CH334083A - Génératrice homopolaire - Google Patents

Description

      Génératrice        homopolaire       La présente invention concerne une géné  ratrice     homopolaire    dans laquelle le courant  est collecté par un dispositif collecteur à  liquide.    Suivant     l'invention,    cette génératrice     homo-          polaire    est caractérisée par le fait que ledit       dispositif    collecteur comporte un espace an  nulaire de faible section disposé concentrique  ment à l'arbre de la génératrice et     délimité,     d'une- part;

   par des surfaces entraînées avec  l'arbre et, d'autre part, par des surfaces fixes,  cet espace annulaire s'étendant entre deux cy  lindres de diamètres     différents,    ledit dispositif  comprenant au moins un orifice d'arrivée de  liquide dans ledit espace annulaire et au moins  un orifice de départ de liquide, ce dernier ori  fice étant plus éloigné de l'axe de la généra  trice que l'orifice d'arrivée, lesdits orifices  étant reliés eux-mêmes avec un circuit exté  rieur de liquide, le tout étant agencé de ma  nière que la force centrifuge à laquelle est  soumis le liquide dans ledit espace annulaire  et résultant de la rotation de l'arbre, provoque  la circulation du liquide à -travers ledit espace  et le circuit extérieur.

      Le     dessin        annexé    représente, à titre d'exem  ple, une forme d'exécution de l'objet de l'in  vention.    La     fig.    1 de ce dessin montre, en coupe,  une génératrice     homopolaire    à balais liquides.    La     fig.    2 montre, schématiquement et par  tiellement, le circuit du liquide dans la susdite  génératrice.    La     fig.    3 montre, à plus grande     échelle    et  avec     certaines    portions arrachées, une partie  des balais de la génératrice.  



       Il    convient de rappeler que les génératri  ces     homopolaires    sont connues depuis long  temps et consistent essentiellement en un ar  bre ou cylindre métallique tournant dans un  champ magnétique, le tout de façon à pouvoir  débiter, entre au moins deux points dudit ar  bre, un courant intense sous une différence de  potentiel faible.  



  Ces génératrices, dites aussi génératrices  de     Poirson,    peu employées jusqu'à ce jour,  présentent cependant un     intérêt    dans certaines  applications exigeant des intensités très élevées,  comme c'est, par. exemple, le cas pour les  machines à souder, pour l'électrolyse, pour  les champs magnétiques     intenses    utilisés dans  les accélérateurs de particules et, encore, pour  les pompes électromagnétiques, telles que cel  les     utilisées    pour faire     circuler    dans un conduit      un métal sous forme liquide,

   comme prévu  dans les installations pour évacuer un débit  intense de .calories (à l'aide de sodium ou en  core à l'aide de     l'alliage        eutectique        sodium-          potassium    à l'état liquide, etc.).  



  Mais lesdites génératrices, telles qu'elles  étaient conçues jusqu'à présent,     donnaient    lieu  à de graves     difficultés    aux balais collecteurs,  qui s'usaient très vite et créaient des pertes  importantes.  



  On a représenté sur la     fig.    1 une généra  trice     homopolaire        munie    de deux balais liqui  des et de deux circuits     magnétiques    induc  teurs. On pourrait     évidemment        prévoir    le cas  d'un seul circuit magnétique     inducteur    et éven  tuellement d'un seul balai liquide constituant  une borne, tandis que l'autre borne pourrait  être disposée     directement    en bout d'arbre ou  constituée par la masse de la machine.  



  Dans la forme d'exécution représentée, la  génératrice comporte un arbre 1 vertical, dont  la moitié inférieure est comprise dans un des  circuits magnétiques et la moitié supérieure est  comprise dans l'autre circuit magnétique, ledit  arbre étant     entraîné    en 2.    Des bobines 3, 4 engendrent les flux desti  nés à traverser les susdits circuits qui compren  nent:    - l'un     (circuit    supérieur), une armature en  forme de disque 5, la moitié supérieure de  l'arbre 1 et les éléments 6, 7 d'un capot;  - l'autre (circuit     inférieur),    une armature 8  analogue à l'armature 5 et isolée de     celle-          ci,    la moitié inférieure de l'arbre 1 et les  éléments 9, 10 du bâti inférieur.  



  Sur l'arbre, en regard des chambres 11,  12     délimitées    à l'intérieur des: susdits capot  et bâti, sont disposés les balais liquides, qui  sont constitués chacun par     une    couronne mo  bile 13,à profil en forme de V, montée sur  l'arbre 1, ces deux couronnes étant réunies  l'une à l'autre par des boulons 41 les serrant  contre un manchon 14 enfilé sur l'arbre et par  une     couronne    fixe entourant la précédente tout    en laissant un intervalle 15 suffisant pour le  passage du mercure, chaque     couronne        fixe     étant constituée par deux éléments 16, 17,  serrés par des boulons 18.  



  Celui 16 de ces deux éléments qui se pré  sente à la base comporte une gorge circulaire  19 propre à assurer,     notamment,    un bon rem  plissage par le mercure (ou autre liquide) au  démarrage de la     machine,    comme     expliqué    plus  loin. Cette gorge est délimitée à l'intérieur par  un bord 20     (fig.    3) faisant     saillie    à     l'intérieur     d'une     rainure    correspondante 21 de la cou  ronne mobile 13, cette saillie étant destinée à  empêcher les pertes de mercure vers l'entrefer  entre l'arbre et le stator.  



  L'arrivée et la sortie du liquide sont assu  rées comme suit    Pour ce qui est de l'arrivée du liquide, on  prévoit pour chacun des balais, d'une     part,    à  travers les éléments supérieurs 17, un certain  nombre de canaux 22 débouchant en regard  de la couronne mobile 13, par exemple trois       canaux        alimentés    par des conduits respectifs  23 et disposés à 1200 et, d'autre part, à tra  vers les éléments inférieurs 16, de semblables  canaux 24 débouchant dans la gorge 19 et  alimentés par des conduits respectifs 25.  



  Et pour ce qui est du départ de liquide, on  l'assure en prévoyant à la périphérie de cha  que couronne mobile, entre celle-ci et la cou  ronne     fixe,    un     canal    circulaire 26, sur lequel  sont     branchés    un certain nombre de conduits  de départ 27 reliés audit canal par des canaux  28. Bien entendu, les couronnes 13, 16 et 17  sont établies en un métal résistant à l'action  du mercure à la température     maximum    d'uti  lisation, mais assurant cependant un mouil  lage parfait entre le métal liquide et lesdites  pièces, pour réduire au minimum les résis  tances de contact, sources de pertes supplé  mentaires.

      Lesdites pièces sont, par exemple, dans le  cas du mercure ou de     l'alliage        eutectique     sodium-potassium, en cuivre     électrolytique.    Le  reste du     circuit    pourra être avantageusement  constitué en acier inoxydable.      A l'extérieur de la machine, les conduits  d'amenée 23, 25 et de départ 27 sont reliés  à un dispositif échangeur de chaleur 29       (fig.    2), des dispositifs de réglage de débit 43  (vannes) et de mercure 30 (débit-mètres) étant  insérés dans le circuit. Les circuits des deux  balais sont, bien entendu, indépendants.

      Enfin, pour ce qui est des conducteurs  collectant le courant à partir des balais,     ceux-          ci    sont disposés dans la partie centrale de la  machine et sont constitués par des disques 31,  32. La liaison entre les deux balais liquides  respectifs et lesdits disques collecteurs s'effec  tue par deux séries de barres de cuivre 33  disposées parallèlement à l'arbre en forme de  cage d'écureuil.    La disposition de telles barres de cuivre  en cage d'écureuil a l'avantage de compenser  la réaction d'induit.         II    convient encore d'ajouter que les cham.  bres 11 et 12 de la génératrice seront     parfai      terrent étanches et contiendront un gaz neutre  (par exemple de l'azote).

   Il est avantageux;  toutefois, de loger les bobinages 3, 4 dans des  enceintes 34 séparées des chambres susvisées  pour permettre le refroidissement éventuel des  bobinages par ventilation forcée.  



  Le liquide traversant les balais est mis en       circulation    par la force     centrifuge,    à travers  l'échangeur qui     maintient    la température à une  valeur modérée.  



       Il    sera généralement avantageux de vider et  purger les conduits de liquide, dans les pério  des de non-fonctionnement de la génératrice;  des moyens étant alors prévus pour assurer le  remplissage rapide du circuit de liquide, lors  de la remise en marche.    La     fig.    2 montre de tels moyens (seul le  circuit relatif à l'un des deux balais liquides  étant représenté).    Un réservoir 35, qui peut être commun  aux deux balais liquides, est disposé à la par.  tie inférieure de la machine, de façon que la  vidange puisse     s'effectuer,    lorsque désirée,    simplement par la     manoeuvre    de robinets 36;  le réservoir étant mis à la pression atmo  sphérique.  



  Pour le remplissage, on met le     réservoir-          sous    pression, par exemple en envoyant de  l'azote en 42,à partir d'une canalisation 37  alimentant en 38 les chambres 11 et 12. Cette  pression fait monter le liquide dans un tube  39, de sorte qu'il arrive par une tubulure 40  aux conduits d'amenée 23, 25. Le liquide se       répand    dans la gorge 19.

   Si, alors, on met en  marche la machine, le liquide se trouve pro  gressivement projeté vers l'extérieur par la  force centrifuge ; la gorge 19, par la réserve  qu'elle contient, assure un remplissage régu  lier, le liquide continuant à arriver en 40.     Il     arrive finalement un moment où le remplis  sage est total, ce qui est     indiqué    par la lecture  de la pression maximum au manomètre 44, et  où le liquide circule en circuit fermé en pas  sant dans l'échangeur 29. On peut alors fermer  le robinet 36, lequel ne sera ouvert à nouveau  que pour la vidange.

Claims (1)

1. REVENDICATION Génératrice homopolaire, dans laquelle le courant est collecté par au moins un disposi tif collecteur à liquide, caractérisée par le fait que ledit dispositif collecteur comporte un es pace annulaire de faible section disposé con- centriquement- à l'arbre de la génératrice et délimité, d'une part, par des surfaces entrai- nées avec l'arbre et, d'autre part, par des sur faces fixes, cet espace annulaire s'étendant entre- deux cylindres de diamètres différents,

   ledit dispositif comprenant au moins un orifice d'arrivée de liquide dans ledit espace annu laire et au moins un orifice de départ de li quide, ce dernier orifice étant plus éloigné de l'axe de la génératrice que l'orifice d'arrivée, lesdits orifices étant reliés eux-mêmes avec un circuit extérieur de liquide, le tout étant agencé de manière que la force centrifuge à laquelle est soumis le liquide dans ledit espace annu laire et résultant de 1a rotation de l'arbre, pro voque la circulation du liquide à travers ledit espace et le circuit extérieur. SOUS-REVENDICATIONS 1.

   Génératrice selon la revendication, ca ractérisée par le fait que ledit espace annu laire présente, en section par un plan passant par l'axe de la génératrice, une allure en forme de V, le liquide arrivant à la base du V et s'échappant par le sommet dudit V. 2. Génératrice selon la revendication, ca ractérisée par le fait que ledit espace annulaire est délimité par une couronne (13) à profil en forme de V tournant avec l'arbre, et par une couronne fixe .comprenant deux éléments (16, 17) assemblés par des boulons (18). 3.

   Génératrice selon la revendication et la sous-revendication 1, à axe vertical, caractéri sée par le fait qu'elle comprend des moyens pour -retenir le liquide dans l'espace annulaire et l'empêcher de se répandre sur l'arbre de la génératrice. 4. Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que, pour retenir le liquide et l'empêcher de se répandre sur l'arbre de la génératrice, ladite couronne fixe présente une gorge circu- laire (19) dont la partie intérieure située près de l'arbre tournant est délimitée par un bord (20) faisant saillie à l'intérieur d'une rainure correspondante (21)

   de ladite couronne mobile (13). 5. Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que, pour l'arrivée du liquide conducteur, à la base de l'espace annulaire, des canaux (22, 24), reliés à des conduits correspondants (23, 25), sont ménagés dans les éléments (16, 17). 6.

   Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que, pour le départ du liquide conducteur hors de l'espace annulaire, un-canal circulaire (26) est ménagé à la périphérie de la couronne mobile, entre celle-ci et la couronne fixe; canal dans lequel débouchent des canaux (28) reliés à des conduits correspondants (27). 7.

   Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les couronnes fixe et mobile sont constituées en un métal résistant à l'action du liquide conducteur à la température maximum d'utilisation, et assurant cependant un mouil lage parfait entre ledit liquide et lesdites cou ronnes. 8. Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1, 2 et 7, caractérisée par le fait que ledit métal est du cuivre électrolyti que, le liquide conducteur étant du mercure ou un alliage eutectique sodium-potassium. 9.

   Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1, 2 et 4, caractérisée par le fait qu'elle comprend des moyens pour in troduire et évacuer rapidement le liquide con ducteur, la vidange ayant lieu par gravité dans un réservoir (35) situé à la partie inférieure de la génératrice et le remplissage étant obtenu en soumettant ledit réservoir à une pression de gaz inerte, ce qui permet au liquide de gagner la gorge susdite (19), d'où il est ensuite distri bué dans tout l'espace annulaire par la force centrifuge jusqu'au remplissage total, lequel peut être repéré à l'aide d'un manomètre. 10.

   Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2, comprenant deux dispositifs collecteurs, caractérisée par le fait que les couronnes mobiles des deux dis positifs sont disposées sur l'arbre, chacune à l'intérieur d'une bobine inductrice, chaque bo bine étant elle-même située à l'intérieur d'une chambre délimitée par des éléments conduc teurs agencés de manière à former avec ledit arbre un circuit magnétique pour le flux in ducteur. 11. Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1 et 2 et 10, caractéri sée par le fait que lesdites chambres sont par faitement étanches et renferment un gaz neu tre, tel que l'azote. 12.

   Génératrice selon la revendication et les sous-revendications 1, 2 et 10, caractérisée par le fait que lesdites bobines sont logées chacune dans une enceinte séparée de la cham bre correspondante. 13. Génératrice selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisée par le fait que la partie fixe du dispositif collecteur du courant est reliée à un disque conducteur des tiné à être connecté à une borne de sortie, par une série de barres de cuivre (33) disposées parallèlement. à l'arbre sous forme de cage d'écureuil.