Dispositif électromagnétique, notamment pompe à fluide conducteur ou débit-mètre
La présente invention a pour objet un dispositif électromagnétique, notamment une pompe à fluide conducteur, dite pompe de Faraday ou un débitmètre, opérant selon le même principe.
Dans ce dispositif, un fluide conducteur de l'électricité circule dans un passage contenu dans un entrefer étroit compris entre une paire de pôles magnétiques, des électrodes étant disposées sur des côtés opposés dudit passage de façon qu'un courant électrique puisse circuler entre les électrodes et à travers le fluide, la direction du courant électrique étant sensiblement perpendiculaire à la direction du champ magnétique et à la direction d'écoulement du fluide.
Dans le cas d'une pompe, on fait circuler un courant entre les électrodes, à travers le fluide se trouvant dans le passage ou canal, ce qui produit une force motrice sollicitant le fluide le long du canal et produisant par conséquent un effet de pompage.
Dans le cas d'un débit-mètre ou dispositif analogue, le mouvement du fluide le long du canal, sous l'effet d'une influence externe, a pour résultat l'induction dans le circuit des électrodes d'un courant électrique qui augmente avec la vitesse d'écoulement.
Jusqu'ici, les canaux d'écoulement du fluide, comprenant des paires d'électrodes et des pièces polaires isolées, ont été construits à l'aide de procédés d'atelier classiques. On a cependant rencontré récemment des difficultés en raison de l'apparition de fluides métalliques hautement corrosifs devant être mis en mouvement au moyen de pompes du type Faraday.
Pour surmonter ces difficultés, un moyen a consisté à construire le canal dans sa totalité en acier à haute résistance électrique et à souder ou à joindre d'une autre manière les électrodes sur les faces du canal.
I1 en résulte une perte de rendement en raison du fait qu'une partie du courant est dérivée des électrodes par les parois du canal. Cette perte de courant n'est pas grave, toutefois les problèmes constructifs posés par cette solution ont limité la dimension du canal à un canal suffisamment grand pour être facilement façonné dans un atelier habituel ou un laboratoire.
I1 est désirable d'être en mesure de construire une pompe ou un débit-mètre du type Faraday, comportant un canal à fluide non seulement notablement plus petit qu'un canal réalisable à l'aide des procédés classiques, mais pouvant, en outre, supporter les fluides particulièrement corrosifs, tout en étant affecté le moins possible de pertes de rendement par dérivation du courant dans les parois du canal. En particulier, un canal avantageux présente une section transversale d'environ 0,25 mm par 1,27 mm, qui est bien inférieure à ce qui peut être réalisé à l'aide des procédés classiques utilisés jusqu'ici. La présente invention a pour objet l'obtention d'un canal qui réponde à ces exigences rigoureuses pour l'écoulement de fluide pour pompe ou débit-mètre du type
Faraday.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que, pour former dans l'entrefer un canal étanche au fluide, des parties des électrodes et des pôles magnétiques se recouvrent, les électrodes et les pôles magnétiques présentant ainsi des surfaces contiguës qui sont maintenues ensemble de façon étanche au fluide, lesdites surfaces étant isolées les unes des autres par une matière électriquement isolante,
Dans une forme d'exécution particulière du dis
positif, les pièces résistant à la corrosion peuvent
comprendre des couches d'un métal, tel que l'acier,
de résistance électrique relativement élevée, ces cou
ches étant collées au moyen d'un adhésif électriquement isolant aux faces des pôles d'une paire de piè
ces polaires magnétiques de polarité opposée.
Les pièces polaires sont magnétisées afin de créer le
champ magnétique traversé par le fluide s'écoulant
dans le canal.
On décrit ci-dessous, à titre d'exemple et en réfé
rence au dessin annexé, une forme d'exécution du
dispositif objet de l'invention constituée par une pompe à fluide conducteur. Dans ce dessin:
La fig. 1 est une coupe de ladite pompe à fluide
conducteur.
La fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue explosée des constituants de la pompe qui forment le canal d'écoulement de fluide, et
la fig. 4 est une coupe selon la ligne 4-4 de la fig. 2.
On a schématisé au moyen de lignes en pointillé, dans les fig. 1 et 2, un appareil 10, actionné par le fluide conducteur. La pompe à fluide conducteur, montée latéralement à l'appareil 10, est désignée de manière générale par 11, un support de montage 12 est solidaire de l'appareil 10 et forme une plateforme plate sur laquelle la pompe 1 1 peut être montée.
La pompe 1 1 consiste en un transformateur abaisseur de tension comportant un enroulement primaire 13 monté sur la branche centrale 14 d'un noyau de transformateur feuilleté, comportant deux branches externes 15 et 16. Le secondaire 17 est formé d'un unique tour de cuivre massif en bande.
La bande de cuivre 17 est isolée électriquement par des enroulements de ruban isolant 20, de sorte que la bande 17 n'entre pas en contact électrique avec les branches 14, 15 ou 16 du transformateur. Ce type particulier de construction de transformateur est bien connu de l'homme du métier. Le transformateur abaisseur de tension décrit ci-dessus débite un courant alternatif d'environ 200 ampères sous 50 millivolts. Une branche 21 de la bande 17 est fixée directement au support 12 et contribue à soutenir l'ensemble du transformateur. La branche 21 est en outre fixée à une électrode 26 au moyen d'une jonction soudée 25. La branche opposée 22 de la bande 17 est fixée à une électrode 27 par jonction soudée en 24. Les branches 21 et 22, les jonctions 24 et 25 et les électrodes 26 et 27 sont particulièrement visibles dans la fig. 3.
L'électrode 26 consiste en une pièce de cuivre de section rectangulaire portant en son centre une ailette de cuivre 28. Cette ailette est de section transversale rectangulaire et peut être venue d'une pièce avec l'électrode 26 ou peut être rapportée. L'électrode 26 est percée de deux trous 30 et 31 traversant l'électrode à chaque extrémité de l'ailette 28.
Deux petits tubes métalliques 32 et 33 sont insérés dans chacun des trous 30 et 31. Les tubes 32 et 33 passent par des trous 34 et 35 du support 12, puis pénètrent dans l'appareil 10 (d'une manière non représentée). Il est entendu, d'autre part, que les jonctions des tubes 32 et 33 avec l'appareil 10, d'une part, et la pompe 11, d'autre part, sont étanches au fluide et forment ainsi les passages du fluide entre la pompe 1 1 et l'appareil 10.
L'électrode 27 est de construction semblable à celle de l'électrode 26, dans ce sens qu'une ailette
36 en est solidaire. L'ailette 36 est de longueur telle qu'elle correspond à la longueur de l'ailette 28 plus les diamètres des trous 30 et 31. I1 convient de noter que l'électrode 27 ne comporte pas d'ouverture, car des passages à travers cette électrode ne sont pas nécessaires.
Un morceau de bande isolante 40 est interposé contre l'électrode 26. Ce morceau comporte des ouvertures 41, correspondant en diamètre et en écart aux trous 30 et 31, réunis par une fente de largeur correspondant à celle de l'ailette 28. La bande 40 est en une matière électriquement isolante qui, traitée à chaud et sous pression, se lie à une surface métallique adjacente. Le rôle de ce morceau de bande est exposé plus loin. Un second morceau de bande 42, comportant une fente 43, est interposé contre l'électrode 27 et la fente 43 s'adapte à l'ailette 36 de l'électrode. La composition de la bande 42 est identique à celle de la bande 40.
Un ensemble de pôles magnétiques 45, particulièrement visible dans la fig. 3, est inséré entre les morceaux de bande 40 et 42. L'ensemble 45 consiste en deux pièces polaires identiques 46 et 47, et en deux pièces d'écartement métalliques non magnétiques 50 et 51. Les pièces 50 et 51 sont pourvues de plusieurs queues-d'aronde 52 s'adaptant à des rainures dans les pièces polaires 46 et 47. Cette disposition permet de fixer l'une à l'autre les deux pièces polaires 46 et 47, parallèlement et séparées, en ménageant une lumière étroite entre les extrémités de ces pièces polaires. Les bords internes des pièces polaires 46 et 47 présentent des faces polaires 53 et 54. Ces deux faces polaires sont parallèles et sont distantes d'environ 0,25 mm.
Les deux faces polaires 53 et 54 sont recouvertes de feuilles métalliques 55 et 56 en acier à haute résistance électrique insensible aux influences corrosives des fluides mis en mouvement par la pompe 11. Les feuilles 55 et 56 sont fixées au moyen d'un adhésif isolant 58, ainsi qu'il est particulièrement visible dans la fig. 4.
L'épaisseur des feuilles 55 et 56 et de l'adhésif 58 est exagérée dans la figure afin de rendre ces éléments clairement visibles. I1 est entendu que les feuilles et l'adhésif ont des épaisseurs de l'ordre de 0,0025 mm ou moins.
L'ensemble magnétique 45 est inséré entre les bandes 40 et 42 de manière que les fentes des bandes soient en alignement avec l'espace ou canal 57.
Il y a lieu de préciser que, lorsque le dispositif est assemblé, les ailettes 28 et 36 forment deux parois opposées du canal 57. Un passage rectangulaire, comportant deux parois de cuivre et deux parois en acier à haute résistance électrique, se trouve ainsi constitué. Après avoir assemblé les électrodes, les bandes et l'ensemble magnétique 45, on applique de la chaleur et de la pression au tout et l'on forme ainsi un canal ou passage étanche au fluide 57. Les bandes 40 et 42 se ramollissent à chaud et se lient de manière étanche au fluide avec les surfaces métalliques adjacentes. Lorsqu'on retire le dispositif d'une zone de traitement par la chaleur, en le maintenant sous pression, il se refroidit et forme un unique canal étanche au fluide entre le tube 32, le canal 57 et le tube 33.
On voit donc facilement qu'un fluide s'écoulant de l'appareil 10 par le tube 32 peut être soumis à l'action de la pompe 11, dans le canal 57.
Comme le fluide contenu dans cet appareil 10 et le canal 57 est conducteur, il est évident que le courant dans le secondaire du transformateur, formé par la bande 17, passe à travers le fluide dans le canal 57, entre les ailettes 28 et 36 des électrodes 26 et 27.
Pour qu'une pression ou force de pompage soit développée dans le fluide au niveau du canal 57, il est nécessaire que les pôles 46 et 47 créent un champ magnétique traversant le canal 57. Ce champ magnétique est fourni par un second enroulement 60 ayant le nombre de tours voulu. L'enroulement 60 peut être établi de manière à être alimenté en énergie au moyen d'une source de courant alternatif habituelle, selon le type de courant fourni à l'enroulement 13. L'enroulement 60 est isolé d'un noyau magnétique 61 au moyen d'une enveloppe isolante 62. Le noyau magnétique feuilleté 61 est fixé à deux pièces magnétiques terminales 64 et 63 qui sont réunies aux pôles magnétiques 46 et 47 de manière convenable. On peut donc voir que le flux produit par le passage du courant dans l'enroulement 60 passe entre les pôles 46 et 47, ce qui crée un flux magnétique traversant le canal 57.
Ce flux traversant le canal 57 est perpendiculaire à la direction du courant passant entre les ailettes 28 et 36, ce qui développe une force dans la direction de la longueur du canal 57, conformément aux principes découverts par Faraday.
La forme d'exécution décrite constitue une pompe électromagnétique de conduction de fluide extrêmement petite, compacte et de construction simple. Si l'on considère les dimensions du canal de pompage 57, il est clair que les procédés d'assemblage classiques, tels que la soudure, nc seraient que de peu ou d'aucune utilité dans la construction du canal étanche au fluide capable de recevoir des fluides hautement corrosifs. Les liquides que l'on peut citer comme exemples de fluides corrosifs sont le sodium liquide et des combinaisons de sodium et de potassium. Un liquide composé d'une combinaison de sodium et de potassium est normalement fluide à la température ordinaire. On peut utiliser ce type de fluide dans la pompe décrite, car le canal de pompe 57 est apte à résister à leur action. éminemment corrosive.
Cette forme d'exécution permet de développer des pressions notables aux puissances de service absorbées par les enroulements 13 et 60.
Il est entendu que le dispositif peut également avoir la forme de débit-mètres à fluide conducteur dans lequel le passage d'un fluide forcé dans un canal donne naissance à un courant électrique entre les ailettes 28 et 36, dont l'intensité est fonction du débit du fluide.