CH255238A - Convertisseur de courant à vapeur de mercure et à cuve métallique, de grande puissance. - Google Patents

Description

  Convertisseur de courant<B>à</B> vapeur de mercure et<B>à</B> cuve métallique,  de grande puissance.    Dans certaines 'installations de conversion  <B>de</B> courant alternatif en courant continu, des  tinées, par exemple,<B>à</B> l'alimentation d'instal  lations d'électrolyse avec un débit<B>de</B> courant  redressé de l'ordre de plusieurs dizaines de  milliers d'ampères, on peut penser<B>à</B> utiliser       de,s    convertisseurs de courant<B>à</B> vapeur de  mercure<B>à</B> forte puissance unitaire. La puis  sance totale<B>à</B> fournir peut être ainsi assurée  par quelques convertisseurs     polyanodiques   <B>à</B>  grand nombre d'anodes.  



  <B>D</B>  La conception et la construction de tels  convertisseurs présentent diverses difficultés.  Si on utilise une cathode normale centrale  analogue<B>à</B> celle -employée sur les convertis  seurs de moyenne puissance, la position rela  tive des     anodeset    de la cathode est telle que  la valeur de la chute de tension dans l'arc  augmente de façon sensible et qu'elle n'est  plus compatible avec un rendement économi  que du convertisseur.  



  Pour diminuer la distance qui sépare, les  anodes de la cathode, on peut prévoir une ca  thode annulaire de grand diamètre placée de  façon     que    sa position relative par rapport<B>à</B>  l'anode permet de raccourcir le trajet de l'arc,  tout en     uardant    une sécurité de     fonctionne-          #n     ment suffisante contre le risque d'allumage  en retour.  



  D'autre part, le fonctionnement -des, gros       vouvertisseurs        polyanodiques    peut- être     con-          tra.riô    par une zone dé forte pression de va-    peur de mercure se développant aux abords  de la cathode, surpression qui, sous certaines  conditions, entraîne la suppression de l'effet  soupape du convertisseur.  



  Cette forte pression de vapeur<B>de.</B> mercure  est influencée par l'intensité de la réfrigéra  tion des parois du convertisseur     d'un#_-    part, et,  d'autre part, par la, distance qui sépare ces.  parois de la zone cathodique<B>à</B> forte pression.  Dans les convertisseurs<B>à</B> cuve métallique de  très grande puissance, la distance -entre ces  deux éléments peut être telle que la réfrigé  ration des parois peut être sans -effet sur cette  zone cathodique<B>à</B> forte pression de vapeur  de mercure; il n'est plus possible en agissant  sur la réfrigération des parois uniquement de  diminuer la pression de la, vapeur de, mer  cure aux abords immédiats -de la cathode.  



  On a<B>déjà</B>     pro-posé,    dans le cas, de cathodes  annulaires, de disposer un réfrigérant     tubu-          laïre    traversant l'intérieur de la cuve du con  vertisseur depuis l'espace compris au centre  <B>de</B> la cathode annulaire jusqu'au couvercle       porte-anodes.    Cette disposition, si elle permet  une     r6fri-ération    efficace de la zone catho  dique<B>à</B> forte pression de vapeur de mercure,  présente,     pax    contre, de grosses difficultés  <B>de</B>     réalisa.tion,    celle notamment d'un joint  étanche au vide,<B>à</B> la cathode ou au -couvercle       porte-anodes,

      capable -de compenser les diffé  rences de dilatation -entre le faisceau tubu-           laire    et le reste de la     eu-ie    métallique du con  vertisseur.  



  Les dispositifs proposés jusqu'à présent  n'ont donné aucune solution réellement pra  tique au problème du convertisseur de cou  rant<B>à</B> vapeur de mercure pour très grandes  puissances.  



  La présente invention se rapporte<B>à</B> un  convertisseur de courant<B>à</B> vapeur de mercure       ,et   <B>à</B> cuve métallique, de grande puissance, ce  convertisseur étant caractérisé en ce qu'il est  muni d'une, cathode annulaire et d'un réfri  gérant interne<B>à</B> réfrigération par air soufflé.  



  Le dessin annexé représente schématique  ment,<B>à</B> titre d'exemple, une     demi-vue    en  coupe d'une réalisation de convertisseur de  courant<B>à</B> vapeur de, mercure<B>à</B> très grande       ZM     puissance, suivant l'invention. Tout détail       non    indispensable<B>à</B> la compréhension de l'in  vention a été supprimé.  



  La cuve métallique     C    du convertisseur,  partant<B>à</B> sa, partie supérieure le couvercle       porte-anodes    P et<B>à</B> sa partie inférieure la  cathode K, est pourvue d'un moyen de     réfri-          géra,tion    m réparti sur la périphérie de sa pa  roi latérale et de     son    fond conique. Un fluide  réfrigérant parcourt ce moyen de réfrigéra  tion (ailettes, tubes rends ou aplatis-) et est  dirigé par la gaine,<B>G,</B> la, source d'énergie  motrice se trouvant placée au bas du conver  tisseur, au dans une installation séparée, sous  la forme, par -exemple d'un ventilateur.  



  La cathode K est formée d'une tôle<B>p</B>       -coii,8tituant    le fond de cathode qui peut être  réfrigéré par un moyen convenable, par       exemple,des    ailettes, et qui porte<B>à</B> sa partie  centrale un noyau     îe    destiné<B>à</B> limiter vers son  centre le domaine d'expansion du mercure.  



  Le     domainE#        dexpansion,    de la tache ca  thodique, est limité vers l'extérieur, par     exem-          pIe,    par un anneau -en quartz a de forme ana  logue<B>à,</B> celle,     des    anneaux extérieurs des     ca-          thodes    -centrales ordinaires. Vers, le centre de  la cathode, ce -domaine est limité par une  cuvette en quartz a' posée du côté de sa face       co,neave    et recouvrant le noyau central en  métal n.

      La cuvette a' empêche     danc,    la tache     ca.-          thodique,    de se fixer sur la, partie centrale mé  tallique de la cathode et permet le libre re  tour<B>à</B> la cathode des gouttelettes de mercure  liquide qui viennent se condenser -sur sa, face  convexe.  



  L'ensemble- de la cathode ainsi constitué  est fixé au bas     dc    la cuve<B>C</B> du convertisseur  par un joint normal de -cathode, centrale     j,     par exemple<B>à</B> anneau intermédiaire.  



  La position relative, de     Ia    cathode et de  l'anode peut être identique<B>à</B> celle d'un con  vertisseur<B>à</B> cathode centrale<B>à</B> faible     #chute     de tension dans l'arc, de façon<B>à</B> ce que la  Chute, de tension dans l'arc du convertisseur  <B>à</B> cathode annulaire reste du même ordre de  grandeur, malgré le, plus grand nombre d'ano  des réunies dans une même cuve, par suite,  malgré la plus grande puissance unitaire du  convertisseur.  



  Le dispositif de réfrigération central,     li-          #D          brement    suspendu au couvercle     p-orte-anodes     du convertisseur et disposé<B>à</B> l'intérieur de la  cuve métallique de. celui-ci, est -constitué par  un faisceau de tubes plongeant jusqu'aux  abords immédiats de la cathode et parcouru  par de l'air soufflé, l'entrée et. la, sortie du  fluide de refroidissement se faisant dans des  régions voisines du couvercle     parte-anodes    du  convertisseur, régions séparées par un cloi  sonnement faisant office, de, gaine, d'air,  De plus, tous les circuits tubulaires de ré  frigération traversant l'intérieur de la, cuve  du convertisseur sont parcourus en parallèle  par le fluide de refroidissement;

   celui-ci est  mis en mouvement par une seule source  d'énergie, par exemple un ventilateur.  



  Dans d'autres formes d'exécution, le fais  ceau des tubes remontant de la, zone, cathodi  que<B>à</B> forte pression de vapeur de mercure  jusqu'au couvercle     porte-anodes    peut être  remplacé par un seul ou plusieurs conduits  centraux circulaires ou annulaires, -ceux-ci  débouchant danse<B>le</B> couvercle     porte-anodes     dans une région voisine de l'entrée du fais  ceau tubulaire.  



       Dan#s    le cas encore plus particulier où  seul -conduit -circulaire central est prévu     po7ar         la     #ortÎc#    du fluide<B>de</B> réfrigération, la source  motrice destinée<B>à</B> mettre ce fluide  en mouvement, par exemple un ventilateur,  peut     Ctre    placée<B>à</B> l'intérieur même de;     ce        #con-          duit    central.  



  Dans l'exemple représenté sur le dessin  annexé, afin de diminuer la -distance qui<B>sé-</B>  pare la région<B>à</B> forte pression de     va-          putir    de mercure du moyen     ide        réfri-          (1-#ration    in placé sur la périphérie de la  paroi latérale     et    du fond conique de la. cuve  <B>C</B> du convertisseur, on a disposé un faisceau  de tubes T librement suspendu au couvercle       portu-anodes,    P et plongeant -dans la région     ca-          iliodique   <B>à</B> forte pression de vapeur de     mer-          vure.     



  <B>Ce</B> faisceau de tubes débouche dans un  conduit circulaire unique de retour<B>B</B> qui est       i#galen1ent    suspendu au couvercle     porte-ano-          des    P et     qui    contient le ventilateur<B>Y</B> destiné  <B>à</B> mettre en mouvement l'air de     réfrio#ératioli.          Zn          Un    corps profilé cylindrique<B>e</B> amène l'air       aux    pales du ventilateur. Le faisceau de tu  bes<B>T</B> est traversé par l'air mis en mouve  ment de cette façon, depuis les entrées e     jus-          qu'au-x    sorties<I>s</I> des tubes parcourus en pa  rallèle.

   Les entrées e des tubes et la sortie du  conduit central de retour     #d'air   <B>B</B> sont situées  dans     dcs    régions     vo#isin-e#s    du couvercle     porte-          anodes    et sont séparées par un cloisonne  ment<B>y.</B>  



  On conçoit que, de cette façon, l'action de  la réfrigération peut être amenée de manière  directe<B>à</B> l'intérieur de la zone cathodique<B>à</B>  forte pression de vapeur de mercure.  



  Les tubes constituant le faisceau peuvent  être incurvés vers la, région<B>à</B> forte pression  de vapeur de mercure, afin d'accroître     Pin-          fluence    de la     réfrioération    du     faiceau    sur       celle-ci.     



  Le faisceau de tubes de réfrigération peut  être mis en série avec le moyen de réfrigéra  tion normal agissant sur les parois du     cou-          vertisseur,    l'air étant mis en mouvement par  une source commune d'énergie, par exemple  un ventilateur qui peut     être,celui    prévu<B>à</B> l'in  térieur du conduit central de retour d'air du       réfri-érant.    Dans ce     cas,    la réfrigération par       Zn        ZD       air soufflé de la paroi latérale du convertis  seur se fait de fa     çon    que l'air circule de la  cathode vers le couvercle     porte-anodes.     



  Dans le cas -contraire, où la mise en série  des deux moyens de réfrigération n'est pas  effectuée, la circulation dans le faisceau de  tubes est assurée par le ventilateur placé dans       le,conduit    central de     retourd'air    du faisceau.  La ventilation des parois du convertisseur se  fait alors par un ventilateur     séparé,soufflant          Fair    -de refroidissement soit de la, cathode  vers le couvercle     porte-anodes,        #soit    en sens  inverse.  



       Le    dispositif de- réfrigération de la. zone ca  thodique<B>à</B> forte, pression de, vapeur de mercure  allié<B>à</B> la simplicité de     réalisationdela    cathode  annulaire présente par rapport aux dispositions  adoptées jusqu'à présent le: double avantage  d'une     réfricrération    efficace et d'une cons  truction facile, permettant la construction de  convertisseurs de courant<B>à</B> vapeur de mer  cure de très grande, puissance,<B>à</B> refroidisse  ment par air.

Claims (1)

1. REVENDICATION: Convertis,,seur de courant, à vapeur<B>de</B> mercure et <B>à</B> cuve métallique, de grande puis sance, caractérisé en ce qu'il est muni d'une cathode annulaire et d'un réfrigérant interne <B>à</B> réfrigération par air soufflé. SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que la cathode annulaire a une section limitée du côté extérieur par un anneau réfractaire et isolant. 2.

   Convertisseur selon la revendication et la #sous-revendication <B>1,</B> caractérisé en ce que la portion centrale de la cathode annulaire est recouverte par une cuvette en matière iso lante et réfractaire, limitant ainsi vers le centre de la, cathode le domaine d'expansion de la tache cathodique. <B>3.</B> Convertisseur selon la revendication, caractérisé en -ce que l'expansion du mercure vers le centre 4_ la cathode est limitée par une partie en métal rapportée sur le fond de la cathode annulaire. <B>1.</B> Convert6seur selon la caractérisé en ce que la catliode annulaire est raccordée<B>à</B> la cuve métallique du convertis seur par un seul joint.

   <B>5.</B> Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce qu'un faisceau de tubes est librement suspendu au couvercle porte-anodes du convertisseur,<B>à</B> l'intérieur de la cuve mé tallique, et est parcouru par de l'air soufflé. <B>6.</B> Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que l'entrée et la sortie<B>de</B> l'air de refroidissement se font da-us clés ré- ffions voisines du couvercle porte-anodes du convertisseur, régions séparées par un cloi sonnement.

   <B>7.</B> Convertisseur selon la revendication et la sous-revendication <B>5,</B> caractérisé en ce que les circuits tubulaires de réfrigération traver sant l'intérieur de la cuve sont parcourus en parallèle par l'air de refroidissement. <B>8.</B> Convertisseur selon la revendication et la sous-revendication <B>5,</B> caractérisé en ce que les tubes constituant le faisceau sont incurvés vers la #régio_n catliodique <B>à</B> forte pression de va-peur de mercure.

   <B>9.</B> Convertisseur selon la reVendication et la sous-revendication <B>5,</B> caractérisé en ce que le circuit de retour du faisceau<B>de</B> tubes de puis la région cathodique jusqu'au couvercle parte-anodes est constitué par au moins un conduit circulaire débaucliant dans le -couver cle porte-anodes -clans une région voisine de l'entrée des tubes.

   <B>10.</B> Convertisseur selon la revendication et la sous-revendication <B>5,</B> caractérisé en ee que le faisceau de tubes est relié en série avec le moyen normal de réfrigération du couver- tisseur. <B>11.</B> Convertisseur -selon la revendication et les sous-revendications <B>à</B> et,<B>9,</B> caractérisé en -ce que la sourc(# d'énergie destinée<B>à</B> met tre -en mouvement<B>le</B> fluide de réfrigération<B>à</B> l'intérieur du faisceau de tubes est placée<B>à</B> l'intérieur du conduit -circulaire de retour d'air depuis la région cathodique<B>à</B> forte pres sion de vapeur de,

   mercure jusqu'au couvercle porte-anodes.