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Machine électrostatique à transporteur isolant et rigide Le brevet suisse No 317644 concerne un type perfectionné de machine électrostatique à transporteur isolant.
Une telle machine comporte fondamentalement au moins un organe transporteur de charges électriques, constitué en une matière isolante rigide, capable de supporter une densité de flux élevée, présentant deux faces sensiblement parallèles et agencé pour que l'une de ces deux faces se déplace en regard d'au moins un organe inducteur constitué, d'une part, par deux pièces polaires allongées ayant une surface notable et s'étendant sensiblement parallèlement à ladite face de l'organe transporteur et sensiblement perpendiculairement à la direction de déplacement de ce dernier,
l'une de ces pièces polaires étant connectée à l'une des bornes d'une source auxiliaire de potentiel, tandis que l'autre pièce polaire est reliée électriquement à une borne du circuit de débit de la machine, d'autre part, par un organe réunissant les deux pièces polaires .et, constitué en. une matière légèrement conductrice, ledit organe ayant une face parallèle à et aussi rapprochée que possible de ladite face de l'organe transporteur, au moins deux électrodes d'ionisation,
constituées par des organes min- ces allongés perpendiculairement à la direction de mouvement du transporteur, étant disposées en regard de et parallèlement à l'autre face de ce transporteur, à une distance aussi faible que possible de ladite autre face, respectivement au droit des deux pièces polaires, celle de ces électrodes d'ionisation qui est en regard de la pièce polaire reliée à la source auxiliaire étant connectée à l'autre borne de cette source,
tandis que celle des électrodes qui est en regard de la pièce polaire reliée à la borne du circuit de débit de la machine est également connectée à ladite borne, et l'espace entre le transporteur et les électrodes d'ionisation étant rempli d'un milieu fluide ayant une rigidité diélectrique substantielle et une mobilité ionique élevée.
Les électrodes d'ionisation peuvent être constituées par un ou plusieurs fils métalliques ou par une ou plusieurs lames minces métalliques placées sur champ par râpport à la face correspondante du transporteur isolant et à très petite distance de celui-ci.
Le milieu qui baigne les ioniseurs et la face du transporteur qui est en regard de ceux-ci doit présenter, ainsi qu'il a été indiqué, une rigidité diélec- triqué substantielle et une mobilité ionique aussi grande que possible ;
il peut être constitué par un gaz sous pression élevée, par exemple de l'ordre de 10 à 15 kg/em2, de préférence n'ayant pas d'affinités pour l'électron tel que, par exemple, de l'azote très pur ou de l'hydrogène très pur, et exempts surtout d'impuretés électronégatives capables de fixer des électrons, telles que l'oxygène ou les produits, chlorés.
L'hydrogène est particulièrement avantageux du fait de sa très grande mobilité ionique. L'espace entre les inducteurs et le transporteur, dans lequel règne également un champ électrique intense, est de préférence également rempli d'un milieu diélectrique fluide de grande rigidité diélectrique et, si possible, de grand pouvoir inducteur spécifique, tel qu'un gaz comprimé, par exemple azote, oxygène, freon ou autre gaz analogue, seul ou en mélange, ou un liquide isolant.
Il est donc intéressant d'agencer la machine pour que des milieux fluides différents puissent baigner les faces respectives de l'organe transporteur par exemple hydrogène du côté des ioniseurs et mélange d'azote et d'oxygène du côté de l'inducteur. Toutefois, pour des raisons de simplification constructive, il peut y avoir avantage à enfermer l'ensem-
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ble de la machine dans une enveloppe étanche commune remplie d'un milieu répondant à l'ensemble des conditions susmentionnées, l'arbre portant le ou les transporteurs traversant cette enveloppe au moyen d'un presse-étoupe.
L'organe reliant les pièces polaires peut ou non recouvrir ces dernières. La matière qui le constitue doit avoir une résistivité de l'ordre de 1010 à 1013 ohms/centimètre. Il limite les concentrations de champ et répartit uniformément la différence de potentiel existant entre les pièces polaires. Un tel organe est constitué par une pièce ou par une couche déposée sur le support isolant portant les pièces polaires, cette pièce ou cette couche ayant une épaisseur appropriée aux contraintes diélectriques qu'elle pourra subir.
La présente invention concerne une machine électrostatique à transporteur isolant dont le principe vient d'être rappelé, et dans laquelle on fait usage d'une forme de réalisation simplifiée de l'organe inducteur, et qui est applicable quand un sacrifice peut être consenti sur les performances de la machine au bénéfice de l'encombrement, du poids, des facilités de fabrication et du prix de revient.
Ce résultat est atteint en enrobant tout ou partie des inducteurs d'une matière légèrement conductrice, le corps isolant qui les porte pouvant, mais non obligatoirement, être recouvert d'une mince couche d'une matière légèrement conductrice.
Cet enrobage partiel ou total a pour effet de limiter les concentrations du champ sur les bords des inducteurs.
Son efficacité, pour une machine puissante, donc de dimensions assez grandes, est en général inférieure à celle de l'organe continu décrit dans le brevet cité ci-dessus, mais elle est suffisante pour beaucoup d'applications.
Toutes les autres caractéristiques de la machine demeurent inchangées par rapport à celles décrites dans le même brevet.
Pour mieux faire saisir les caractéristiques techniques de l'invention et ses avantages, on va en décrire neuf modes de réalisation, étant entendu que ces exemples n'ont aucun caractère limitatif quant aux modes de mise en aeuvre de l'invention ou aux applications qu'on peut en faire.
La fig. la est une coupe transversale d'une machine à rotor cylindrique à quatre pôles, où les inducteurs sont enrobés totalement sans être réunis par un organe en matière légèrement conductrice.
Les fig. lb, 1c, 2a, 2b, 2c, 3a, 3b et 3c sont des coupes transversales partielles de la même machine, différant entre elles par le mode de réalisation de l'enrobage de l'inducteur, ou par la présence ou l'absence de l'organe en matière légèrement conductrice reliant les inducteurs.
La machine (voir fig. 1) comporte une enveloppe étanche 1 remplie d'hydrogène pur sous une pression de 15 kg/cm9. Une pièce tubulaire cylindrique 2 en matière isolante, comprend quatre rainures longitudinales où sont fixés les deux inducteurs de charge 3 et les deux inducteurs de débit 4.
Autour des deux inducteurs métalliques de charge 3 et des deux inducteurs métalliques de débit 4 se trouvent les enrobages 5 en une matière légèrement conductrice, ayant une résistivité de l'ordre de 1010 à 1013 ohms par cm. Une seconde pièce creuse 6 est assujettie coaxialement à la pièce tubulaire 2.
Elle comporte également, mais sur sa face extérieure, quatre rainures longitudinales, face aux rainures de la pièce 2, et à l'intérieur desquelles sont fixés deux ioniseurs de charge 7, faisant face aux inducteurs de charge 3, et deux ioniseurs de débit 8 faisant face aux inducteurs de débit 4.
Dans l'espace compris entre les inducteurs et la pièce 6 est engagée la jupe d'une pièce cylindrique 10, en forme de cloche, qui constitue le rotor-trans- porteur.
Les inducteurs de charge 3 sont portés à un potentiel prédéterminé au moyen d'une source auxiliaire de potentiel 11.
Les ioniseurs de charge 7 sont reliés à la masse. Les inducteurs de débit 4 et les ioniseurs de débit 8 sont reliés à la borne 12 du circuit de débit de la machine.
Les fig. lb et 1c diffèrent de la fig. la par le mode de réalisation de l'enrobage des inducteurs, réalisé comme l'indiquent les figures. Dans ces trois exemples, les inducteurs enrobés affleurent la face intérieure du support isolant 2 ou sont en légère saillie sur elle.
Dans plusieurs réalisations, on a obtenu des résultats intéressants avec des enrobages ayant des épaisseurs de 1 à 5 mm.
Sur les fig. 2a, 2b et 2c, les enrobages des inducteurs sont respectivement les mêmes que ceux des fig. la, lb et 1c, mais les inducteurs sont reliés entre eux par une mince couche en matière légèrement conductrice 13, sans être recouverts totalement par cette couche, qui est déposée sur la face intérieure du support isolant 2. Dans ces trois exemples, les inducteurs enrobés affleurent la surface de cette couche 13 faisant face au rotor 10 ou sont en légère saillie sur elle, la première disposition étant préférable.
Sur les fig. 3a, 3b et 3c, les enrobages des inducteurs sont respectivement les mêmes que ceux des fig. la, lb et 1c, mais les inducteurs sont reliés entre eux et recouverts par une mince couche en une matière légèrement conductrice 13, déposée sur la face intérieure du support isolant 2. Dans ces trois exemples, les inducteurs enrobés affleurent la face intérieure du support isolant 2 ou sont en légère saillie sur elle, la première disposition étant préférable.
Tous ces exemples pourraient être donnés pour le cas d'une machine analogue à celle décrite, mais où les dispositions respectives des inducteurs et des io-
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niseurs seraient inversées, les inducteurs étant placés à l'intérieur du rotor et les ioniseurs à l'extérieur du même rotor.
Le fonctionnement de ces machines est identique à celui déjà décrit dans le brevet cité ci-dessus. La distance entre les faces en regard de la couche légèrement conductrice et du rotor doit être aussi réduite que possible.
Enfin, ces machines peuvent, en particulier, être réalisées avec des transporteurs isolants en forme de cylindres ou de disques.