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CHARBONS-NEGATIFS POUR INTENSITES DE COURANT ELEVEES.
Des charbons négatifs pour intensités de courant élevées sont connus sous différentes formes, par exemple sous forme d'une cathode double consistant en une enveloppe de graphite et un noyau glissant à l'intérieur, ou bien en électrodes tubulaires et charbons à mèche munis de mèches spécia- les fixes, ou autres systèmes similaires.
La composition et la forme donnée à ces charbons spéciaux est déterminée par l'apparition d'un phénomène de dispersion du jet de flamme négatif dans des conditions déterminées de char- ges de courant et de conditions de marcheo Ce phénomène de dispersion est accompagné de sifflements intenses, d'une diminution de la luminosité et d'u- ne augmentation des remous, Extérieurement, on reconnaît l'existence de ce
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phénomène sur le charbon du-fàit'qqe-,.71â-point,-dlàttàbhe de 1' ad....hami.neinx s¯' agrandit et dépasse le diamètre usuel correspondant à la marche normale.
Ce dénom- mé agrandissement*du point d'attache de l'arc lumineux n'est cependant d'a- près les observations les plus récentes, qu'une illusion d'optique, et en réalité, le point d'attache de l'arc lumineux tourne à grande vitesse sui- vant une faible excentricité autour de son axe et augmente ainsi la cuvette négative du cratère qui se forme pour des intensités de courant aussi élevées.
Jusqu'à présent, on a évité le plus sûrement ce phénomène en utilisant la double cathode mentionnée plus haut, dans laquelle on peut cons- truire le noyau pouvent glisser en lui donnant un diamètre égal à celui du point d'attache de l'arc lumineux,ce qui évite dans une large mesure la possibilité d'une dispersion.
De nombreux essais ont démontré que l'enveloppe de graphite ou de charbon, traitée mécaniquement ou imprégnée de composés de chlore, brome, iode, fluor s'évaporant à basse température, ou également de.soufre ou substances anâlogues, supprime dans des conditions déterminées un phé- nomène de dispersion de ce genre.
Cependant, du fait que les quantités pé- nétrant dans l'enveloppe par imprégnation sont d'une part très faibles et d'autre part, également réparties irrégulièrement, l'effet de stabilisa- tion diminue déjà après quelques minutes et disparaît après environ 5-10 minutes. Des charbons comprenant un-mélange mécanique de substances de ce genre ne se laissent de nouveau pas cuire à une température suffisamment
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élevée et n'acquièrent par conséquent par la densité et la solidité néces= saires qui jouent précisément un rôle important pour des intensités de cou- rant élevées.
Par la présente invention, il est devenu possible d'obtenir à la pointe du cratère un approvisionnement suffisant de vapeurs des sub- stances mentionnées pendant la durée de combustion des charbons. Les charbons comprennent dans ce but une chambre d'approvisionnement dans la- quelle on introduit les produits chimiques et qui est reliée à l'extrémité de combustion par une couronne annulaire ou radiale de canaux de formes,quel- conques. Ces petits canaux sont disposés autour du point d'attache de-l'axe lumineux et produisent ainsi autour du jet de flamme négatif un courant de vapeurs de substances stabilisantes.
La chambre est disposée, suivant le point de volatilisation des produits chimiques ou bien suivant que les va- peurs doivent pénétrer de façon intense ou lente, plus près ou plus loin de l'extrémité de combustion, ce qui permet de nouveau une application très variée des composés les plus différents. Ainsi, on disposera des sub- stances aisément volatiles dans les zones arrières du charbon, voir même dans des prolongements du charbon. Ce qui importe seulement, c'est que la chambre échauffée communique avec la pointe du cratère par des canaux. On dispose des substances difficilement volatiles dans les zones les plus avan- cées, çe qui est possible sans plus parce que, en général, une faible lon- gueur de combustion est nécessaire.
Les petits canaux peuvent être circulaires ou en forme' de fen- tes plates, ou également être disposés en étoiles. De même, la grandeur des éjecteurs individuels peut être la même ou différente, suivant la manière dont on veut faire dévier ou influencer le courant de vapeur. 'Ils doivent seulement, comme on l'a dit plus haut, être disposés de telle sorte qu'ils se répartissent autour du point d'attache propre de l'arc lumineux ou res- pectivement qu'ils le limitent au moins de deux côtés.
Les dessins représentent une série de formes de réalisation..
La Figure 1 représente en coupe une double cathode dans laquel- le les canaux g compris dans l'enveloppe a sont disposés autour du noyau pouvant glisser, et, dans ce cas, en rond.
La Figure 2 représente la même cathode double à fentes plates.
La Figure 3 représente un charbon à mèche fixe c muni de fen- tes disposées en étoiles,
La Figure 4 représente une disposition des canaux suivant deux anneaux concentriques dans un charbon exempt de mèche. Le charbon a consis- te alors en un tube creux et les deux séries de petits canaux ou éjecteurs sont disposées concentriquement autour de l'alésage, ou respectivement au voi- sinage de la zone extérieure. Le point d'attache de l'arc lumineux se trou- ve dans ce cas à l'endroit de la croix, c'est-à-dire entre les deux anneaux pendant que., le charbon tourne normalement. La disposition des éjecteurs ou respectivement des canaux, peut naturellement aussi s'exécuter de toute au- tre façon quelconque, suivant les nécessités de la construction.
La situation de la chambre d'approvisionnement dans le charbon, par exemple dans la construction suivant la Figure 1, est représentée en coupe longitudinale sur la Fig.5. Ici, comme également pour les Figures 1-4., a représenté l'enveloppe de graphite ou de charbon,b le noyau pouvant glisser. La chambre d'approvisionnement est dans ce cas, ou bien cylindri- que ou bien, comme le montre le dessin, elle a une forme conique dirigée vers la pointe et entourant le noyau; elle est rempli de produits chimiques e; Le charbon est bouché à l'extrémité par une pièce de graphite ou de charbon f pour que les vapeurs ne puissent sortir que par les canaux g vers la poin- te dé combustion h. Dans cet exemple, on suppose qu'on utilise des substan- ces aisément volatiles, de sorte que la chambre se trouve à l'extrémité ar- rière du charbon.
La Figure 6 représente un charbon à mèche fixe c dans lequel la chambre d'approvisionnement d est disposée séparémentà l'extrémité arrière du charbon. Elle peut être construite en métaux ou matériaux non
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métalliques quelconques, l'essentiel consiste seulement en ce qu'elle ne-per- mette la sortie des vapeurs produites que par lès canaux g vers la pointelh.
Sur la Fig. 7 l'exemple est répété sur le même charbon, mais dans, ce-cas, la chambre d'approvisionnement se trouve un peu' en arrière de la pointe de combustion h, mais toutefois suffisamment en arrière pour que la chambre së trouve dans la pièce résiduelle finale et nepuisse pas être at- teinte par l'usure du charbon. Les désignations sont les mêmes que.sur les Figuress 5 et 6. Par la présente invention, on aboutit à ce que, au cours de la combustion de l'arc lumineux, un courant de vapeurs uniforme débouché continuellement autour ,de l'arc lumineux négatif. On évite ainsi les phénô- mènes de rotation et la capacité de charge des charbons est notablement aug- mentée.
Dans les constructions ci-dessus, on décrit des charbons négatifs .spéciaux qui renferment pourra stabilisation de la colonne négative de l'arc lumineux des produits chimiques'dans des chambres d'approvisionnement disposées à l'intérieur du charbon ou dans des récipients rattachés au charbon. Ces corps doivent se volatiliser' sous Inaction de l'échauffement intense qui se produit et s'échapper par de fins. canaux, disposés en cercles ou en rayons autour d'une mèche, et qui communiquent directement avec la chambre.
La pra- tique a démontré que pour des sels métalliques aisément volatils et dans le cas des gaz utilisés récemment, il est avantageux ou respectivement nécés- saire de ne -pas raccorder les, éjecteurs directement aux chambres d'approvision- nement mais de ralentir la sortie dés vapeurs ou respectivement des gaz en intercalant entré la chambré d'approvisionnement et les.éjecteurs une couche de. graphite ou de charbon de porosité quelconque qui doit.être traversée par les vapeurs ou les gaz avant qu'ils ne trouvent leur chemin à travers les éjecteurs vers la pointe de combustion. On peut y aboutir en donnant à la chambre d'approvisionnement un diamètre plus petit que le diamètre de l'an- neau des éjecteurs.
Dans' ce cas, les éjecteurs doivent être bouchés à l'ex- trémité arrière du charbon. Où-bien encore, on dispose un disque de char- bon ou de graphite en avant des ouvertures des éjecteurs à l'intérieur de la chambre d'approvisionnement. On aboutit ainsi à ce qu'il se forme une pres- sion de vapeur plus élevée à l'intérieur du charbon et à ce que les vapeurs passent plus rares et par conséquent plus lentement à travers.les éjecteurs à la pointe de combustion...
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Dans des cas particuliers, 'il s'est montré avantageux, comme on l'a dit plus haut, d'introduire directement des gaz à travers le charbon ou respectivement à travers les électeurs à la pointe dù cratère, au lieu d'utiliser des substances chimiques solides qui se volatilisent à haute tem- pérature. On peut aboutir avantageusement à. ce résultat--en disposant à l'in- térieur ou à l'extrémité du charbon un flacon' à gaz de diamètre correspon- dant métallique ou non-métallique, dont le gaz sortant se répartit unifor- mément entre les éjecteurs.dans la chambre qui se trouve à l'intérieur du char- bon.
Aux températures élevées qui se produisent, il'est toutefois avantageux de disposer le flacon d'approvisionnement de gaz à l'extérieur du support pro- pre du charbon, c'est-à-dire dans des zones plus froides. Dans ce cas, l'in- troduction de gaz peut s'effectuer au moyen de conduites tubulaires appropriées tuyaux flexibles et analogues.
Les Figures 8-11 qui représentent des charbons de ce genre en coupe longitudinale, expliquent le principe de l'invention, les désignations y étant les mêmes que sur les Figs 1-7.. Sur la Fige 8. un flacon à gaz est par exemple disposé à l'extrémité arrière du charbon. Ce flacon délivre le gaz dans la chambre d'approvisionnement d, d'où les éjecteurs g amènent le gaz à la pointe de combustion, h; c représente de nouveau la mèche du char- bon, a l'enveloppe. Sur la fige 9, le gaz du flacon i est amené à la cham- bre d'approvisionnement d par une conduite tubulaire k représentée, et le dé- bit du courant de gaz peut être réglé à volonté par une soupape 1.
La Fi. 10 représente un charbon désigné par exemple pour être rempli de subs- tances chimiques volatiles e, introduites dans la chambre d'approvisionnement d. Dans ce cas, un disque de charbon ou de graphite m ralentit la libre sor- tie des vapeur quisse produisent ou.bien dans l'autre cas, l'introduction dans les canaux g des gaz pénétrant dans la chambre d'approvisionnement d.
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f représente la fermeture du charbon lors de -l'emploi de substances chimiques.
Finalement, la Fig. 11 représente la coupe longitudinale à travers un charbon dans lequel le diamètre de la chambre d'approvisionnement est inférieur au diamètre de l'anneau formé par les éjecteurs g autour de la mèche-c, Les vapeurs qui s'y produisent doivent donc pénétrer à travers la paroi de charbon dans les canaux g et se déplacent alors vers la pointe h. En cas d'utilisation de gaz, la fermeture f tombe, et à sa'place est raccordé soit le flacon à gaz soit la conduite d'amenée de gaz comme sur les Figs. 8 et 9.
REVENDICATIONS.
1. - Charbons pour intensités de courant élevées, caractérisées en ce que, au lieu de les imprégner ou d'y mélanger les produits chimiques nécessaires, ceux-ci sont introduites à l'intérieur du charbon ou dans son prolongement dans des chambres particulières, qui sont raccordées à l'extré- mité de combustion des charbons par un ou plusieurs canaux fins.
2. -. Charbons pour intensités de courant élevées suivant la re- vendication 1 caractérisés en ce que la chambretest disposée à une distance plus ou moins rapprochée ou éloignée de la pointe de combustion du charbon de façon correspondant au point de volatilisation plus élevé ou plus bas des produits chimiques utilisés.
3. - Charbons pour intensités de courant élevées suivant les re- vendications 1 et 2 caractérisés en ce que les chambres sont bouchées de fa- çon étanche aux gaz à l'extrémité arrière du charbon à l'aide de moyens ap- propriés (disques de graphite ou de charbons, boulons et analogues).
4. - Charbons pour intensités de courants élevées suivant les revendications 1-3 caractérisés en ce que les produits chimiques sont in- troduits dans les chambres sous forme de modèles pressés ou coulés.
5. - Charbons pour intensités de courant élevées suivant les reven- dications 1-4 caractérisés en ce que les produits chimiques sont damés ou coulés dans les chambres.
6. - Charbons pour intensités de courants élevées suivant les revendications 1-5 caractérisés en ce que les produits chimiques sont in- troduits de façon étanche aux gaz sous forme d'une cartouche séparée à l'ex- trémité des charbons de manière qu'une sortie' des vapeurs ne puisse se prochi- re qu'à travers les canaux.
7. - Charbons pour intensités de courant élevées suivant les re- vendications 1 et 2 caractérisés en ce que- les petits canaux ronds ou en forme de fentes sont disposés sous forme d'un anneau d'éjecteurs autour du point d'attache de l'arc lumineux.
8. - Charbons pour intensités'de courantkélevées suivant les revendications 1 et 2 caractérisés en ce que les petits canaux ronds ou en forme de fentes sont disposés en forme d'étoile autour du point d'atta- che de l'arc lumineux.
9. - Charbons pour intensités de courant élevées suivant les re- vendications 1 et 2 caractérisés en ce que les petits canaux ronds ou en forme de fentes disposés suivant quelques cercles concentriques ou excentri- ques entre lesquels tourne le point d'attache de l'arc lumineux.
10. - Charbonspour intensités de courant élevées suivant les revendications 1-9 caractérisés en ce que, pour la stabilisation de la flamme, Qn introduit des gaz dans la chambre d'approvisionnement servant de distributeur.