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Dispositif à marteaux frappeurs à commande électrique.
La présente invention concerne les perfectionnements apportés aux systèmes à marteaux frappeurs actionnés élec- triquement,
L'invention est décrite ci-après relativement à des dispositifs comportant des marteaux frappeurs pour détacher la poussière collectée par les électrodes des appareils élec- triques pour la précipitation de poussière. Dans les appareils électriques de précipitation de poussière, la poussière est dé- posée sur des électrodes collectrices desquelles elle tombe dans des trémies collectrices.
Fréquemment, l'action de la pesanteur est complétée par l'utilisation de marteaux frappeurs
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qui donnent des coups légers aux différentes électrodes collec- trices suivant une séquence continue, afin de provoquer une chute uniforme continue de poussière avec le minimum de nouvel entraînement de poussière dans le courant d'air.
Les électrodes à décharge haute tension des appareils de précipitation électrique de poussière ont parfois ten- dance à collecter de petites quantités de poussière. Ces petites quantités de poussière gênent la production des ions et exercent une influence défavorable sur le rendement de l'appareil. Pour empêcher l'accumulation de ces petites quan- tités de poussière sur les fils de aécharge, il est souvent nécessaire d'utiliser un système frappeur pour les électrodes haute tension. Pour le nettoyage de ces électrodes il est sans importance que la poussière soit rentraînée en raison des petites quantités en cause. Il est par suite de pratique courante de provoquer des chocs aussi importants que possible sur les électrodes pour détacher le plus possible de la matière adhérée.
La forme des chocs sur ces électrodes n'est limitée que par les possibilités de l'équipement frappeur et la nécessité d'éviter la destruction des électrodes, de leurs supports et des structures associées.
Dans certains cas, les électrodes collectrices ainsi que les électrodes de décharge doivent être soumises rigoureusement à l'action des marteaux frappeurs. Comme les chocs des marteaux peuvent être réglés d'une façon continue d'une intensité très faible à une intensité maximale, le système peut être avantageusement utilisé dans ce but.
Les marteaux frappeurs peuvent être commandés électrique- ment d'une façon connue au moyen de solénoïdes. Dans certains cas, l'intensité de frappe pouvant être obtenue de cette façon est insuffisante dans certains cas. Des essais ont été faits pour augmenter l'intensité de frappe en utilisant une puissance à
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haute tension continue, mais il en résulte des complications pour le système de commande et une augmentation du prix.
Selon la présente invention un condensateur est place en série avec le conducteur commun connecté aux bobines d'excitation des marteaux frappeurs. La capacité du condensateur est choisie de façon à former un circuit résonant avec l'inductance de la bobine d'excitation du marteau, ce qui permet une augmentation très rapide du courant à travers la bobine d'excitation du marteau, d'une façon simple et efficace.
Les caractéristiques de l' invention ressortiront plus particulièrement des exemples suivants décrits en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la Fig. 1 est le schéma du circuit d'un système de marteaux frappeurs selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, et
La fig. 2 est le schéma d'un circuit suivant une variante de mise en oeuvre de l'invention,
Des marteaux frappeurs H du système représenté sur la Fig. 1 sont destines à frapper d'une façon connue des électrodes à décharge haute tension correspondante.
Les marteaux sont actionnés par des bobines d'excitation
R 1, R2, R3 et R4 qui sont alimentées par l'intermédiaire de relais correspondants RR 1 à RR4.
Une source d'alimentation, habituellement en mono- phasé 440 V, 50 à 60 Hz, est connectée à travers un disjoncteur à des bornes 3 et 4 et ensuite à des conduc- teurs 18 et 19. Les relais RR 1 à RR 4 sont connectés à cette alimentation à travers des conducteurs 20,21, 22 et
23 par la fermeture de contacts SI à S4. Ces contacts sont actionnés séquentiellement par un mécanisme décrit ci-après.
Les contacts SI à S4 sont fermés par des cames Cl à
C4 d'un arbre 24 entraîné de façon intermittente par un
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mécanisme à croix de Malte à partir d'un arbre 25. Un moteur à vitesse variable entraîne l'arbre 25 par l'in- termédiaire d'un réducteur de vitesse de la façon représentée.
Le moteur est alimenté en courant continu par des sorties 13 et 15 d'un système redresseur'qui comprend des redresseurs Uml à Um4, formant un pont redresseur ces entrées 14 et 16 étant alimenté en courant alternatif 110V.
Quand le système a été mis en service, le moteur tourne continuellement, et les marteaux frappeurs H sont actionnés selon une séquence donnée de la façon décrite ci-après.
Quand le bossage de la came Cl ferme le contact SI, un circuit est établi de la borne 3 à travers le conducteur 20, le contact SI et le relais RRI au conducteur 19, ce qui provoque la fermeture du contact du relais RR1 et la prépara- tion du circuit d'excitation de la bobine d'excitation 41 par le courant alternatif à 440 V.
Immédiatement après, une came C5 de l'arbre 25 ferme un contact de déclenchement SP. Ce contact ferme le circuit d'un relais de charge LR du point 32 d'un des conducteurs d'alimentation 110V à travers un conducteur 27, le contact SP, conducteur 26, point 33 du relais de durée d'impulsion RT, contact de repos 12 de ce relais, conducteur 28, la bobiné d'un relais LR, et conducteur 29 au point 34 de l'autre 'conduc- teur d'alimentation 110V.
La fermeture de ce circuit excite le relais de charge Lr, et la fermeture du contact de ce relais complète le circuit d'alimentation en courant alternatif 440 V à travers un rhéostat de réglage d'intensité RH, un condensateur RC et la bobine d'excitation R1.
Ce circuit à travers le condensateur RC est établi du conducteur 18 à travers le conducteur 30, le contact du relais LR, au point 5 du rhéostat RH, le point 6 du rhéostat, le
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condensateur RC, le point 7, conducteur 31, le contact du relais RR1, le point 8 et la bobine d'excitation Rl du marteau, à la borne 4,
Pendant la durée d'excitation, un courant d'intensité très élevé sous haute tension traverse la bobine d'excitation Rl ce qui provoque un choc de grande intensité du marteau frappeur H sur l'électrode correspondante.
Cette action est expliquée plus en détail ci-après au cours de l'exposé théorique du fonctionnement,
Après une courte durée d'excitation de la bobine Rl, habituellement de deux dixième de seconde, le relais de durée d'impulsion RT est excité pour couper le circuit de la bobine du relais de charge LH dont la retombée coupe la bobine d'excitation Rl,
Du fait de la rotation continue du moteur, les bobi- nes d'excitation R2, R3 et R4 sont excitées selon une séquence donnée de façon continue exactement de la même façon que dans le cas @ la bobine R1.
Un rhéostat RF monté dans le circuit du moteur permet de régler la vitesse du moteur et par suite la fréquence de fonctionnement des marteaux frappeurs.
Une résistance RS connectée en parallèle du conden- sateur RC et en série avec chacune des bobines Rl à R4 sert à limiter les surtensions pouvant résulter de la coupure du courant traversant les bobines d'excitation.
Les bases théoriques du fonctionnement sont les suivantes. Pendant la période d'excitation, la bobine Rl est montée en série avec le condensateur RC entre les conducteurs d'alimentation en courant alternatif 440 V, les calculs qui suivent étant basés sur une fréquence de
60 Hz, à titre d'exemple. Le condensateur RC est choisi de façon que sa réactance capacitive soit égale, ou à peu près égale à la réactance inductive de la bobine
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d'excitation Rl, Comme ces deux réactances se compensent, la seule impédance efficace du système est la résistance.
Cette résistance est dans une grande mesure constituée par la résistance de la bobine Rl, à laquelle s'ajoute la résistance du rhéostat réglable RH. Par suite, ce circuit série est résonnant.
Pour une fréquence donnée "f" de l'alimentation la condition requise pour qu'un circuit série soit résonant'; est que l'inductance inductive XL soit égale à la réac- tance capacitive XC.
Pour un équipement particulier, donné à titre d'exem ple, les caractéristiques du condensateur et de la bobine sont les suivantes : Condensateur (c) 0,0001255 farad soit :
EMI6.1
Xc 2 1 f C = 1 2 # x 60 x 0,0001255 = 21, 1 ohms.
Bobine (L) = 0,056 henry Sa résistance étant
R = 4 ohms d'où XL = 2 # f L =2# x 60 x 0,056 =21 ohms.
Il en résulte que l'impédance de la bobine est Z - R2 + XL2 # 42 + 21,12 = 21,5 ohms.
Cependant, quand la bobine et le condensateur sont montés en série XC compense XL, de sorte que l'impédance
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Z est égale à la résistance
Z = R = 4 ohms
Dans ce cas, la qualité QO de la bobine pour une fréquence de résonnance de 60 Hz est QO = XL = 21,1 = 5,28 O R 4
Ce coefficient de qualité faible QO se traduit par une courbe de résonnance dans une plage large pour le cou rant traversant le circuit lorsque la fréquence varie.
En raison de ce coefficient de qualité QO faible il n'est pas essentiel que les deux réactances XC et XL soient par- faitement égales.
Il,sera noté que la tension appliquée au système reste à 440 V, et comme l'impédanc- efficace de la bobine du marteau frappeur a été ramenée de 21,5 ohms à 4 ohms = l'augmentatinn du courant à travers la bobine du marteau frappeur a augmenté approximativement de cinq fois.
La résistance RH peut, par exemple, être réglable, entre zéro et une limite supérieure de l'ordre d'environ 0,2 à 2,0 fois la résistance de chacune des bobines d'ex- citation. La valeur de la résistance RS n'est pas d'une importance critique. Par exemple elle peut varier d'environ 10 à 250 fois la résistance d'une des bobines d'excitation, mais cependant elle devra avoir une valeur suffisante pour que le circuit passant par le condensateur RC, l'une quelconque des bobines d'excitation Rl à R4, la résistance RS et le condensateur RC ne soit pas oscillant.
La fig. 2 représente une variante suivant laquelle les relais Rl à R4 sont supprimés. Le fonctionnement du circuit suivant la Fig. 2 est à peu près le même que celui du circuit de la fig. 1, cependant, les contacts S1 à S4 doivent dans ce cas supporter la haute tension de la
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bobine résonante pendant que les contacts sont ouverts Il est par suite nécessaire de prévoir des contacts SI à S4 plus importants ou plus coûteux, mais cette variante peut être préférée dans certains cas,
Les avantages du système frappeur,selon la présente invention peuvent être énumérés de la façon suivante.
1- En choisissant une réactance capacitive du condensateur RC compensant la réactance inductive de la bobine d'excitation, il est possible d'obtenir un courant très important à travers la bobine d'excitation. Ce courant est limité seulement par la résistance de la bobine et non par son inductance. Cela permet d'obtenir une puissance de choc bien supérieure avec une bobine d'excitation donnée par comparaison à une simple alimentation à partir de la ligne d'alimentation en courant alternatif. Cette amélioration ,peut être représentée par plus de cinq fois la puissance du choc suivant les techniques antérieures.
Comme il a été indiqué ci-dessus, les avantages apportés par l'invention peuvent être obtenus tout en utili- sant un condensateur dont la réactance n'est pas exactement égale à la réactance inductive de la bobine d'excitation.
Dans ce cas, la puissance de choc du marteau frappeur sera un peu réduite.
Il est possible aussi en réglant la résistance va- riable RH de modifier l'impédance du circuit déterminant le courant après la bobine d'excitation du marteau, et par suite de faire varier l'intensité du choc produit par le marteau frappeur, afin d'obtenir l'intensité de choc préférée.
2- Dans un système selon la présente invention, les hautes tensions n'existent que dans la partie du système
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comprise entre le condensateur RC et les bobines d'ex- citation des marteaux. Cette distance peut être rela- tivement réduite, ce qui évite l'utilisation de grandes longueurs de câblage haute tension coûteux,
3- Comme le nombre d'organes soumis à la haute ten- ,, sion est réduit, il est possible de séparer l'équipement en une section haute tension et une section basse tension, La section haute tension, qui ne comprend que le condensa- teur RC et les conducteurs reliant celui-ci aux bobines d'excitations RI à R4, peut être très compacte. Le reste du système n'est soumis qu'à la basee tension, et par suite peut être formé d'organes moins coûteux.
Cette disposition rand aussi plus facile la protec- tion de la section haute tension compacte et de petite dimension.
4- En supprimant la nécessité d'un dispositif redres, seur pour produire du courant continu, la présente inven- tion permet d'utiliser des circuits relativement simples, ce qui réduit le prix de revient, le prix d'entretien, et les dépenses analogues.
5- Le rhéostat de réglage de l'intensité RH permet le réglage continu de l'intensité de frappe des marteaux frappeurs entre une intensité très faible et la valeur maximale.
L'invention permet ainsi de réaliser un dispositif simple et efficace permettant d'augmenter 1'.intensité de choc dans un système de marteaux frappeurs commandés élec- triquement,
Bien que le. système selon l'invention ait été décrit ci-dessus en considérant le cas d'un système électrique pour la précipitation des poussières, l'invention permet de réaliser des systèmes à marteaux frappeurs analogues
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pour d'autres applications.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits, qui n'ont été choisis qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de marteaux frappeurs à commande élec- trique caractérisé en ce qu'il comprend un certain nombre de marteaux frappeurs, chacun excité par une bobine d'excitation, un circuit électrique pour alimenter ces bobines d'excitation en courant alternatif, des interrupteurs pour préparer suc- cessivement un circuit d'alimentation pour les différentes bobines d'excitation, un interrupteur de déclenchement étant fermé quand l'un desdits interrupteurs de préparation est fermé pour compléter ledit circuit de déclenchement, et un condensateur dans ledit circuit d'alimentation des bobines d'excitation ayant une réactance capacitive à peu près égale à la réactance inductive de chacune des bobines d'excitation des marteaux.