Génératrice électrostatique d'impulsions brèves de courant à haute tension On a décrit, dans le brevet principal, une génératrice électrostatique permettant de pro duire des impulsions brèves de courant sous une tension très élevée, cette génératrice trou vant une application particulièrement intéres sante dans l'allumage des moteurs à explosion.
Cette génératrice comporte au moins une paire d'organes inducteurs répartis en deux familles isolées entre elles et reliées à des sour ces d'électricité capables de porter respective ment ces deux familles à des potentiels symé triques par rapport à un potentiel de référence,. lesdits inducteurs étant disposés symétrique ment, autour d'un axe commun, de telle sorte qu'à un inducteur d'une famille fasse suite un inducteur de l'autre famille, et au moins une paire d'organes transporteurs de charges élec triques disposés symétriquement sur un rotor tournant autour dudit axe commun, présentant une ouverture angulaire sensiblement égale à celle desdits inducteurs et agencés pour venir en coopération capacitive successivement avec lesdits inducteurs,
les transporteurs étant reliés électriquement à au moins un doigt solidaire en rotation du rotor et capable de venir au proche voisinage d'au moins autant de paires de plots fixes qu'il y a de paires d'inducteurs symétri quement répartis autour dudit axe commun et reliés respectivement à l'une des bornes d'au moins un circuit d'utilisation dont l'autre borne est portée au potentiel de référence sus mentionné, les doigts rotatifs et les plots fixes étant agencés de façon qu'un doigt vienne en regard d'un plot lorsque le ou les transporteurs reliés audit doigt sont au maximum de capa cité avec l'inducteur correspondant audit plot,
et de façon que la charge et la décharge des transporteurs aient lieu simultanément; l'en semble des organes inducteurs et transporteurs, des doigts mobiles et des plots fixes étant en fermé dans une enveloppe étanche capable d'être remplie d'un gaz sous pression.
Dans la génératrice selon l'invention, les sources d'électricité excitant les deux familles d'inducteurs sont constituées par des génératri ces électrostatiques auxiliaires montées sur le même arbre que la génératrice principale, et enfermées dans la même enveloppe.
La demanderesse a . constaté que, dès l'amorçage des excitatrices réalisé, l'entretien du potentiel des organes inducteurs peut se faire par l'intermédiaire d'étincelles jaillissant entre des plots mobiles reliés aux transporteurs dés excitatrices et des plots fixes reliés auxdits inducteurs, à condition que la distance entre ceux-ci soit suffisamment faible pour que la distance d'amorçage de l'étincelle ne soit pas trop élevée.
La génératrice selon l'invention est carac térisée en ce que chaque transporteur d'exci tation est relié électriquement, d'une part, à un plot de contact mobile solidaire du rotor portant ledit transporteur d'excitation et agencé pour passer successivement .à très faible distance d'une série de paires de plots de con tact fixes solidaires du bâti portant les induc teurs de la génératrice principale, chaque paire correspondant à un inducteur et comprenant un plot relié à l'inducteur correspondant et un plot relié à la masse,
ces plots fixes et mobiles étant respectivement calés les uns par rapport aux autres de façon qu'un plot mobile vienne en regard d'un plot fixe relié à un inducteur lorsque le transporteur d'excitation correspon dant audit plot mobile est au moins partielle ment engagé en regard de cet inducteur et de façon que ledit plot mobile vienne ensuite en regard d'un plot fixe relié à la masse avant que le transporteur d'excitation correspondant commence à quitter la côincidence avec ledit inducteur, et, d'autre part,
à un organe de con tact monté de façon mobile sur le rotor portant ledit transporteur d'excitation de façon à être soumis à l'action de la force centrifuge pen dant la rotation de ce dernier en surmontant l'action d'un organe élastique antagoniste, cet organe de contact et l'organe élastique antago niste étant agencés de manière que ledit organe de contact assure un contact frottant avec les plots de contact fixes susmentionnés, au-des sous d'une vitesse prédéterminée de rotation du rotor, et soit déplacé par la force centri fuge en dehors de la position assurant ce con tact frottant, au-dessus de ladite vitesse prédé terminée.
La distance entre un plot de contact mobile et un plot de contact fixe, lorsque ces deux plots sont en regard l'un de l'autre, doit être, bien entendu, suffisamment faible pour assurer l'amorçage d'une étincelle sous la différence de potentiel existant à ce moment entre le transporteur correspondant au plot mobile et, la partie de la machine, inducteur ou masse, à laquelle est relié le plot fixe. Cette distance peut, par exemple, être de l'ordre de un dixième de mm ou moins. Il y a d'ailleurs avantage à la rendre aussi faible qu'il est ma tériellement possible, à la condition toutefois qu'il n'y ait pas de frottement entre lesdits plots.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la géné ratrice selon l'invention.
La fig. 1 en est une vue schématique, en coupe longitudinale par 1-1 des fig. 2 et 3 ; la fig. 2 est une coupe transversale par 2-2 de la fig. 1 ; la fig. 3 est une vue en bout du rotor, sui vant la flèche f1 de la fig. 1 la fig. 4 est une vue analogue du rotor sui vant la flèche f2 de la fig. 1 ; la fig. 5 est une coupe transversale par 5-5 de la fig. 1 ;
la fig. 6 est une vue schématique dévelop pée à plat des organes principaux d'excitation. Telle qu'elle est représentée, la machine génératrice comporte des transporteurs d'ex citation fractionnés, intercalés entre les trans porteurs principaux. Pour simplifier les des sins, ni l'enveloppe extérieure étanche de la machine, qui contient un fluide de rigidité di électrique élevée, par exemple un gaz sous une pression de l'ordre de 20 à 25 atmosphères, ni les moyens prévus pour permettre la traver sée de cette enveloppe par l'arbre de la ma chine, ni les moyens assurant les connexions des plots fixes de distribution avec le circuit extérieur, par exemple avec les bougies d'un moteur à explosion, n'ont été représentées.
Dans cette machine, on reconnaît l'arbre 237 de la machine monté à rotation par l'in- termédiaire de roulements 242 et 244, dans deux flasques isolants 246 et 248, centrés dans l'enveloppe de la machine par des moyens non représentés. Sur les deux flasques 246 et 248 sont montées les deux paires d'inducteurs con ducteurs 201, 201' et 202, 202', en forme de segments cylindriques couvrant un arc inférieur à 900, et qui doivent être portées respective ment aux potentiels - U et -L U.
Sur l'arbre 237 est calé le rotor 272 qui porte, d'une part, les transporteurs principaux 205 et 205' constitués par des segments de cylindre ayant sensiblement la même ouverture angulaire que les inducteurs et, d'autre part, les transporteurs auxiliaires ou d'excitation, qui sont chacun séparés en deux fractions, 226 et <I>226a,</I> pour l'un de ces transporteurs, et 226' et<I>226'a</I> pour l'autre.
Les transporteurs principaux 205 et 205' sont reliés électriquement, d'une part, entre eux (fig. 4) et, d'autre part, à un doigt de distri bution 278 assujetti dans le rotor 272 et agencé pour passer, lors de la rotation de la machine, à proximité immédiate de quatre plots de distribution 282, 282', 282", 282"' reliés à des bornes, non 'représentées, permettant d'assurer une liaison avec les bougies d'un moteur à explosion.
Chacun des transporteurs d'excitation est relié, d'une part, à un doigt de contact dit doigt de limiteur 300, 300' et 301, 301' respectivement, assujetti dans l'une des extré mités du rotor 272, ces doigts de limiteur étant disposés pour passer à une distance donnée de plots de limiteur 228, 228' et 229, 229' reliés à la masse et assujettis dans le flasque 248, ces plots étant régulièrement répartis à la périphé rie d'un cercle coaxial à l'arbre de la machine, sur deux diamètres perpendiculaires passant entre les inducteurs.
Chaque transporteur d'ex citation est également relié à un doigt de com mutation assujetti dans l'autre extrémité du rotor 272, sur le diamètre médian du transpor 5 teur correspondant, les doigts de commutation reliés aux transporteurs 226, 226a et 226', <I>226'a</I> étant désignés respectivement par 302, 302a et 302', 302'a. Ces . doigts de commu tation sont agencés pour passer à très faible distance, par exemple moins d'un dixième de mm de plots fixes de commutation 303, 303' et 304, 304', d'une part, assujettis dans le flasque 246 et reliés respectivement aux in ducteurs 201 et 201', 202 et 202' et de plots s analogues 305, 305' et 306, 306', mis à la terre, l'ensemble de ces plots étant régulière ment réparti à la périphérie d'un cercle coaxial à l'arbre de la machine.
Les plots 303, 303', 304, 304' et 305, 305', 306, 306' sont disposés de telle sorte que, pour un inducteur donné, par exemple l'inducteur 201, un doigt de com mutation, par exemple le doigt 302 correspon dant au transporteur 226, vienne en regard du plot de commutation 303 lorsque ce transpor teur 226 est déjà engagé en majeure partie ou en totalité devant l'inducteur 201 et que ce même doigt vienne en regard du plot de com mutation 305 avant que ledit transporteur 226 commence à sortir de coïncidence d'avec le même inducteur 201.
En outre, sensiblement au droit de chaque transporteur d'excitation, le rotor 272 porte un petit axe 307 (307a, 307', 307'a) sur le quel est articulée une lame de contact métalli que 308 (308a, 308', 308'a) qu'un ressort 309 (309a, 309', 309'a), qui s'appuie, d'autre part, sur le transporteur 226 (226a, 226', .226'a) correspondant, tend à repousser vers l'axe de la machine, de telle sorte que lors de la rota tion du rotor 272 à faible vitesse, par exemple celle correspondant à la vitesse de la rotation du moteur à explosion entraîné par son dé-. marreur, les lames 308, 308a, 308', 308'a viennent successivement en contact frottant avec les plots de commutation 303, 303', 304, 304', 305, 305' et 306, 306'.
Les ressorts 309, etc., sont tarés de telle sorte que, lorsque la vitesse de rotation de la machine dépasse celle ci-dessus indiquée, les lames 308, etc., soient repoussées vers l'extérieur par la force centri fuge, contre l'action desdits ressorts, ce qui empêche tout contact entre ces lames et ces plots de commutation.
Dans ce qui précède, on a utilisé dans un but de commodité, des termes différents, à sa voir doigts et plots, pour désigner respective ment les organes mobiles et les organes fixes de distribution, du limiteur ou de commuta tion, mais on peut constater d'après la fig. 1 que ces divers organes affectent la même forme, à savoir celle de tiges métalliques cy lindriques présentant un méplat longitudinal du côté où elles doivent coopérer avec un autre organe semblable.
Le fonctionnement de la machine ainsi constituée est décrit ci-après, le rotor étant supposé entraîné en rotation, par des moyens connus, non représentés, à partir de l'arbre du moteur à explosion dont la machine doit assu rer l'allumage, et à demi-vitesse. par rapport à cet arbre.
Les transporteurs principaux 205 et 205' fonctionnent en coopération avec les induc teurs 201 et 20l', 202 et 202', exactement de la même façon que celle décrite au brevet principal.
Grâce aux transporteurs auxiliaires dont le fonctionnement sera exposé plus loin, les in ducteurs 201, 201' sont portés au potentiel - U et les inducteurs 202 et 202' au poten tiel -I- U.
Lorsque les transporteurs 205 et 205' sont en regard respectivement des inducteurs 201 et 201', ils présentent avec ces inducteurs la capacité maximum C et le doigt de distribu tion 278 est en regard du plot fixe 282. Deux étincelles jaillissent entre le doigt 278 et le plot fixe 282, d'une part, et entre les électrodes de la bougie reliée au plot 282, d'autre part, et, les transporteurs étant mis à la masse à travers le circuit ainsi établi, lesdits transporteurs prennent une charge -I- <I>CU.</I>
La résistance des étincelles étant faible, le potentiel V des transporteurs est alors voisin de zéro.
Les transporteurs se déplacent alors des inducteurs 201, 201' vers les inducteurs 202, 202' portés au potentiel -f- U. Pendant ce déplacement, le potentiel V des transporteurs croît.
Poursuivant leur déplacement, les trans porteurs 205, 205' atteignent ensuite la posi tion pour laquelle leur capacité avec les induc teurs 202, 202' est maxima et égale à C et pour laquelle le doigt de distribution 278 vient en regard du plot fixe 282'. Les étincelles jail lissent alors entre le doigt 278 et le plot fixe 282', et entre les électrodes de la bougie reliée à ce dernier.
Les transporteurs perdent leur charge -f- <I>CU</I> et, étant en regard d'inducteurs au potentiel. -f- U, acquièrent une charge - CU à travers le circuit fermé par les étin- celles. La charge totale libérée est donc égale à2CU. Le cycle se poursuit ensuite de façon sy métrique lorsque les transporteurs 205 et 205' reviennent sous les inducteurs 201 et 201', avec cette différence, par rapport à la phase initiale ci-dessus rappelée, que, lorsque le doigt 278 arrive en regard du plot 282", il s'écoulera, dans le circuit comprenant la bougie corres pondante,
une charge 2CU comme dans la der nière phase ci-dessus décrite, et ainsi de suite.
Le maintien des inducteurs 201, 201' et 202, 202' aux potentiels respectifs nécessaires est assuré par les transporteurs d'excitation. Le fonctionnement de ceux-ci est assez ana logue à celui des transporteurs principaux.
La machine étant supposée en fonctionne ment normal, lorsque le transporteur 226 est engagé en regard de l'inducteur 201, le doigt de commutation 302 passe très près du plot fixe 303 relié à l'inducteur 201 et. une étincelle jaillit entre ce doigt et ce plot. Le transporteur 226 se décharge dans l'inducteur, en l'entrete nant ainsi au potentiel - U. La machine pour suivant sa rotation, le doigt de commutation passe près du plot 305, relié à la masse; .et une étincelle jaillit à nouveau entre ce même doigt et ce plot. Le transporteur 226 se trouve ainsi mis à la masse et, son potentiel tombant au voisinage de zéro, alors qu'il est en regard d'un inducteur au potentiel - U, il acquiert une charge -I- cU, c étant la capacité maximum entre le transporteur 226 et l'inducteur 201.
Le transporteur 226 se déplace alors de l'induc teur 201 vers l'inducteur 202 et, pendant ce mouvement, le potentiel du transporteur croît jusqu'à une valeur supérieure à -f- U.
Puis, lorsque le transporteur 226 est en gagé en regard de l'inducteur 202, le doigt 302 passe contre le plot 304, une étincelle jaillit, le transporteur se décharge dans l'inducteur 202 en l'entretenant au potentiel -I- U, et ainsi de suite, les autres transporteurs<I>226a, 226'</I> et<I>226'a</I> fonctionnant de la même manière, en délivrant alternativement des charges négati ves et positives aux inducteurs respectifs 201, 201' et 202, 202'.
Si, en cours de fonctionnement,. le poten tiel d'un transporteur 226 tend à augmenter jusqu'à une valeur atteignant celle du claquage du diélectrique gazeux, entre transporteur et inducteur, une étincelle jaillit au passage entre le doigt de limiteur 300 et le plot de limiteur, par exemple 228, devant lequel il passe, la distance<U>minim</U>um entre ce plot et ce doigt ayant été fixée de telle sorte que cette étincelle ne puisse jaillir qu'à partir du moment oü le potentiel du transporteur atteint la limite de sécurité.
Le transporteur se décharge alors à la masse, à travers cette étincelle, sans qu'il en résulte des inconvénients ni des irrégularités dans le fonctionnement, puisque le transpor teur 226 ne constitue en réalité qu'une fraction d'un transporteur d'excitation, l'autre fraction <I>226a</I> continuant à jouer normalement son rôle.
Lors du démarrage de la machine, c'est-à- dire au moment de l'amorçage, les potentiels des transporteurs et des inducteurs sont relati vement ou même très faibles, par suite des pertes qui se produisent normalement en période d'arrêt. Il en résulte que les étincelles nécessaires ne pourraient jaillir entre les doigts et plots de commutation, même en tenant compte du faible intervalle diélectrique gazeux prévu entre ces organes lorsqu'ils sont en re gard.
C'est à ce moment, aux faibles vitesses de rotation, qu'agissent des lames élastiques 308 qui assurent un contact direct, sans étin celle, avec les plots 305 et 306, ces lames s'écartant dès que la machine a pris de la vi tesse, ce qui fait cesser tout contact frottant entre organes mobiles et organes fixes. L'une des extrémités de chaque lame 308 est montée pivotante sur le rotor, tandis que l'autre extré mité peut être lestée.
Dans le cas particulier, envisagé ci-dessus, de l'allumage d'un moteur à explosion, si l'on prend soin de tarer les ressorts 309 de telle sorte que les lames 308 commencent à se dé placer pour une vitesse de rotation inférieure à celle qui correspond au ralenti du moteur, on voit que l'on supprime pratiquement tout frottement entre les contacts, avec tous les avantages qui s'ensuivent.