Convertisseur de courant à vapeur de mercure à refroidissement par air. Il est connu que dans les convertisseurs de courant à vapeur de mercure, à cathode liquide, un courant de vapeur de mercure s'établit à partir de la cathode vers les di verses parties du convertisseur et se condense sur les parties les plus froides de celui-ci avant de faire retour à la cathode sous, forme de mercure liquide.
Ce courant de vapeur ascendant crée à l'intérieur du convertisseur une certaine pres sion de vapeur de mercure dont la grandeur peut avoir une influence importante sur le bon fonctionnement du convertisseur.
Plus particulièrement, une zone de forte pression de vapeur de mercure peut être créée aux abords de la cathode, pression qui, sous certaines conditions, peut entraîner la suppression de l'effet soupape du convertis seur. Ce phénomène est accentué fortement lorsque le convertisseur débite des charges approchant de sa capacité de charge maxi mum ou lorsqu'on lui applique des sur charges.
Cette forte pression de vapeur de mer cure est conditionnée à la fois par l'in tensité de réfrigération des parois du convertisseur et par la distance qui sé pare ces parois froides de l'a zone en tourant immédiatement la cathode.
Dans les convertisseurs à cuve métallique de grande puissance, donc de grandes dîmen- sÏons, la distance entre ces deux éléments, paroi réfrigérante d'une part, et zone de forte pression d'autre part, est telle que quelle que soit la puissance de réfrigération de la paroi froide, il n'est pas possible, en agissant uniquement sur cette paroi de diminuer la pression de la vapeur .de mercure aux abords immédiats de la. cathode.
Dans ces, conditions l'arc de redressement se développe dans une zone de forte pression de vapeur de mercure, dans une région où normalement l'obtention -d'un bon vide, donc d'une faible pression de vapeur, est néces saire pour assurer un bon fonctionnement du convertisseur.
Il a donc été nécessaire de renforcer la réfrigération, notamment d'amener à proxi mité de la zone de forte pression de vapeur de mercure des éléments réfrigérants, capa bles de condenser une partie .de cette vapeur et par suite d'en diminuer la densité, élimi nant ainsi le risque de suppression de l'effet soupape du convertisseur.
Différentes dispositions de circuit de réfrigération ont déjà été proposées, à cet effet, plusieurs de celles-ci ont été appliquées aux convertisseurs de courant refroidis par eau.
On peut par exemple constituer au-dessus du volume d'expansion de la vapeur, un espace auxiliaire ou dôme dont le diamètre est inférieur au diamètre libre minimum dé terminé par la couronne d'anodes:
, et dont les parois sont réfrigérées. _ L'action réfrigérante de ce dôme peut encore être augmentée par l'adjonction à sa partie inférieure d'un réfrigérant central parcouru par le fluide de réfrigération et plongeant dans la zone à forte pression de vapeur de mercure.
Dans certains cas, où l'évacuation de chaleur par ce réfrigérant est suffisante, on peut se passer de la construc- tion du dôme, la majeure partie de la chaleur dégagée étant évacuée par le réfrigérant central.
Le réfrigérant central peut plus particu- lièrement être constitué d'un ou de plusieurs tubes de band diamètre dans lesquels plon gent d'autres, tubes de plus petit diamètre.
Cet ensemble réfrigérant plonge jusque dans la zone cathodique à forte pression de va peur de mercure et la circulation -du fluide réfrigérant se fait par exemple, d'abord dans les tubes de grand diamètre -et ensuite dans les tubes de petit diamètre, sous l'effet d'une aspiration centrale.
On peut prévoir des tubes de section cir culaire ou aplatie, traversant la cuve du con- vertisseur depuis le bas, de la virole porte- cathode jusqu'au couvercle porte-anodes;
ces tubes, parcourus par le fluide de réfrigéra- tion. sont situés suivant une couronne circu laire dont le diamètre moyen est inférieur à celui de la couronne d'anodes, et par consé quent à la périphérie de la zone cathodique à forte pression .de vapeur de mercure.
Selon les, facilités de réalisation ou l'in- tensité de la réfrigération, ces tubes réfrigé rants peuvent être droits ou incurvés de façon à présenter un arrondi pénétrant dans la zone à forte pression de vapeur, cette der nière disposition améliorant ,l'efficacité de la réfrigération. Dans. certains cas,
on peut même prévoir un tracé du faisceau de tubes tel que ceux-ci enveloppent la zone à forte pression de vapeur augmentant ainsi l'inten sité du refroidissement.
Tous cest -dispositifs connus ont été en principe utilisés pour la réfrigération des con vertisseurs de courant à cuve métallique, à refroidissement par eau,.
La complication des installations à re- froidissement par eau a conduit les: construc- teurs à rechercher à assurer le fonctionne ment des, convertissseurs, à vapeur de mercure en adoptant un fluide réfrigérant tel qu'il ne nécessite par d'installation compliquée d'ame née ou d'évacuation. L'air était particulière- ment bien indiqué pour ce but.
Toutefois, étant donné la forte diminution de coeffi cient de convection fer-air par rapport à celui fer-eau, il a fallu augmenter les surfaces de réfrigération et le problème des fortes puis sances. s'est également posé pour les conver tisseurs à vapeur de mercure à refroidisse ment par air.
Certaines dispositions adoptées pour la réfrigération par eau ont été impossibles à réaliser dans les convertisseurs de courant réfrigérés, par air. Notamment, le réfrigérant en spirale utilisable dans, le. casa de l'eau ne l'est plus dans, celui de l'air, la chaleur ne pouvant être évacuée qu'en adoptant de très grandes vitesses: dans les tubes, e:ntrainant par conséquent de fortes pertes de charge.
D'autres, dispositions par contre ont pu être adoptées. Ce sont plus particulièrement le convertisseur avec dôme de réfrigération ou de condensation, celui avec tubess@ parcou rus par le fluide de réfrigération en l'occur- rence l'air,
et traversant la cuve du conver tisseur depuis la virole porte-cathode jus qu'au couvercle porte-anodes. On a même dis posé un. réfrigérant central constitué d'un tube de grand diamètre, à l'intérieur duquel se trouve un tube de plus petit diamètre, l'air étant aspiré par ce tube central.
Toutes ces dispositions, tributaires du convertisseur à refroidissement par .eau, pré sentent chacune leurs inconvénients,.
La disposition de cuve métallique de convertisseurs: à vapeur de mercure avec dôme de condensation, quoiqu'étant simple .de construction ne permet pas, d'atteindre direc tement la zone de forte pression de la va peur de mercure.
Il en résulte que l'action du dôme ne se fait qu'à une distance qui, si elle est faible, est encore suffisante pour lais ser subsister, dans certaines conditions de marelle, une région de surpression de vapeur capable d'amorcer un allumage en retour, donc d'entraîner la suppression de l'effet sou pape du convertisseur.
Une disposition. également simple de cons truction est celle à réfrigérant central cylin drique ou conique plongeant dans la région cathodique -de forte pression de vapeur, mais elle ne, permet qu'une condensation réduite de la vapeur par suite de la double limitation de la surface du réfrigérant en contact avec la vapeur, d'une part, et de la vitesse de l'air de réfrigération, d'autre part.
Enfin, si la réalisation comprenant des tubes multiples, traversant la cuve du con vertisseur .de la. virole porte-cathode au cou vercle porte-anodes,, permet la réfrigération directe de la zone à forte pression de vapeur, elle présente des difficultés, de réalisation, notamment pour les: joints avec le couvercle porte-anodes.
Aucune de cesi réalisations ne donne donc la solution du problème de la réfrigération par air soufflé du convertisseur de courant à vapeur de mercure à cuve métallique pour grande puissance.
La présente invention se rapporte à un convertisseur de courant à vapeur de mer cure, à refroidissement par air et pour grande puissance, comprenant une cuve mé tallique, fermée par un couvercle porte- anodes, -et un dispositif de réfrigération des tiné à empêcher la formation d'une zone cathodique à forte pression de vapeur de mer cure, caractérisé en ce qu'il est pourvu, à l'intérieur de la cuve métallique, d'un fais ceau de tubes, repliés en forme de<B>U,</B> répar tis suivant une couronne circulaire :
et fixés au couvercle porte-anodes du convertisseur, ces tubes; pénétrant à l'intérieur de la cuve et étant destinés à être parcourus par de l'air soufflé.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, une vue en coupe d'une forme d'exé cution du convertisseur de courant à vapeur de mercure à grande puissance suivant l'in vention. Tout détail non indispensable à la compréhension de l'invention a été sup- primé. La cuve métallique G' du convertisseur qui porte à sa partie inférieure la cathode K et à ,sa partie supérieure le couvercle porte anodes P, est pourvue d'un moyen de réfri gération m de la périphérie de sa face laté rale et de son fond conique.
De l'air soufflé parcourt ce moyen de réfrigération (ailettes; tubes ronds ou aplatis, etc.) et est dirigé par la gaine G; cet air peut être propulsé par un ventilateur, par exemple situé au basa du convertisseur ou dans une insstallation indé- pendante.
Reprenant les considérations énoncées pré cédemment, la pression ou densité de vapeur dans la région cathodique. R sera fonction de la température de la paroi latérale de la cuve, d'une part, et de la distance D qui sépare cette paroi de la région B, d'autre part. Pour certaines dimensions du convertisseur, la dis tance D devient si grande que la paroi ,laté rale de la cuve n'a pratiquement aucune influence sur la région R à forte pression de vapeur de mercure, quelle que soit sa tem pérature.
Afin de diminuer la distance D de la ré gion R à forte pression de vapeur de mer cure au moyen de réfrigération, on a disposé dans cette forme d'exécution un faisceau de tubes T traversant le couvercle porte-anodes et plongeant dans la région R à forte p:
res- sion. Ce faisceau de tubes est parcouru par de l'air soufflé propulsé par le ventilateur V, depuis les, entrées e jusqu'aux :sorties s des tubes. Les entrées e sont séparées des sorties s par une gaine y.
On voit que de cette façon l'action,de la réfrigération est provoquée directement à l'in térieur de la zone à forte pression, la distance séparant celte-ci du moyen de réfrigération devenant nulle.
Dans cette forme d'exécution les tubes constituant le faisceau tubulaire peuvent être incurvés vers la région à forte pression de vapeur de mercure, afin d'accroître l'in fluence de la réfrigération du faisceau tubu laire sur celle-ci.
Dans une variante, le faisceau tubulaire de réfrigération peut être mis @en série avec lfe moyen de réfrigération normal agissant sur les parois .du convertisseur, l'air étant pro pulsé par un dispositif commun,
par exemple par un ventilateur placé sur le convertisseur ou dans une installation indépendante. Dans ce casa la réfrigération à air de la paroi liaté- rale du convertisseur se fait de façon que l'air circule dans, le sens couvercle-cathode.
Dans le cas contraire où la mise en série des deux moyens de réfrigération n'est pas effectuée, la circulation d'air dans le faisceau tubulaire T est assurée par un ventilateur placé à l'intérieur de la gaine g située au-des sus de l'entrée des tubes.
La ventilation des parois du convertisseur se fait alors; par un ventilateur indépendant, soufflant l'air de réfrigération soit dans le sens couvercle- cathode, soit en sens, inverse. SOUS-REVENDICATIONS- 1.. Convertisseur suivant la revendication, caractérisé en, ce que l'entrée et la sortie de l'air da réfrigération du faisceau de tubes pénétrant à l'intérieur de la.
cuve se trouvent dans des régions voisines du couvercle porte anodes du convertisseur, régions qui sont séparées par un cloisonnement.
2. Convertisseur selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les tubes pénétrant à l'intérieur de la cuve sont disposés. de façon à être parcourus en paralléle par de l'air soufflé.
3. Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que les tubes pénétrant à l'intérieur de la cuve sont incurvés vers la région à forte pression de vapeur de mercure.
4. Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que le faisceau de tubes pé nétrant à l'intérieur de la cuve est alimenté en série avec un moyen de réfrigération des parois latérales du convertisseur, les, deux cir cuits étant alimentés par un même ventila- teur,
ja réfrigération des parois se faisant de façon à ce que .l'air circule le long des parois latérales dans le sens couvercle-cathode.
5. Convertisseur selon la revendication, caractérmé en ce que le faisceau de tubes est alimenté par un ventilateur indépendant de celui assurant le passage de l'air à travers un moyen de réfrigération des parois, latérales du convertisseur, ce ventilateur étant placé à l'intérieur d'un cloisonnement séparant les entrées des sorties des tubes du faisceau.