Ensemble d'électrodes. La présente invention se rapporte à un ensemble d'électrodes du type de ceux qui sont utilisés dans des condensateurs électro lytiques, des redresseurs, des parafoudres et appareils similaires, ensemble comprenant notamment une pièce d'épaisseur destinée à séparer les électrodes de ces appareils.
L'objet de l'invention est un ensemble d'électrodes comprenant un support en ma tière poreuse et isolante, sur lequel sont dé posées par pulvérisation des couches métalli ques, caractérisé par le fait que les couches métalliques déposées par pulvérisation sont situées sur les faces opposées de la matière isolante, chaque couche de dépôt constituant une électrode séparée et isolée de l'autre couche par ledit support.
Le dessin annexé représente, schématique ment et à titre d'exemple, une forme d'exécu tion de l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente en plan un ensemble d'électrodes.
La fig. 2 est une coupe selon II-II de la fig. 1.
La fig. 3 représente, au cours de son mon tage, un condensateur électrolytiqu" muni de l'ensemble d'électrodes selon la fig. 1.
Dans cette forme d'exécution, le support est composé de filaments ou de fibres de verre présentant certaines caractéristiques définies, et qui sont soit tissés en une pièce d'étoffe, soit, de préférence, enchevêtrés par tressage. Il a déjà été proposé d'employer de la laine de verre ou un tissu composé de fibres grossières ayant un diamètre d'au moins 0,0254 mm.
Les pièces d'épaisseur en laine de verre ordinaire ne donnent pas des résultats satisfaisants dans leur application aux con densateurs électrolytiques pour différentes rai sons: par exemple, les fibres relativement grossières perforent la pellicule de matière diélectrique recouvrant les anodes des conden sateurs et il en résulte des pertes élevées ainsi qu'un fonctionnement inefficace. Ces inconvé nients peuvent être éliminés par l'utilisation de filaments ou de fibres ayant des diamètres ne dépassant pas0,0127mm,lapréférence étant donnée à une étoffe de verre soit tissée, soit tressée, constituée par des filaments dont le diamètre est d'environ 0,005 mm ou inférieur.
Ces fibres sont extrêmement flexibles et pré sentent des caractéristiques semblables à celles de la soie, de sorte qu'elles ne détériorent pas les pellicules de matière diélectrique des élec trodes avec lesquelles elles sont en contact.
Grâce à la finesse des filaments, leur surface extérieure dans une étoffe de verre est extra ordinairement accrue end comparaison-de la sur face des filaments qui composent une étoffe de verre en matière plus grossière, étoffe telle que la laine de verre ordinaire. Cet accroisse ment de la surface de verre exposée à l'élec-. trolyte permet d'obtenir une matière chimi quement plus réactive par rapport à l'élec- trolyte et, du même coup, plus sensible à l'ef fet de la chaleur.
C'est pour cette raison qu'en suie d'obtenir les meilleurs résultats, il est préférable d'utiliser une étoffe de verre com posée de filaments fins qLà résistent aux tem pératures élevées et qui ne contiennent pas de substances capables de souiller l'électrolyte. 11 a été trouvé que des filaments constitués par des verres à haut point de fusion, par exemple du verre composé d'oxydes de sili cium avec des oxydes de bore, de magnésium et d'aluminium, conviennent parfaitement au point de vue résistance à la chaleur.
En outre, le verre doit être autant que possible exempt de substances telles que le fer et le cuivre qui seraient préjudiciables au condensateur, étant entendu qu'aucune matière n'est rigoureuse ment inerte ou indifférente à une action élec- trolytiquei de longue durée.
Le verre doit pré senter une composition telle que, même sous la forme de filaments très fins, son point de fusion soit de 300 ou au-dessus. Un verre de cette composition résiste sans aucun inconvé nient apparent aux températures de fonction nement les plus élevées que l'on rencontre cou ramment dans les condensateurs électrolyti ques, c'est-à-dire des températures d'environ 150 .
Des étoffes de ce genre, en particulier lorsque les filaments sont traités sous la forme d'un feutrage mince ou d'un tressage, donnent d'excellents résultats en tant que pièces d'épaisseur pour condensateurs électrol7tx- gues, et en raison de la flexibilité joûnte à la robustesse de ce filament de verre très fin, ces pièces d'épaisseur peuvent être facilement incorporées dans des condensateurs à électro lyte du type hiunide ou du type sec.
Comme on l'a précisé plus haut, il est pos sible d'utiliser soit des étoffes de verre tissées, soit des étoffes de verre tressées ou feutrées dans des condensateurs du type humide ou du type sec. Toutefois, il est préférable de recou rir à des étoffes tressées ou- des nattes de verre parce que l'étoffe tressée présente pratique ment une épaisseur et une porosité uniformes dans toutes ses surfaces élémentaires, tandis que les étoffes tissées ont nécessairement une porosité plus grande dans les vides entre fils de trame que dans les régions occupées par les trames.
En outre, aux croisements des fils, il y a de petites surfaces où la porosité est fortement réduite et 1 épaisseur accrue. En raison de la porosité et de l'épaisseur unifor mes des étoffes de verre nattées, les électrodes des condensateurs peuvent être très rappro chées et en particulier dans les condensateurs du type sec, la surface entière des plaques peut être utilisée plus efficacement que dans les condensateurs comprenant des pièces d'épaisseur tissées- ou composées de brins ou torons de verre ou d'autres matières telles que de la gaze de coton.
Pour obtenir des filaments de verre fins, on étire le verre à l'état visqueux en fibres ou filaments de petits diamètres en leur in sufflant un jet de vapeur ou de gaz sous pression. Dans le cas de nattes de verre, celles- ci sont fabriquées par le procédé Fourdrinier et les filaments élémentaires ont ordinaire ment une longueur approximative de 25 à 30 cm.
En ce qui concerne la fabrication d'étoffes tissées en filaments de verre, on re cueille les filaments fins et on les transforme par filage en fils résistants; ils sont alors tissés en articles textiles, les filaments étant continus et longs =parfois de plusieurs mètres dans le cas d'étoffes tissées. Comme on n'a pas besoin de filaments de grande longueur dans @la préparation des nattes de verre, leur étirage peut être poussé jusqu'à un plus petit diamètre, s'ils sont destinés à des nattes que celui des filaments préparés pour des opéra tions de tissage. Au cours de la fabrication d'étoffes de verre, on utilise parfois un lubrifiant ou ,tu. empois pour faciliter la manipulation des fila ments.
A cet effet, il est recommandable de laver les étoffes tissées ou les nattes avant de les incorporer dans les condensateurs. Ce la vage peut être effectué, de préférence, dans une solution diluée de borax, suivi d'un rin çage à l'eau distillée et d'un nouveau lavage dans une solution chaude d'acide borique, suivi finalement d'un rinçage à l'eau. distillée pour enlever toutes les traces d'acide.
Après ce traitement, si on le désire, les étoffes tis sées ou les nattes peuvent subir un traitement pour accroître leur robustesse et leur résis tance à l'action de l'électrolyte par applica tion d'une matière d'apprêt qui ne soit pas préjudiciable au condensateur, quand celui-ci est sous tension.
On peut employer, par exem ple, des verres solubles ou des substances telles que du latex, des laques, des résines synthétiques à base de phénol et de formol ou des vernis ou encore des produits de con densation du type urée et formaldéhyde. Il ne faut utiliser que juste assez de matière d'ap prêt ou d'empois pour empêcher le glissement mutuel des filaments et pour augmenter un peu la rigidité et la robustesse du matériau.
Les condensateurs électrolytiques compre nant des pièces d'espacement de ce genre ont des propriétés très satisfaisantes en ce sens que l'angle de perte et la baisse de résistivité sont fortement réduits, la longévité et l'apti tude au service de ces condensateurs étant remarquablement améliorées comparativement aux condensateurs avec pièces d'espacement de types connus. En particulier, les conden sateurs électrolytiques comprenant des pièces d'épaisseur en tissu de verre sont beaucoup plus aptes à supporter les crêtes de tension que les condensateurs antérieurs.
Dans la forme d'exécution représentée, la pièce d'épaisseur sert, d'une part, à séparer les électrodes du condensateur électrolytique et, d'autre part, à supporter celles-ci qui sont constituées par des couches de particules mé talliques pulvérisées sur la pièce d'épaisseur.
Cet ensemble d'électrodes est préparé en pulvérisant une couche de métal sur une face du matériau isolant pour former l'anode du condensateur et en pulvérisant une couche conductrice sur l'autrei face du matériau pour constituer ainsi la cathode du condensateur. La pièce d'épaisseur servant en même temps de support d'électrodes, il est préférable d'uti liser une étoffe de verre nattée ayant une épaisseur d'au moins un dixième de mm. Ces étoffes peuvent être aspergées de métal fondu sur les deux faces, sans qu'il se produise un contact électrique entre les couches des faces opposées.
Lors de leur introduction dans des condensateurs, de tels ensembles peuvent être facilement imprégnés de l'électrolyte; ils con tribuent à l'obtention de condensateurs pré sentant des propriétés extrêmement favora bles en raison de ce que les plaques d'élec trodes sont rapprochées quoique étant effecti vement séparées par mie pièce d'épaisseur de grande rigidité diélectrique et du fait que les électrodes proprement dites ont une surface effective égale à plusieurs fois leurs surfaces planes mesurables directement.
Les fig. 1, 2 et 3 représentent un conden sateur du type sec comprenant un tel ensem ble d'électrodes et une pièce d'épaisseur. En référence à la fig. 3, on voit que le conden sateur consiste en un ensemble 35 de deux électrodes et en une feuille d'épaisseur, le tout enroulé sur lui-même, la feuille d'épais seur 36 étant en verre non traité par pulvé risation, de manière à prendre la forme cylin drique comme indiqué en 37.
L'ensemble 35 des électrodes et la pièce d'épaisseur sont illustrés plus en détail aux fig. 1 et 2; il com prend une bande 38 d'étoffe en verre tres sée recouverte sur ses faces opposées de cou ches métalliques 39 et 40 déposées par pul vérisation. A volonté, les faces opposées de l'étoffe peuvent être recouvertes simultané ment de métal pulvérisé au moyen de deux pistolets pulvérisateurs. De préférence, les deux couches se composent de particules fine ment divisées d'aluminium adhérant les unies aux autres, ainsi qu'à la base de support, de manière à former des couches conductrices continues sur toutes leurs surfaces.
Toutefois, on peut utiliser d'autres matières formant des pellicules ou, si l'on désire, la cathode d'un condensateur devant fonctionner en courant continu n'a pas besoin d'être en un métal for mant une pellicule, elle peut être en cuivre ou en un autre métal ne formant pas de pelli cules. Si le condensateur doit fonctionner en courant alternatif, les deux électrodes doivent être en un métal formant une pellicule et recouvertes toutes deux d'un film diélec trique.
Les surfaces 39 et 40 déposées par pulvé risation sont pourvues de bornes- 41, 42 pour la connexion des plaques d'électrodes au cir cuit extérieur. On remarque que les bornes sont disposées aux extrémités opposées de la bande 38 et que les surfaces pulvérisées -39 et 40 sont légèrement décalées entre elles. Cette construction est recommandée en vue d'éliminer la possibilité de courts-circ-ûts se produisant entre les bornes ou aux extrémités des surfaces conductrices.
En outre, il est alors possible de souder les bornes aux sur faces obtenues par pulvérisation, comme cela est indiqué schématiquement en 43 et 44, et si on le veut, de m-mir les parties terminales des surfaces obtenues par pulvérisation de bandelettes conductrices 45 et 46 sen opérant -une fusion de masse plies compacte des parti cules sur le trajet do ces bandelettes.
On constitue -un condensateur électrolyti que -en immergeant l'ensemble des électrodes et la pièce d'épaisseur -dans un électrolyte ordinaire capabler de former' Lin film, tel qu'une solution de borax ou d'acide borique.
Si les deux plaques doivent être pourvues de pellicules diélectriques, comme c'est le cas dans un condensateur destiné à fonctionner en courant alternatif, les deux bornes sont connectées aux pôles positifs dune source de force électromotrice et les deux surfaces re couvertes par pulvérisation sont soumises à une électrolyse en tant qu'anodes, jusqu'à ce que le courant de pertes soit réduit à la va leur désirée pour la tension. de formation pres crite.
Si le condensateur doit être utilisé en courant continu, il suffit qu'une seule élec trode soit pourvue d'une pellicule- diélectrique. Pour la préparation d'une électrode destinée à ce genre de courant, une seule borne, par exemple la borne 41 pour la surface pulvérisée 39, sera connectée à la source de force électro motrice et de la sorte, la pellicule diélectrique ne sera formée que sur les surfaces des parti cules constituant- la surface pulvérisée 39.
Les pièces. d'épaisseur en étoffe de verre tissée- ou tressée peuvent avantageusement être .utilisées dans des condensateurs du type électrostatique. De tels condensateurs peuvent être fabriqués, par exemple, sous la forme illustrée à l'aide des fig. 1, 2 et 3 du dessin. Dans de tels condensateurs il n'est toutefois pas nécessaire d'eiriployer des électrodes re couvertes d'un film ou. un électrolyte, capable.
de maintenir -vue pellicule. Les électrodes peu vent être séparées seulement par le verre ou en variante, si on le désire, l'étoffe de verre peut êtres imprégnée d'une matière isolante, par exemple avec, de l'huile de transformateur, possédant une grande rigidité diélectrique.
Une étoffe de verre tissée ou tressée faite de filaments extrêmement fins, telle que préci sée plus haut, est très flexible et peut être pliée sans rompre suivant des rayons de l'or dre de 6,5 rnm ou moins encore. Une étoffe de verre recouverte d'aluminium pulvérisé con serve sa flexibilité dans une mesure suffisante pour être facilement manipulable et prendre toutes formes convenables permettant de l'in corporer dans des condensateurs à électrolyte de différents types.
En raison des caractéristi ques stables des l'étoffe de verre, de son indiffé rence chimique, de sa résistance aux tempéra tureà élevées, de sa; gmandé rigiditq diélectrique, de sa flexibilité et de sa robustesse mécanique, les supports fabriqués en une telle matière sont supérieurs en tous points à ceux que l'on connaît jusqu'à ce jour.
En raison des avan tages et des propriétés remarquables des sup ports de verre, les condensateurs comprenant de tels supports ont une très grandes longé- vite; de faibles pertes, un petit angle de pertes et de faibles piemtes de résistance; ils fonction nent avec un rendement élevé pendant de plus longues périodes que ceux des types an térieurs.