Redresseur sec La présente invention se rapporte à un redres seur sec comprenant plusieurs éléments à conduc- tibilité asymétrique, constitués par des plaquettes métalliques portant chacune un revêtement semi conducteur solide et entre lesquelles sont interca lées des cosses d'alimentation et de prise de cou rant électrique, ces éléments formant au moins une pile et étant associés à un dispositif refroidisseur.
On sait que la capacité de transmission de cou rant des redresseurs secs est limitée en grande par tie par la chaleur engendrée par le passage du cou rant et on a déjà cherché à assurer le refroidissement en immergeant les redresseurs dans l'huile, en faisant passer de l'air servant au refroidissement sur les éléments, qui doivent alors être écartés l'un de l'autre, et en prévoyant des ailettes de refroidisse ment intercalées entre les éléments et s'étendant au- delà de leur périphérie en vue de leur refroidisse ment par l'air atmosphérique ou par un courant d'air forcé.
Aucun de ces moyens ne s'est révélé très effi cace et, en particulier dans le cas de redresseurs immergés dans l'huile, l'encombrement est beaucoup plus grand. L'un des buts de l'invention est donc de fournir un redresseur sec comprenant un dispositif de refroidissement d'une plus grande efficacité que ceux proposés antérieurement.
Le redresseur sec selon l'invention est caractéri sé en ce que le dispositif refroidisseur comprend au moins un conduit destiné à être parcouru par un fluide de refroidissement et est isolé électriquement par rapport à l'ensemble des éléments à conductibi- lité asymétrique, ce dispositif comprenant des par- ties intercalées entre ces éléments et en contact in time avec ceux-ci.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'inven tion.
La fig. 1 est une vue de face avec coupe par tielle d'un redresseur sec comportant un dispositif refroidisseur.
La fig. 2 est une vue de profil à plus grande échelle de la partie supérieure de l'une des piles élé mentaires du redresseur représenté en fig. 1.
La fig. 3 est une vue de profil d'un autre redres seur comportant deux organes de refroidissement ayant une forme différente en section droite.
La fig. 4 est une vue de face de l'un des or ganes de refroidissement que montre la fig. 3, le cou vercle étant enlevé pour montrer le trajet suivi par un conduit d'échange thermique.
La fig. 5 est une coupe partielle de l'organe de refroidissement suivant la ligne V-V de la fig. 4, le couvercle étant fixé en place.
La fig. 6 est une vue de face de l'autre organe de refroidissement, avec arrachement partiel du cou vercle pour montrer l'intérieur.
La fig. 7 est une vue d'extrémité avec coupe par tielle d'un redresseur comportant des organes de refroidissement qui ne sont intercalés que partielle ment dans la pile.
La fig. 8 est une vue en plan du même redres seur. La fig. 9 est une vue de profil avec coupe par tielle d'un autre redresseur.
La fig. 10 est une vue en plan également avec coupe partielle du redresseur représenté sur la fig. 9. Le redresseur représenté sur les fig. 1 et 2 est formé de quatre piles d'éléments séparées 11a, 11b, 11e, 11d, juxtaposées dans une enveloppe 12, cha cune des piles élémentaires dudit redresseur étant constituée d'une manière en soi bien connue par des éléments à conductibilité asymétrique se présentant sous la forme de plaquettes métalliques rectangulaires 13 munies chacune d'un revêtement semi-conducteur et d'une couche formant contre-électrode,
des cosses de- connexion 14 étant intercalées entre les éléments suivant les besoins.
Un dispositif refroidisseur désigné d'une façon générale par la référence 15, est intercalé entre les éléments de chaque pile élémentaire à peu près au milieu de sa hauteur, de façon qu'un même nombre d'éléments redresseurs soit disposé de part et d'autre du dispositif refroidisseur, de sorte que les deux moi tiés de chaque pile sont refroidies dans la même mesure. Le dispositif refroidisseur est formé par un tube métallique 16, de préférence en cuivre étiré, dont la section circulaire initiale a été déformée par aplatissement afin de présenter deux méplats pa rallèles.
Ces méplats assurent un contact thermique satisfaisant du tube 16 avec des plaquettes métal liques planes 17 entre lesquelles le tube est en serré, les plaquettes 17 étant isolées électriquement des éléments redresseurs par des feuilles 18 en ma tière électriquement isolante, ayant une bonne con ductibilité thermique. Pour augmenter encore la sur- face de contact entre le tube 16 et les plaquettes 17, ce tube est replié sur lui-même comme indiqué en 19 de manière à former deux branches en contact avec la surface des plaquettes 17.
Dans l'ensemble représenté sur les fig. 1 et 2, le dispositif refroidis seur est constitué par un conduit continu allant de l'orifice d'admission 20 à l'orifice de sortie 21, et il a une forme de serpentin constitué par une suc cession de coudes dirigés en sens inverses, les coudes ayant un rayon tel que deux branches adjacentes du tube se trouvent chaque fois à l'intérieur de la sur face d'une pile d'éléments.
La quantité de chaleur éliminée par un dispositif refroidisseur du type décrit est principalement fonc tion de l'intimité du contact réalisé entre les élé ments redresseurs et les plaquettes en contact avec le tube de refroidissement, et de petites poches d'air demeurant entre les surfaces en contact ont un effet nuisible. Il est par suite désirable que les faces des- dites plaquettes soient sensiblement planes et paral lèles, que ces plaquettes aient sensiblement la même superficie que les éléments redresseurs et que les divers organes soient maintenus étroitement assem blés par serrage.
Pour satisfaire à cette dernière condition, cha cune des piles est maintenue entre des plaquettes terminales rigides 22, qui sont de préférence relati vement épaisses et constituées en Bakélite (mar que déposée), ces plaquettes étant maintenues assem blées par serrage au moyen de boulons 23 traver sant des manchons isolants disposés le long de la pile en des points équidistants, afin d'obtenir une pression de serrage uniforme.
Des cales d'espace ment se présentant sous la forme de douilles 24 tra versées par les boulons sont disposées entre les branches du tube 16 et servent à maintenir ce tube dans la position voulue, ainsi qu'à empêcher son écra sement sous l'effet de la pression de serrage.
Le fluide de refroidissement, de l'eau par exemple, est amené à l'orifice d'admission 20 et, en passant à travers le tube 16 jusqu'à l'orifice de sortie 21, il prélève aux éléments redresseurs la chaleur en gendrée. Le débit du fluide de refroidissement est réglé de façon telle que l'augmentation de tempéra ture de ce fluide de refroidissement pendant son passage dans le tube 16 ne soit pas trop grande, de façon que l'effet de refroidissement du dispositif refroidisseur ne diminue pas notablement au fur et à mesure qu'on se rapproche de l'orifice de sortie.
Le redresseur représenté sur la fig. 3 est formé par une seule pile d'éléments 13 entre lesquels sont intercalées des cosses 14, les éléments de cette pile étant maintenus entre des plaquettes terminales rigides 22 maintenues assemblées par des boulons 23 de la manière décrite précédemment en regard des fig. 1 et 2 ; le dispositif refroidisseur comprend deux organes de refroidissement intercalés entre les éléments de la pile.
Ces organes, qui sont désignés par la référence 30, sont disposés symétriquement par rapport au plan transversal médian de la pile, de façon qu'il demeure entre l'un des organes de re froidissement et la plaquette terminale voisine un nombre d'éléments égal à la moitié du nombre d'élé- nments interposés entre les deux organes de refroi dissement, le nombre d'éléments compris entre les deux organes de refroidissement étant déterminé en fonction du-degré d'échauffement admissible des élé ments.
Les organes de refroidissement 30 sont en contact avec de minces feuilles 31 en une matière électriquement isolante, disposées de chaque côté desdits organes afin de les séparer électriquement des éléments de la pile, les feuilles précitées pré sentant une bonne conductibilité thermique.
Si l'on se reporte aux fig. 4 et 5, on voit que l'un des organes de refroidissement 30 est formé par un bloc 32 en une matière telle que le laiton ou l'alu minium, ayant sensiblement la même forme générale que les éléments redresseurs, mais une plus grande épaisseur. Plusieurs rainures rectilignes<I>33a ... 33d</I> sont usinées dans l'une des faces de ce bloc, dans une direction parallèle aux grands côtés du bloc, ces rainures ayant une section droite rectangulaire comme visible sur la fig. 5. Les rainures sont réunies l'une à l'autre au voisinage des petits côtés du bloc, de sorte que, lorsque la face précitée de ce bloc reçoit un couvercle, elles forment un conduit présentant une grande longueur par rapport à la superficie du bloc.
Cette face du bloc reçoit un couvercle plat 34, qui est soudé ou fixé sur le bloc d'une autre ma nière. Des embouts creux 35 et 36 communiquent avec les extrémités du conduit formé par les rainures, afin de servir d'orifices d'admission et de sortie pour le fluide de refroidissement. Sur la fig. 4, les ori fices d'admission et de sortie sont tous deux disposés du même côté du bloc, mais ils pourraient aussi se trouver sur des côtés différents.
Les plaquettes terminales 22 se prolongent vers le bas au-delà de la périphérie de la pile, afin de former un support pour deux conduits collecteurs 37 et 38 (le premier cachant le second sur la fig. 3) qui s'étendent parallèlement à la longueur de la pile d'éléments. La réunion des embouts creux 35 et 36 aux collecteurs 37, 38 est assurée par des tubulures souples 39, de façon que les deux organes de re froidissement soient reliés en parallèle à la source de fluide de refroidissement. Il est avantageux que pour l'un des organes l'embout 35 soit relié au col lecteur 37 et que l'embout 36 soit relié au collecteur 38, tandis que pour l'autre organe les connexions soient inversées, l'embout 35 étant relié au collecteur 38 et l'embout 36 étant relié au collecteur 37.
De cette manière, l'écoulement du fluide de refroidisse ment à travers les conduits des organes de refroidis sement s'effectue en sens opposés, en tendant ainsi à réduire les gradients<B>dé</B> température dans les plans des éléments de la pile. Lors du fonctionnement, le fluide de refroidissement, qui est habituellement de l'eau, est amené à l'un des collecteurs, l'autre collec teur servant alors de conduit de retour.
La suppression des poches d'air entre les organes de refroidissement et les éléments redresseurs peut être réalisée en appliquant une matière convenable sur les faces desdits organes, la plus grande partie de cette matière étant refoulée à l'extérieur sous l'effet de la pression de serrage et le reste remplissant les poches précitées dans lesquelles l'air serait retenu. La matière utilisée à cet effet doit évidemment pré senter une conductibilité thermique supérieure à celle de l'air qu'il remplace.
L'ensemble compact assemblé étroitement par serrage ainsi obtenu peut être protégé contre les ef fets nuisibles de l'atmosphère par encapsulage dans une matière plastique appropriée. Quand il est des tiné à travailler dans un milieu à température élevée, cet ensemble peut être monté dans une boîte thermo- isolante, afin de l'empêcher de prélever de la chaleur au milieu environnant.
L'organe de refroidissement représenté sur la fig. 6 comprend une base 40 formée par une pièce moulée sous pression en aluminium, ayant la forme d'un boîtier ouvert à sa partie supérieure et présen tant des cloisons internes 41 formant chicanes. Des bossages 42 prévus dans cette base délimitent des trous 43 à travers lesquels les boulons servant à maintenir les éléments de la pile assemblés par ser rage peuvent passer.
Un couvercle métallique 44 est fixé sur la base de manière à recouvrir sa partie su périeure ouverte, l'ensemble se présentant alors sous la forme d'un boîtier plat fermé à faces parallèles planes. Des tubulures d'admission et de sortie 45 et 46 communiquent avec l'intérieur du boîtier à ses extrémités opposées. Les chicanes 41 sont disposées de façon telle que le courant de fluide de refroidisse ment passant à l'intérieur du boîtier soit astreint à suivre un trajet sinueux, ce qui assure une distribu tion satisfaisante de ce fluide de refroidissement.
Les chicanes servent également à renforcer le boîtier pour empêcher son affaissement sous l'effet de la pres sion de serrage.
Le redresseur représenté sur les fig. 7 et 8 com prend une pile 111 d'éléments redresseurs en forme de plaquettes métalliques rectangulaires 112 munies d'un revêtement semi-conducteur et d'une couche formant contre-électrode, des cosses de connexion <B>113</B> étant intercalées entre les éléments.
Deux organes de refroidissement 114 sont inter- calés entre les éléments de la pile 111 et sont dis posés symétriquement par rapport au plan transversal médian de cette pile, de façon telle qu'il demeure entre chaque organe de refroidissement et l'extré mité voisine de la pile un nombre d'éléments re dresseurs égal à la moitié du nombre des éléments se trouvant entre les deux organes.
Ces deux or ganes sont identiques, et ils forment sur la plus grande partie de leur surface des plaquettes à faces parallèles lisses réalisant un contact thermique avec les éléments redresseurs voisins die la pile par l'inter médiaire de leurs couches 115 en matière électrique ment isolante présentant une bonne conductibilité thermique. Les couches 115 peuvent se présenter sous forme de feuilles ou de revêtements appliqués par pulvérisation sur les surfaces de contact ther mique des organes de refroidissement.
Les parties 116 des organes de refroidissement 114 font saillie au-delà de la périphérie de la pile sur les côtés opposés de celle-ci, ces parties en saillie ayant une épaisseur supérieure à celle des plaquettes elles-mêmes et servant à l'écoulement d'un fluide de refroidissement.
Comme montré, les organes de re froidissement 114 sont formés par des pièces métal liques moulées, et les conduits sont formés en noyant dans les parties. en saillie lors du moulage des, tron çons de tube 117, chaque tronçon de tube étant replié sur lui-même pour former deux branches 118a, 118b à l'intérieur de chaque partie en saillie, les orifices d'admission et de sortie 119, 120 se trouvant sur le bord inférieur de l'organe de refroi dissement.
Il est prévu plusieurs conduits séparés, un con duit étant logé dans chaque partie en saillie 116 de chaque organe de refroidissement 114. Ces conduits peuvent être reliés d'un certain nombre de manières différentes, pour permettre le passage d'un fluide de refroidissement tel que de l'eau. Ainsi, les orifices d'admission et de sortie 119, 120 de chaque conduit peuvent être reliés respectivement à des collecteurs en vue d'assurer un écoulement en parallèle à tra vers les conduits, ou bien ils peuvent être reliés en série, de façon que le fluide de refroidissement passe tout d'abord dans l'un des conduits, puis dans l'autre.
Suivant une variante, l'écoulement peut être assuré partiellement en série et partiellement en parallèle. Le fait de prévoir des parties en saillie comprenant des conduits des deux côtés des organes de refroi dissement permet d'obtenir dans la pile une plus grande uniformité de température que si une partie en saillie était prévue d'un seul côté.
La position des orifices d'entrée et de sortie 119, 120 à la partie inférieure de chaque organe de re froidissement est importante. En effet, lors de l'uti lisation d'un liquide de refroidissement comme l'eau, les fuites pouvant se produire en ces points ne peu vent pas ainsi être la cause d'une infiltration du li quide dans la pile d'éléments.
' Ici encore, il est désirable que les surfaces de contact thermique des organes de refroidissement soient planes et parallèles et que les éléments redres seurs soient maintenus étroitement assemblés par serrage. Dans ce cas encore, la pile 111 est mainte nue entre des plaquettes terminales rigides 121 re lativement épaisses, qui sont de préférence formées en Bakélite (marque déposée), et qui sont main tenues assemblées par serrage au moyen de boulons 122 traversant la pile en plusieurs points équidis tants pour assurer une répartition uniforme de la pression de serrage.
Les organes de refroidissement peuvent être en un métal quelconque ayant une bonne conductibilité thermique, mais ils sont de préférence en aluminium, car ce métal est relativement ductible, de sorte qu'ils peuvent être amenés par pression en contact intime avec les surfaces des éléments redresseurs de la pile entre lesquels ils sont disposés.
Si l'on se reporte maintenant au redresseur re présenté sur les fig. 9 et 10, on voit que le refroidis sement est assuré par des ailettes parallèles 130 écar tées l'une de l'autre, dont trois côtés s'adaptent au profil des éléments redresseurs 112, mais qui font saillie vers le bas sur le quatrième côté au-delà de la périphérie de la pile d'éléments, les parties en saillie étant noyées dans un bloc de faible épaisseur 132 en métal moulé, de manière à réaliser un trans fert de chaleur satisfaisant avec ce bloc.
Des tron çons de tubes 133 sont également noyés dans le bloc, chaque tronçon étant replié sur lui-même pour for mer deux branches de conduit 134a, 134b sensible ment parallèles aux plans des ailettes. Les extrémi tés de chaque tronçon de tube 133 font saillie par rapport à une face du bloc, de manière à former des orifices d'admission et de sortie 135, 136 permet tant d'établir les raccordements pour l'arrivée d'un fluide de refroidissement, de la manière décrite pré cédemment.
Le bloc 132 forme une base pour les éléments redresseurs et, étant donné qu'il est dis posé sous la pile d'éléments, le liquide de refroidis- sement qui peut fuir en ces points ne peut en aucun cas s'infiltrer dans la pile d'éléments.
La pile d'éléments 111 est formée de tronçons disposés chacun entre deux ailettes voisines, les ailettes étant isolées électriquement des éléments de la pile par des couches 115, comme décrit précé demment. Comme montré, les ailettes sont relative ment minces, et elles peuvent être formées par de la tôle de cuivre, de sorte qu'ici encore des boulons 122 peuvent être utilisés pour maintenir les éléments de la pile assemblés par serrage et pour fournir la pression réalisant l'intimité de contact désirée.
Tou tefois, si les ailettes sont rigides et si elles sont ve nues de moulage avec le bloc 132, les portions de la pile peuvent être maintenues en place entre les paires d'ailettes voisines au moyen de cosses élas tiques, disposées de préférence à mi-distance sur la longueur de chaque portion, de façon que la surface de contact réduite avec les éléments redresseurs voisins de la pile obtenue inévitablement avec une cosse de connexion élastique ne gêne pas le trans fert de chaleur par conduction entre les éléments redresseurs et les ailettes.