Appareil à résistance liquide variable. L'invention a pour objet un appareil à résistance liquide variable, caractérisé en ce qu'il comprend, dans une capacité remplie de liquide, au moins deux électrodes entièrement immergées, ayant des surfaces parallèles entre elles et susceptibles d'être déplacées l'une par rapport à l'autre, de telle sorte que, sans que leur distance varie, les parties des surfaces en regard de ces électrodes soient, de grandeur réglable. On conçoit facilement qu'il soit ainsi possible de faire varier la ré sistance liquide comprise entre ces électrodes.
Dans une forme de réalisation préférée, les électrodes sont des surfaces de révolution co axiales et peuvent tourner l'une par rapport à l'autre autour de leur axe commun.
Un tel appareil est susceptible d'être uti lisé soit comme source de chaleur en utilisant les calories dégagées par effet Joule dans le liquide, soit pour des fins purement électri ques comme résistance variable, par exemple comme rhéostat de démarrage ou de réglage.
Quelles que soient les applications de cet appareil, il peut être avantageux, afin d'éva- euer les calories dégagées, d'assurer une cir culation du liquide qu'il contient, soit en cir cuit fermé, par exemple dans un radiateur, soit en circuit ouvert, auquel cas l'appareil peut constituer l'élément essentiel d'un robi net chauffant.
Afin d'accroître les surfaces d'électrodes susceptibles d'être amenées en regard l'une de l'autre sans augmenter exagérément les di- mensions de la capacité contenant le liquide, il est avantageux d'imbriquer l'une dans l'au tre les électrodes. Les parties actives des élec trodes sont ainsi disposées en chicane.
L'appareil selon l'invention est particu lièrement approprié aux courants alternatifs qui ne provoquent pratiquement pas de phé nomènes d'électrolyse.
Dans le cas de courant monophasé, il suf fit que l'appareil comporte deux électrodes dont l'une est avantageusement fixe et l'autre mobile.
Dans le cas de courants polyphasés, on peut utiliser un nombre d'appareils mono phasés égal au nombre de phases, les bran cher entre phases ou entre phase et neutre et coupler mécaniquement ces appareils de manière que les positions relatives des élec trodes de tous les appareils soient les mêmes au même instant.
On peut également coupler ces phases en étoile en utilisant un nombre d'électrodes fixes égal au nombre de phases uniformément réparties autour de l'axe de la capacité et un nombre égal d'électrodes mobiles, interconnec tées, mécaniquement solidaires et également uniformément réparties autour dudit axe.
Dans ce cas, chacune des électrodes, de préférence en forme de portion de cylindre, peut occuper un secteur de
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(n étant le nom bre de phases). La description qui va suivre en regard du dessin annexé fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Le dessin repré sente, à titre d'exemple non limitatif, quel ques formes d'exécution de l'objet de l'inven tion.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un appareil monophasé, par I-I de la fig. 2. La fig. 2 en est une vue par-dessous, le bouton de réglage étant enlevé.
La fig. 3 est une vue en plan de cet appa reil.
La fig. 4 montre l'appareil monté sur un robinet, ce dernier étant représenté en coupe. La fig. 5 est une vue en perspective d'un rhéostat triphasé.
Les fig. 6 et 7 sont des vues en plan du dispositif de connexion et de réglage de ce rhéostat.
La fig. 8 est un schéma montrant les liai sons électriques et mécaniques des électrodes fixes et mobiles.
La fig. 9 est une vue perspective diamé tralement coupée de l'ensemble du rhéostat montré par les fig, 5 à 8.
L'appareil monophasé selon les fig. 1, 2 et 3 comporte un boîtier cylindrique 1 en ma tière isolante- et imperméable, ouvert à une extrémité 1a et dont le fond lb est percé d'un trou central 2 autour duquel est ménagée une gorge circulaire 3. Ce trou central 2 se prolonge vers le bas de la fig. 1 par un épau lement semi-cylindrique 4.
Dans le trou central 2 est située une douille conductrice 5 à la partie inférieure creuse 5cc de laquelle est emmanché un bouton 6 en matière isolante. Une moitié de la sur face extérieure de cette partie 5ca est recou verte par l'épaulement 4, l'autre moitié (si tuée vers la gauche de la fig. 1) étant décou verte. Une lame conductrice semi-cylindrique 7 est appliquée contre cette moitié libre de 5a, à l'aide d'un poussoir 8 (fig. 2) sollicité par un ressort (non figuré) situé à l'intérieur d'un cylindre 9 fixé au boîtier 1. La lame 7 est reliée à une borne 10 vissée dans le fond 1b du boîtier et munie d'un écrou de ser rage 11.
Sur la surface supérieure du fond lb et de la douille 5 est disposé un joint d'étan chéité profilé 12 maintenu en place par une rondelle 13 munie d'une nervure circulaire 13a épousant la forme de la gorge 3 et s'en gageant dans celle-ci. Sur cette rondelle 13 et par l'intermédiaire d'une rondelle plate 14 est appliquée l'embase circulaire 15 d'une plaque métallique semi-cylindrique 16. L'en semble constitué par la. douille 5, la rondelle 13, le joint 14 et l'embase 15, est solidarisé avec le bouton 6 par une vis en métal inoxy dable 17.
Le bord supérieur (fig. 1) de la. plaque 16 est rabattu et fixé, par exemple par sou dure, sur le bord également rabattu d'une seconde plaque métallique semi-cylindrique 18 disposée coaxialement à la première et en regard de celle-ci.
Entre ces deux plaques 16 et 18 est située une autre plaque semi-cylindrique coaxiale 19 dont le rebord inférieur 19a est appliqué contre le rebord inférieur 20a d'une autre plaque semi-cylindrique coaxiale 20. Ainsi, les deux paires de plaques, 16 et 18, d'une part, 19 et 20, d'autre part, sont disposées en chi cane et coaxialement par rapport. au boîtier 1.
L'ensemble 19_20 est fixé, à l'aide d'une vis 21, sur une borne métallique<B>22</B> traversant de part en part le -fond 1b du boîtier et se prolongeant par une tige filetée 23 sur la quelle est vissé un écrou 24 serrant une ron delle d'étanchéité 25.
La partie de l'appareil située au-dessus du bouton de réglage 6 est. entourée d'une enve loppe métallique protectrice 26 pouvant. être émaillée et servant d'enjoliveur.
Le fonctionnement de l'appareil est le sui vant.: Les bornes 10 et 22 étant. reliées à. une source de courant, par exemple le secteur, les plaques 16-18 et 19-20 sont mises sous ten sion. Le boîtier 1 contenant Lin liquide con ducteur à chauffer, de l'eau par exemple, les plaques 16-18 et 19-20 constituent des élec trodes connectées par la masse de liquide se trouvant entre elles. L'électrode 16-18 étant reliée mécaniquement au bouton 6, sa posi- tion dans le boîtier 1 est réglable.
Quelle que soit, sa position, l'électrode 16-18 se trouve toujours sous tension grâce au contact per manent entre la plaquette 7 appliquée par le poussoir 8 contre la surface métallique 5a de la douille 5 formant collecteur. On remar quera que le poussoir à ressort 8 n'est traversé par aucun courant, mais remplit uniquement un rôle mécanique. Ii est ainsi moins suscep tible de se détériorer que si on l'utilisait comme arrivée de courant en se dispensant alors de la plaquette 7.
On remarquera également que les écrous de serrage 11 et 24 des bornes, ainsi que le collecteur 5a sont situés dans un comparti ment étanche entre le fond 1b du boîtier et le bouton 6, évitant ainsi tout risque de fuites électriques et d'échauffement excessif.
Ainsi qu'il est connu, la valeur d'une ré sistance liquide est proportionnelle aux sur faces en regard des électrodes plongeant dans ce liquide et inversement proportionnelle à la distance séparant ces deux électrodes. Il est clair que, dans le cas de l'appareil décrit ci-dessus, la valeur de la résistance liquide dépendra de la position relative des électrodes 16-18 et 19-20. En particulier, elle variera, d'une façon continue, entre une valeur mini mum correspondant à la position pour la quelle les électrodes sont entièrement emboî tées l'une dans l'autre jusqu'à une valeur maximum correspondant à la position pour laquelle les électrodes sont diamétralement opposées. Ainsi, la puissance calorifique dé veloppée par l'appareil, variera entre deux limites bien déterminées.
Dans un exemple d'application (fig. 4), cet appareil est associé à un robinet adapté 'à cette fin. L'arrivée d'eau qui s'effectue en cc est. commandée par une vanne b manoeuvrée à la façon habituelle par un bouton g. L'eau aboutit, par une tubulure c, dans la partie centrale de l'appareil. Cette eau, après avoir été chauffée, sort par le canal d de diamètre inférieur à celui de la tubulure c et par l'ajutage ou brise-jet e. Il est bien entendu que le courant d'alimentation de l'appareil doit être coupé aussitôt que le robinet est fermé.
Néanmoins, en cas d'oubli, la plus grande partie de l'eau restant dans l'appareil se trouve expulsée par l'air emprisonné à la partie supérieure de celui-ci et le reste conti nuant à être chauffé, s'évapore, la vapeur sortant par le canal d et le brise-jet e. Lors que ce reste est évaporé, le courant se trouve automatiquement coupé.
Le corps f du robinet représenté sur 1e dessin est avantageusement constitué en ma tière isolante et le brise-jet e est recouvert intérieurement d'une couche isolante d'émail. Le but de ceci est de créer d'importantes chutes de tension dues à la longueur des co lonnes d'eau arrivant et sortant de l'appareil. En effet, l'eau arrivant dans l'appareil suit un chemin relativement long dans la canali sation a-c, et de même l'eau en sortant, dans la canalisation d-e. Ainsi, en cas de légères fuites électriques accidentelles dues à un dé faut d'isolement ou à un faux contact, une précaution supplémentaire est assurée parles chutes de tension dans ces colonnes d'eau, évi tant ainsi tout danger d'électrocution même légère.
Dans l'exemple de la fig. 4, l'axe de l'ap pareil est horizontal, l'électrode fixe occupant la moitié inférieure du boîtier. Cette dispo sition est particulièrement avantageuse, car elle permet de maintenir une consommation de puissance électrique sensiblement cons tante, quel que soit le débit d'eau.
On sait, en effet, que la résistivité de l'eau varie de façon inverse avec sa température. On sait, par ailleurs, que la. température de l'eau dépend du débit, et plus précisément du temps pendant lequel elle est traversée par le courant, c'est-à-çlire du temps pendant le quel elle se trouve entre les électrodes. En conséquence, lorsque le débit augmente, la température de l'eau diminue et sa résistivité croît; l'intensité a, par suite, tendance à dé croître. Cependant, à un accroissement de dé bit correspond un accroissement des surfaces baignées des électrodes, puisque le niveau d'eau monte dans le boîtier; en effet, le dia mètre de la tubulure d'entrée c est plus grand que le diamètre du canal de sortie<B>-</B> d.
En conséquence, la résistance de l'eau dimi nue et l'intensité a tendance à augmenter. L'expérience montre que ces deux tendances opposées s'équilibrent dans une grande me sure et l'intensité demeure sensiblement cons tante.
Si l'on veut, par contre, obtenir une tempé rature uniformelet;ündépendante du débit d'eau, il suffit de lier le mouvement de la vanne b à celui de l'électrode mobile. Ceci peut être réalisé par différents moyens connus non re présentés, par exemple: train d'engrenages entre le bouton cg et le bouton 6, ou encore liaison directe du bouton g avec l'électrode mobile en se dispensant du bouton 6. Cette réalisation se prête particulièrement bien à un appareil conforme à l'invention du fait de son réglage électrique par rotation d'une électrode, le réglage du débit s'effectuant éga lement par un mouvement de rotation.
Ainsi, en augmentant le débit d'eau, on entraîne simultanément l'électrode mobile dans le sens d'une diminution de résistance et, par suite, d'une augmentation de puissance absorbée, de manière à maintenir constante la température de l'eau. En cas de diminution de débit, c'est le phénomène inverse qui se produit.
Il est évident que l'appareil ci-dessus peut avoir d'autres applications que celle décrite en regard de la fig. 4. Il peut être adapté à. un corps de chauffe ou radiateur à eau quel conque, la circulation d'eau étant assurée par une pompe ou simplement par thermosiphon.
En outre, l'appareil décrit peut être uti lisé, non pas comme élément de chauffage, mais simplement comme rhéostat. Dans ce cas, après avoir été empli d'un.liquide conducteur approprié, le boîtier 1 peut être hermétique , ment fermé, ou bien, si l'on désire assurer l'évacuation des calories dégagées dans ce rhéostat, on peut établir une circulation per manente de liquide, de préférence en circuit fermé à travers un radiateur.
Les applications de l'appareil comme rhéostat ne diffèrent donc pas sensiblement dans leur principe des applications de ce même appareil pour le chauffage d'un liquide. Les fig. 5 à 9 montrent un mode de réali sation d'un appareil conforme à l'invention, utilisé comme rhéostat. triphasé.
Ce rhéostat, représenté en perspective sur les fig. 5 et 9 comprend un corps cylindrique isolant 27 analogue à. l'élément 1 de la fig. 1, surmonté d'un réservoir 28 fermé de faon étanche par un bouchon 29. La masse de liquide accumulé dans ce réservoir limite l'élévation de température de l'appareil. Des ailettes de refroidissement 30 sont., en outre, fixées radialement à, ce réservoir. Le corps 27 comporte une embase 31 sur laquelle sont montées les trois bornes de serrage 32 destinées à être reliées au réservoir triphasé.
Sous l'embase 31 sont disposées une plaque circulaire fixe 33 en matière isolante et une plaque circulaire 34 coaxiale à. la première et mobile en rotation par rapport à celle-ci, le mouvement s'effectuant à. l'aide d'un bras 35 fixé en 36 sous la plaque 34, cette der nière étant également en matière isolante.
La plaque 33 porte, sur sa face inférieure, trois plots 37 (fig. 7, 8 et 9) reliés électrique ment aux bornes de serrage 32. Chacun de ces plots est solidaire d'une lamelle métallique élastique 38 en forme d'arc de cercle d'envi ron 60 , les trois lamelles 38, séparées par des espaces de 60 également, sont encastrées dans une rainure circulaire 39 ménagée à. la sur face de la plaque 33, de façon à se trouver légèrement en saillie. En regard de chaque lamelle 38 est disposée une seconde lamelle 40 en arc de cercle concentrique et de même dé veloppement angulaire.
Les lamelles 40, qui se trouvent dans une rainure circulaire 41, sont reliées par les boulons 42 aux trois élec trodes fixes et indépendantes 43 qui, dans le corps 27, occupent chacune un secteur de 60 et sont séparées par des intervalles angu laires de même grandeur. Les électrodes mo biles 46 montées sur une embase commune 60 sont de même développement angulaire que les électrodes fixes et coaxiales à celles-ci. L'embase 60 est fixée sur un arbre 44 qui tra verse le fond du corps 27, l'embase 31 et la plaque 33. Un épaulement de cet arbre assure l'étanchéité en coopérant avec le joint 61. Cet arbre se termine à la partie inférieure par un carré 45 qui s'emboîte au centre de la pla que 34.
Cette dernière comporte, sur sa face supé rieure (en regard de la face de la plaque 33 représentée sur la fig. 7), trois pistons 47 dé calés de 120 et reliés par un conducteur 48 encastré dans le corps de la plaque. Ces pis tons 47 sont sollicités par des ressorts 62 (fig. 9) et viennent en saillie au-dessus de la surface de cette plaque 34. Celle-ci comporte, en outre, trois balais de contact 49 (par exem ple des lamelles recourbées), isolés l'un de l'autre et disposés sur les rayons passant par les pistons 47.
Les plots 37 de la plaque 33 et les pistons 47 de la plaque 34 sont situés sur des circon férences de même rayon. En outre, les balais 49 sont disposés et dimensionnés de façon à venir se superposer à la couronne circulaire formée par les rainures 39-41. de la pla que 33.
Dans la position schématisée sur la fig. 8, les balais 49 n'étant pas en contact avec les lamelles 38-40, toutes les électrodes sont hors circuit. Une légère rotation de la plaque 34 permet d'établir ce contact, mettant ainsi ces électrodes sous tension. Celles-ci demeureront sous tension pendant tout le trajet des galets 49 d'une extrémité des lamelles 38-40 à l'autre, les électrodes mobiles 46 en étoile se déplaçant alors de la position représentée sur la fig. 8 (résistance maximum) à la posi tion décalée de 60 pour laquelle elles se trouvent entièrement en regard des électrodes fixes 43 (résistance minimum).
Les pistons 47 viennent alors en contact avec les plots 3 7 mettant ces derniers en court-circuit par le conducteur 48.
La rotation de la plaque 34 est limitée par des butées 50-51 (fig. 7) situées sur le par cours des pistons 47 dans les positions corres pondant à la mise hors circuit et à la mise en court-circuit du rhéostat.
Les faibles fuites électriques qui s'effec tuent directement entre les électrodes fixes 43 ne perturbent pas l'équilibre des phases du circuit. En outre, l'échauffement du liquide est limité du fait des grandes surfaces de re froidissement offertes par le réservoir 28 et par les ailettes 30.
Il est bien évident que l'appareil triphasé ci-dessus peut être utilisé comme élément chauffant à la manière de l'appareil décrit en regard des fig. 1 à 4, de même que ce der nier peut être utilisé en tant que rhéostat monophasé.
L'appareil peut être adapté à un réseau polyphasé quelconque, en modifiant, selon le nombre de phases, le nombre et les dimensions des divers organes. Ainsi, pour un réseau à n phases, l'appareil pourra comprendre n paires d'électrodes, une électrode de chaque paire étant fixe et l'autre mobile, toutes les électrodes mobiles se déplaçant simultanément. Ces électrodes seront formées chacune par un secteur cylindrique d'angle
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et séparées par un espace égal. Elles pourront comprendre une surface unique (comme sur le schéma de la fig. 8), ou plusieurs surfaces en chicane (comme sur les fig. 1 et 3).
Dans le cas de courants polyphasés, on peut évidemment coupler mécaniquement plu sieurs appareils tels que montrés par les fig. 1 à 3, chacun d'eux étant branché soit entre phases, soit entre phase et neutre.