température, la chaleur due aux pertes dans l'arc et les électrodes peut être échangée plus facilement avec le réfrigé- rant, et le refroidissement peut être assuré convenablement avec des sur- faces de réfrigération relativement restreintes et ce à de hauts régimes.
Quand les tubes travaillent à des pression très basses, il man- que parfois de la vapeur pour véhiculer le courant, ce qui produit momenta- nément des surtensions dans les tubes ou les circuits associés. Avec des tu- bes à haute pression, une grande quantité de vapeur est disponible à tout instant pour conduire le courant et les chances de surtensions sont donc minimes si pas nulles. La vapeur pouvant véhiculer des courants très inten- ses, on peut admettre, sans danger pour le tube, de fortes surcharges al- lants jusqu'au court-circuit,
L'invention a donc pour buts de procurer : un tube de construction simplifiée; un dispositif à arc à vapeur de mercure travaillant à des tem- pératures élevées; un dispositif à arc à vapeur de mercure à caractéristiques de courant élevées.
D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée, donnée ci-après, avec référence au dessin annexé, dans lequel :
La figure 1 est une coupe verticale d'un dispositif à arc à vapeur de mercure conforme à l'invention ; La figure 2 est une courbe de tension de rupture en fonction du produit pression-distance.
Dans la forme d'exécution de l'invention donnée à titre d'exem- ple, le dispositif électrique à atmosphère de vapeur comprend un récipient métallique 1 avec un bain de mercure constituant une cathode en mercure 2 et, associé à cette dernière, une anode appropriée 3, de préférence en gra- phite. L'anode 3 et sa tige support 4 sont largement écartées de toute sur- face métallique 'ou conductrice du récipient 1, de telle façon que la distan- ce minimum qui sépare l'anode 3 de toute surface conductrice au potentiel de cathode est au moins de l'ordre de 5 centimètres.
Des dispositifs de chauffage, représentés ici sous la forme de résistances électriques chauffantes 5, entourent le récipient 1 et sont
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alimentés de manière à maintenir la température du tube aux environs de 210 C. Afin de faciliter la vaporisation du mercure cathodique, une résis- tance chauffante appropriée 6 est fixée de préférence à la plaque de catho- de. En alimentant convenablement leséléments chauffants 5 et 6, on peut entretenir facilement une température de l'ordre de 210 dont découle une pression de vapeur de mercure élevée.
Pour éviter la condensation de la vapeur de mercure sur l'ano- de 3 ou le manchon isolant 8, il est intéressant de fixer directement sur la tige d'anode 4 un autre élément chauffant. De cette manière le tube en- tier sera maintenu à des températures de travail qui produisent une pres- sion de vapeur élevée combinée à une caractéristique pression-distance é- levée.
Les moyens de réfrigération requis seront prévus pour dissi- per les pertes se produisant dans le tube quand il travaille sous forte charge. Dans ce but, le tube 1 est entouré d'une chemise 12 dans laquelle un fluide réfrigérant, tel que l'air, circule sous l'action d'un disposi- tif non représenté. Il est évident que, si on le désire, on peut comman- der thermostatiquement les éléments chauffants 5, 6 et 3 qui seront mis hors service quand le tube fonctionne à un régime suffisant pour maintenir sans plus la température élevée de travail désirée. Le réfrigérateur peut. de même être commandé thermostatiquement et mis en service uniquement quand une température anormalement élevée est atteinte.
Le fonctionnement du dispositif ressort clairement du diagram- me pression-distance de la figuré 2.
Si on peut maintenir une caractéristique de rupture très éle- vée avec un rapport distance-pression très faible, il est clair qu'avec une grande distance, telle que celle utilisée dans le tube de construc- tion simple de l'invention, on peut obtenir une caractéristique de rupture normalement très basse. Cependant, en chauffant le récipient 1 et le mer- cure qu'il contient de manière à avoir une pression très élevée, on peut obtenir un facteur pression-distance ayant une tension de rupture inverse substantiellement du même ordre que la caractéristique pression-distance très basse.
Bien entendu, la présente invention n'est paslimitée à l'exem- ple décrit et représenté, et des changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1.- Dispositif électrique à atmosphère de vapeur comprenant un récipient, un bain de matière cathodique vaporisable dans le récipient, une anode dans le récipient, cette anode étant très éloignée de toute sur- face conductrice au potentiel de cathode, et un moyen de chauffage pour communiquer de la chaleur à la matière cathodique de manière à maintenir une pression de vapeur élevée dans le récipient.
2.- Dispositif électrique à atmosphère de vapeur fortement sollicité, comprenant un récipient, une cathode vaporisable pouvant se re- constituer dans le récipient, une anode dans le récipient, cette anode étant écartée d'au moins cinq centimètres de toute surface conductrice à potentiel cathodique, et un dispositif de chauffage pour maintenir une pression de vapeur de l'ordre de quarante mm de mercure.
3.- Dispositif électrique à atmosphère de vapeur comprenant un récipient sous vide, une certaine quantité de matière cathodique vapori- sable dans le récipient, une anode écartée et isolée à l'intérieur du ré- cipient, un dispositif de chauffage maintenant une pression élevée de va- peur dans le récipient.
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