Dispositif de contact électtique liquide La présente invention a pour objet un dispositif de contact électrique liquide, dans lequel un courant électrique doit passer d'un organe de contact consti tué en une matière solide conductrice de rélectricité <B>à</B> un liquide de contact conducteur de l'électricité.
Les dispositifs de contact de ce genre compren nent principalement, d'une part, les interrupteurs<B>à</B> mercure dans lesquels du mercure disposé dans une enceinte isolante peut soit établir une liaison entre des organes de contact espacés disposés dans cette enceinte et qui sont en une matière solide conductrice de l'électricité, soit être écarté d'un au moins de ces organes, par suite d'un changement de position de l'enceinte, en vue d'interrompre la liaison, et d'autre part, les dispositifs constituant des balais liquides, dans lesquels un liquide conducteur de l'électricité est maintenu pendant le fonctionnement du dispositif entre deux organes de contact formés en une matière solide et qui sont relativement mobiles.
Dans le brevet suisse No <B>360121</B> est décrit un dispositif de contact liquide comprenant un organe de contact qui présente sur sa face de transmission du courant une couche de protection en une matière solide, conductrice de l'électricité, ne formant pas d'amalgame et ne réagissant ni physiquement, ni chi miquement avec le liquide de contact, de sorte que l'attaque ou l'érosion dudit organe par ce liquide est évitée ou tout au moins réduite. La surface exté rieure de cette couche de protection est soit recou verte par une couche additionnelle d'une matière con ductrice de l'électricité pour laquelle le liquide de contact est mouillant, soit traitée avec un mordant ou tout autre agent corrosif, pour permettre au li quide de contact d'être mouillant.
On admet que le liquide de contact est mouillant lorsque, pour une masse de liquide recouvrant une partie seulement de la surface de la face de trans- mission de l'organe<B>de</B> contact, l'angle compris entre une première ligne tirée dans le plan de cette face, <B>à</B> la limite périphérique du liquide, et une tangente <B>à</B> la surface du liquide passant par le point d'inter section de cette première ligne et de ladite limite périphérique, est nul ou presque nul. En pratique, cet angle, appelé généralement<B> </B> angle<B>de</B> contact<B> ,</B> est tel que, dans la zone voisine du contour du li quide, l'épaisseur de la couche de liquide ne dépasse pas une dimension moléculaire.
Dans le dispositif décrit dans le brevet susmen tionné, l'organe de contact est, par exemple, consti tué en cuivre, la couche de protection en nickel et la couche additionnelle mouillante en cuivre.
Bien que la disposition préconisée dans le brevet en question apporte<B>déjà</B> une amélioration sensible, des essais ont montré que l'on pouvait encore amé liorer ce genre de dispositif.
Ainsi le dispositif objet de la présente invention est caractérisé en ce que l'organe<B>de</B> contact présente sur sa face de transmission du courant une couche de protection formée par -une matière, conductrice de l'électricité non susceptible de former un amalgame ou de réagir d'une autre manière, physiquement ou chimiquement, avec le liquide de contact, cette cou che de protection comprenant sur sa face extérieure une couche de rhodium.
Dans une forme d'exécution, le liquide de con tact pourra comprendre du mercure placé en pré sence d'un agent mouillant se dissolvant en partie au moins dans le mercure qui est ainsi rendu apte <B>à</B> mouiller de façon répétée la surface extérieure de la couche de rhodium lors du fonctionnement du dis positif.
Comme agent mouillant, on utilisera de préfé rence du palladium, qui pourra être appliqué sur la surface extérieure de la couche de rhodium par pla- cage ou de toute autre manière,<B>le</B> palladium cons tituant alors la couche mouillante mentionnée dans le brevet antérieur cité.
Dans une variante, du rhodium pourrait être dis posé en un autre endroit, où il serait en contact con tinuellement ou périodiquement avec le mercure du dispositif. Enfin, le mercure pourrait également être mis en contact avec du palladium avant son intro duction dans le dispositif.
Le dispositif objet de la présente invention peut également être incorporé dans une machine électri que toumante, le liquide de contact étant maintenu pendant le fonctionnement de la machine dans un intervalle annulaire compris entre des organes de contact tournant l'un par rapport<B>à</B> l'autre. Dans une telle machine, le liquide de contact ne reste pas nécessairement dans l'intervalle en question et peut être amené accidentellement ou intentionnellement<B>à</B> se trouver dans d'autres parties de la machine, no tamment dans des circuits de compensation établis entre différents dispositifs de contact. Lorsque la machine est<B>à</B> l'arrêt et que les organes de contact sont immobiles, le liquide de contact s'accumule généralement dans la partie la plus basse de la cavité intérieure de la machine.
Lorsque le liquide de contact est hors de cet intervalle, il faut aussi veiller<B>à</B> ce qu'il ne soit pas souillé par suite de son contact avec des matières réagissant physiquement ou chimiquement avec lui. Si le liquide contient du mercure, qui convient parti culièrement bien<B>à</B> cet usage, il faut surtout éviter que le mercure puisse venir en contact, d'une part avec du cuivre (qui forme un amalgame), et d'autre part avec du cuivre recouvert d'une couche de nickel seulement.
Dans ce dernier cas, sous certaines conditions et notamment lorsque de l'humidité est présente dans la cavité de la machine sous la forme de vapeur d'eau, un film d'oxyde tend<B>à</B> se former entre le mercure et la surface de nickel. La formation d'un tel film peut entramer une élévation considérable de la résistance offerte au passage du courant et cette réaction peut même détruire la couche de nickel et amener ainsi le cuivre, normalement utilisé pour les parties conductrices de la machine, en contact avec le mercure, ce qui entraînerait une détérioration beaucoup plus rapide encore.
Lorsque le liquide de contact est contenu dans une cavité délimitée en partie par des surfaces non destinées<B>à</B> la transmission du courant électrique, et lesdites qu'il est surfaces constitué non en partie destinées au moins <B>à</B> la par transmission du mercure du <B>'</B>
courant pourront également être recouvertes par -une couche de protection en une matière ne réagissant pas, ni physiquement, ni chimiquement, sur<B>le</B> mer cure, dans toutes les conditions d#emploi du dispo sitif. Cette couche de protection pourra être consti tuée par une couche de chrome disposée elle-même sur une couche de nickel. D'une part, le mercure ne mouille pas facilement une telle couche de chrome, et d'autre part, cette couche de chrome présente une résistance très éle vée<B>à</B> toute réaction, chimique ou physique, avec le mercure.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemple, une machine comprenant des formes d'exécution du dispositif de contact électrique liquide objet de l'in vention.
La fig. <B>1</B> est une coupe axiale de cette machine, qui constitue un convertisseur de couple.
La fig. 2 en est une vue de détail,<B>à</B> plus grande échelle.
La machine représentée aux fig. <B>1</B> et 2 constitue un convertisseur de couple. Celui-ci comprend deux machines électriques homopolaires présentant un stator commun formé de deux flasques<B>10</B> et<B>11</B> en une matière magnétique telle que de l'acier doux, par exemple. Ces flasques sont montés sur des douil les centrales 12 et<B>13</B> en une matière non magnéti que, telle que du laiton, dans lesquelles sont formés des paliers 14 et<B>15</B> pour des arbres d'entrée<B>16</B> et de sortie<B>17</B> qui sont coaxiaux. Des joints assurent une étanchéité parfaite entre les arbres et les douil les 12 et<B>13.</B>
Le stator comprend en outre une carcasse<B>18</B> de forme générale cylindrique, en acier doux, qui pré sente une pièce polaire annulaire<B>19</B> de construction feuilletée. Cette pièce polaire<B>19</B> est formée de lamel les juxtaposées qui sont alternativement de deux sor tes, en acier doux et en cuivre. Ces lamelles sont disposées longitudinalement par rapport<B>à</B> raxe de rotation du convertisseur. Elles peuvent être placées selon des plans passant par cet axe, selon des plans tangents<B>à</B> un cercle concenrtique <B>à</B> cet axe, ou encore selon des plans légèrement inclinés par rapport<B>à</B> cet axe. L'arbre<B>16</B> porte un rotor d'entrée 21 tandis que l'arbre<B>17</B> porte un rotor de sortie 22.
Ces deux rotors comprennent des couronnes<B>23</B> et 24, de cons truction feuilletée analogue<B>à</B> celle de la pièce polaire <B>19,</B> qui sont bordées, sur leur face extérieure, par des pièces polaires en acier<B>25</B> et<B>26.</B> Ainsi que décrit plus en détail dans le brevet suisse N- <B>358502,</B> le stator et les deux rotors cons tituent deux circuits magnétiques représentés en trait continu en<B>27</B> et<B>28,</B> et un circuit électrique repré senté en trait pointillé en<B>29,</B> qui coupe ces circuits magnétiques.
Les valeurs des flux magnétiques dans les circuits <B>27</B> et<B>28</B> sont déterminées par le courant qui par court des enroulements d'excitation placés dans des cavités annulaires<B>30</B> et<B>31,</B> de manière<B>à</B> obtenir des vitesses de rotation différentes pour les deux rotors, et ainsi pour les arbres d'entrée<B>16</B> et de sortie <B>17</B> du convertisseur de couple.
Le circuit électrique<B>29,</B> qui passe par le stator et les rotors, s'établit entre ces parties relativement mobiles par le moyen de deux dispositifs de contact liquides extérieurs<B>32</B> et<B>33</B> et d'un dispositif de contact liquide intérieur 34.
Le dispositif de contact liquide 34 comprend un organe de contact extérieur<B>35</B> (fig. 2) appartenant<B>à</B> la couronne<B>23</B> du rotor d!entrée 21 et un organe de contact intérieur<B>36</B> appartenant<B>à</B> la couronne 24 du rotor de sortie 22.
Lorsque le convertisseur n'est pas en service ou que l'un ou l'autre des rotors est arrêté, le mercure, en l'absence de force centrifuge, tend<B>à</B> se concentrer dans la partie la plus basse de la machine dans la quelle il peut parvenir, c'est-à-dire dans les cavités des dispositifs de contact liquides extérieurs<B>32</B> et <B>33, à</B> la partie inférieure du stator.
Lorsque le convertisseur est mis en marche et que les rotors commencent<B>à</B> tourner, le mercure a ten dance<B>à</B> être ramené dans les intervalles des disposi tifs de contact liquides<B>32, 33</B> et 34 et dans diffé rents circuits de compensation établis entre ces dis positifs.
Le mercure est ainsi mis en contact aussi bien avec les parois des circuits de compensation dans lesquels il circule, qu'avec les surfaces de transmis sion de courant qui constituent les limites extérieure et intérieure des intervalles proprement dits.<B>Il</B> peut aussi pénétrer dans une cavité centrale<B>78</B> délimitée par les extrémités voisines des arbres<B>16</B> et<B>17,</B> par les extrémités de manchons<B>79</B> et<B>80</B> de matière iso lante qui isolent les rotors 21 et 22 des arbres<B>16</B> et <B>17,</B> et par une partie des faces latérales intérieures des rotors.
<B>Il</B> n'est pas nécessaire que le mercure ait un bon contact électrique avec les surfaces de rappareil autres que les surfaces de transmission du courant des dispositifs de contact, mais il est important qu'il ne réagisse ni physiquement, ni chimiquement au contact de ces autres surfaces, notamment dans la cavité<B>28</B> ou dans les différents circuits de compen sation qu'il parcourt.
Au dessin, on a indiqué<B>de</B> la manière suivante comment sont constituées les différentes pièces du convertisseur<B>:</B> Les pièces hachurées seulement au moyen de li gnes continues simples sont en une matière magnéti que, en acier doux par exemple.
Les pièces hachurées seulement au moyen'de lignes continues doubles sont en une matière non magnétique, en laiton par exemple.
Les pièces hachurées seulement par des lignes en pointillé sont en une matière bonne conductrice de l'électricité, en cuivre par exemple.
Les pièces hachurées au moyen de lignes conti nues et de lignes en pointillé s'entrecroisant sont feuilletées et formées de plaques alternées d'une matière conductrice de l'électricité présentant une réluctance magnétique élevée, telle que le cuivre, et d'une matière<B>à</B> faible réluctance magnétique (mais pas nécessairement<B>à</B> faible résistance électrique), telle que l'acier doux.
Enfin, les pièces hachurées au moyen de, lignes continues s'étendant dans deux directions perpendicu laires sont en une matière isolante de l'électricité.
Afin d'éviter toute, réaction physique ou chimi que préjudiciable entre le mercure et les parties métalliques des différents éléments du convertisseur qui présentent des surfaces délimitant la cavité inté rieure<B>78</B> et les circuits de compensation, les surfaces de ces parties sont recouvertes d'une couche de pro tection formée de nickel déposé, par exemple, par galvanoplastie. Cette couche<B>de</B> protection aura, par exemple, une épaisseur de<B>0,0025</B> millimètre.
Cette couche de nickel est recouverte par une couche de protection additionnelle formée d7une matière chimiquement et physiquement neutre par rapport au mercure dans les conditions d'emploi du convertisseur, c'est-à-dire indépendamment de la pré sence éventuelle de vapeur d'eau<B>à</B> l'intérieur de Pap- pareil et pour le domaine des températures de fonc tionnement de ce dernier.
Pour cette couche additionnelle, en utilisera de préférence du chrome qui sera présent sous forme d'un placage déposé sur la couche de nickel. La couche de chrome aura, par exemple, une épaisseur <B>de 0,0125</B> millimètre.<B>Il</B> n'est pas nécessaire que les surfaces exposées des manchons isolants<B>79</B> et<B>80</B> soient recouvertes par des couches de nickel et de chrome. La matière de, ces éléments devra toutefois être choisie parmi celles qui sont chimiquement et physiquement neutres par rapport au mercure.<B>Il</B> en est de même pour le choix de la matière de l'anneau de retenue<B>39.</B> Les manchons<B>79</B> et<B>80</B> seront, par exemple, en résine synthétique alors que l'anneau de retenue est en caoutchouc synthétique ou en toute autre matière plastique.
Les surfaces de transmission du courant des orga nes de contact, qui constituent les limites intérieures et extérieures des intervalles des différents dispositifs de contact liquide, et notamment les surfaces<B>38</B> et 41 du dispositif de contact intérieur 34 (voir fig. 2), sont également pourvues d'une couche protectrice de nickel. Cette couche pourra, par exemple, avoir la même épaisseur que la couche de nickel protégeant les autres surfaces.
Sur ces surfaces de transmission du courant, au lieu d'une couche de chrome, on dépose une couche additionnelle de rhodium. Ce métal, comme le chrome, ne réagit ni chimiquement, ni physiquement avec le mercure dans les conditions d'emploi du con vertisseur (indépendamment de la présence éventuelle de vapeur d'eau dans l'appareil) et peut être mouillé par<B>le</B> mercure pratiquement sans difficulté lors d'un premier contact.
Toutefois, après que le mercure a été mis en contact avec la couche<B>de</B> rhodium puis éloigné de celle-ci<B>à</B> plusieurs reprises, on rencontre de plus grandes difficultés<B>à</B> obtenir un mouillage marqué qui est cependant nécessaire<B>à</B> l'établissement d'un contact<B>à</B> faible résistance électrique entre le mercure et la couche de rhodium.
Pour remédier<B>à</B> cet inconvénient, on met le mer cure en présence d'un agent mouillant constitué, par exemple, par du palladium, qui s'est révélé être un métal donnant dans ce cas les meilleurs résultats. Le bon contact recherché peut être provoqué en déposant sur la couche de rhodium une fine couche de palladium. Cette couche de palladium agit comme une couche mouillante, et par la suite, elle est dis soute dans le mercure et ce dernier acquiert de ce fait la propriété de rester mouillant sur la couche de rhodium même après un grand nombre d'interrup tions du contact mercure/rhodium qui se produisent chaque fois que le convertisseur est mis hors ser vice.
Dans une variante, on peut aussi déposer une certaine quantité de palladium en un point approprié d'un circuit de l'appareil parcouru par le mercure, afin que le mercure soit mis en contact de façon répétée avec ce palladium et que ce dernier se dis solve partiellement dans le mercure.
On pourrait également mettre le mercure en pré sence de palladium avant de placer le liquide dans le convertisseur ou, éventuellement, utiliser simulta nément plusieurs de ces procédés tendant<B>à</B> charger le mercure de palladium.
D'autres métaux pourraient être employés comme agent mouillant, pour autant qu'ils présentent, d'une part, une résistance élevée<B>à</B> l'oxydation ou<B>à</B> toute attaque en présence du mercure et du métal utilisé pour la couche de protection, et d'autre part, une certaine solubilité dans le mercure. Les métaux con venant<B>à</B> cet usage sont ceux qui figurent dans le g groupe VIII du tableau périodique, <B>à</B> l'exception du rhodium.