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Dispositif pour éviter la corrosion de redres seurs à vapeur métallique.
La présente invention concerne un dispositif pour éviter la corrosion de redresseurs à vapeur métalli- que, notamment de redresseurs à vapeur de mercure cons- truits en fer.
Les grands redresseurs à vapeur de mercure cons- truits en fer sont le plus souvent refroidis par de l'eau dans le but d'enlever la chaleur de perte engendrée. Il est d'usage de tirer cette eau de refroidissement d'un puits ou d'une conduite,et, dans ce cas, l'eau réfrigé- rante est en communication électrique avec la terre en un ou de nombreux points. Lorsque le redresseur sert à l'a- limentation de chemins de fer électriques, il est égale- ment d'usage de relier la cathode, c'est-à-dire le pôle positif du système demeurant continu, au fil de ligne, et
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le point neutre du transformateur du redresseur, c'est- à-dire le pôle négatif, aux rails de la voie.
En général les rails, c'est-à-dire le pôle négatif, sont posés directement sur la terre sans aucun isolement, ou ils sont mis à la terre par des plaques me- nant dans l'eau du sol. En conséquence il est nécessaire que la cathode et le récipient du redresseur, c'est-à-dire le pôle positif de l'installation, soient isolés par rap- port à la terre. Pour la même raison, les tuyaux d'arri- vée et de départ de l'eau réfrigérante doivent être cons- truits, au moins en partie, en une matière non conductri- ce. Dans ce but on se sert d'ordinaire de tuyaux en caout- chouc. On évite de cette manière que du courant passe inu- tilement de la cathode du redresseur, le pôle positif, par le système réfrigérant, à la terre, et par les rails au pôle négatif de l'installation.
Mais, suivant la grandeur de la conductibilité de l'eau employée à la réfrigération, un certain courant passe à la terre par l'eau conduite dans les tuyaux de caoutchouc, la grandeur de ce courant étant toutefois si faible que sa perte n'a aucune importance.
Bien que la perte de ce courant puisse être négligée, l'ef- fet électrolytique qu'il engendre peut être très désagréa- ble. La cathode et le récipient du redresseur forment le pôle positif, la terre le pôle négatif du système électro- lytique, et l'eau contenue dans la conduite d'aller et de retour d'eau réfrigérante forme l'électrolyte. En consé- quence, toutes les parties du redresseur baignées par l'eau réfrigérante, donc sa cathode elle aussi, constituent dans le système électrolytique l'anode..Mais à chaque électro- lyse, du métal est enlevé de l'anode et de l'oxygène est séparé de l'eau à l'anode, et si l'électrolyte contient des sels,.qui peuvent être décomposés en acides et en bases, de l'acide est formé à l'anode.
Chacun de ces phénomènes pro- voque une destruction progressive du métal dont l'anode est, fabriquée, cette anode étant dans le présent cas le
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récipient du redresseur. C'est pourquoi on se rend aisé- ment compte que lorsque les influences destructives se ma- nifestent pendant des années, il se produit progressive- ment des corrosions qui risquent de rendre inutilisable l'ensemble de la disposition.
Or la présente invention a pour objet de suppri- mer ces actions électrolytiques nuisibles, ou de les écar- ter du redresseur au moins pour la plus grande partie, et de les dériver sur un corps dont la destruction n'a pas d'importance et qui peut être facilement remplacé.
Dans ce but on dispose d'après l'invention dans le système isolé des conduites d'arrivée et de départ de l'eau réfrigérante un corps métallique qui est porté à un potentiel égal ou supérieur à celui de l'appareil à proté- ger,
Les dessins ci-joints représentent, à titre d'exemples, des formes d'exécution de l'invention,
La fig. 1 montre à titre de comparaison une for- me d'exécution connue comprenant un redresseur à vapeur métallique 1 avec anodes 3, transformateur 4, cathode 2, tuyau d'arrivée d'eau réfrigérante 5, pompe 6, réser- voir d'eau 7 et conduite de consommation 8.
Les fige 2 à 5 représentent des formes d'exécu- tion d'après l'invention.
A désigne l'appareil à protéger qui agit comme anode dans le système électrolytique; B désigne le réci- pient pour l'eau réfrigérante (ou chemise réfrigérante), C des isolateurs qui isolent la disposition de la terre, D1 et D2 désignent des tuyaux isolés, par exemple des tuyaux en caoutchouc, qui conduisent l'eau réfrigérante; E désigne l'eau réfrigérante qui constitue dans ce cas l'électrolyte, F le tuyau métallique pour l'eau réfrigé- rante, tuyau menant à la terre G désigne un réservoir parcouru par l'eau réfrigérante, H des pièces métalliques situées dans,ce réservoir et{en bonne communication
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métallique avec lui, J une source de courant (éléments galvaniques, accumulateurs, etc...), K un câble de jonc- tion entre A et G.
Le fonctionnement est le suivant :
Lorsque l'anode A est reliée par le câble K directement, c'est-à-dire sans intercalation de la batte- rie J, au récipient G et à ses plaques métalliques E, G et H ont même potentiel que l'anode A, et sont en conséquence eux aussi, pour le système électrolytique, une anode d'où le courant passe au pôle négatif (à la terre).
L'intensité du courant passant au pôle négatif est propor- tionnelle à la tension de l'installation de redresseur et inversement proportionnelle à la somme des résistances ohmiques de l'anode au pôle négatif. Ces résistances se composent de la résistance des colonnes d'eau réfrigérante dans les conduites d'amenée et de départ, des résistances des tuyaux, des conduites de cuivre se trouvant dans le système de conduites, ainsi que des résistances de passage du métal à l'eau réfrigérante et inversement. Les résis- tances des colonnes d'eau dans les tuyaux isolés D sont extrêmement fortes par rapport aux autres résistances men- tionnées, de sorte qu'en pratique ce sont ces résistances seules qui déterminent le courant d'électrolyse produit.
Ce courant, qui doit partir de l'anode A à pro- téger, dispose de deux chemins, dont l'un passe par D1 et D2 au pôle négatif, et l'autre par le câble K et D2 au pôle négatif. Le chemin D2 est donc commun. A ce chemin mènent les deux chemins parallèles K et D1. Comme.la con- ductibilité du câble est un multiple, environ 10000 ou 100000 fois celle de la colonne d'eau Dl, le courant passe principalement dans le câble K, et seule une fraction tout à fait négligeable passe dans la colonne d'eau D1. Or c'est ce seul faible courant dans la colonne d'eau D1 qui peut exercer des effets destructeurs sur l'anode A à pro- téger. Le courant passànt par K ne peut avoir d'effets
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destructeurs que sur G et H.
Si on veut également écarter de l'anode A ce faible courant passant par Dl, on peut encore interca- ler dans le câble de jonction une source de tension de la force électromotrice p, par exemple une batterie J, qui augmente la tension aux plaques métalliques H de P à
P + p. Le.courant passant dans la colonne d'eau D1 in- verse alors sa direction. L'appareil à protéger A de- vient en conséquence la cathode, où du métal, de l'hydro- gène et des bases sont séparés. Par le choix de la ten- sion on peut inverser le courant dans Di ou l'amener à la valeur zéro. Comme source de tension on peut employer une batterie galvanique ou une batterie d'accumulateurs, une machine rotative ou un redresseur.
Pour pouvoir faci- lement modifier la tension effective P de cette source, on peut de manière connue fermer la source par une résis- tance et relier des points désirés quelconques de cette résistance à A et G (fig. 5). Comme la source pour la tension de l'installation doit être isolée par rapport à la terre, on la fixera de préférence directement sur l'ap- pareil à protéger, car cet appareil doit pour la tension de régime être isolé par rapport à la terre.
On obtient un résultat semblable à celui d'une source de tension séparée, qui a toujours besoin d'une certaine surveillance, en reliant (fig. 3) A et G directe- ment, et en fabriquant les corps H en une matière qui est plus fortement électropositive que l'appareil à proté- ger, par exemple en zinc.
Pour être parfaitement effectif, le dispositif de l'invention doit être monté aussi bien dans la conduite d'arrivée que dans la conduite de départ de l'eau réfrigé- rante.
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Device to prevent corrosion of metal vapor straighteners.
The present invention relates to a device for preventing corrosion of metal steam rectifiers, in particular of mercury vapor rectifiers made of iron.
Large mercury vapor rectifiers made of iron are most often cooled with water in order to remove the waste heat generated. It is customary to draw this cooling water from a well or pipe, and in this case the cooling water is in electrical communication with the earth at one or more points. When the rectifier is used to supply electric railways, it is also customary to connect the cathode, that is to say the positive pole of the system remaining continuous, to the line wire, and
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the neutral point of the rectifier transformer, i.e. the negative pole, to the track rails.
In general, the rails, that is to say the negative pole, are laid directly on the earth without any insulation, or they are earthed by plates leading into the water in the ground. Consequently it is necessary that the cathode and the receptacle of the rectifier, that is to say the positive pole of the installation, are insulated with respect to the earth. For the same reason, the cooling water inlet and outlet pipes must be made, at least in part, of non-conductive material. Usually rubber pipes are used for this purpose. In this way, current is prevented from passing unnecessarily from the cathode of the rectifier, the positive pole, through the refrigerant system, to earth, and through the rails to the negative pole of the installation.
But, according to the magnitude of the conductivity of the water used for refrigeration, a certain current passes to earth through the water conducted in the rubber pipes, the magnitude of this current being however so small that its loss is it doesn't matter.
Although the loss of this current can be neglected, the electrolytic effect it generates can be very unpleasant. The cathode and rectifier vessel form the positive pole, earth the negative pole of the electrolyte system, and the water in the refrigerant supply and return line forms the electrolyte. Consequently, all the parts of the rectifier bathed in refrigerating water, and therefore its cathode too, constitute in the electrolytic system the anode. But at each electrolysis, metal is removed from the anode and oxygen is separated from water at the anode, and if the electrolyte contains salts, which can be broken down into acids and bases, acid is formed at the anode.
Each of these phenomena provokes a progressive destruction of the metal from which the anode is manufactured, this anode being in this case the
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rectifier container. This is why it is easy to realize that when the destructive influences manifest themselves over years, corrosions gradually occur which risk rendering the whole arrangement unusable.
Now, the object of the present invention is to suppress these harmful electrolytic actions, or to separate them from the rectifier at least for the most part, and to divert them to a body whose destruction is of no importance and which can be easily replaced.
For this purpose, according to the invention, a metallic body which is brought to a potential equal to or greater than that of the device to be protected is placed in the system isolated from the inlet and outlet conduits for the cooling water. ,
The accompanying drawings show, by way of examples, embodiments of the invention,
Fig. 1 shows for comparison a known embodiment comprising a metal steam rectifier 1 with anodes 3, transformer 4, cathode 2, cooling water inlet pipe 5, pump 6, water tank 7 and consumer behavior 8.
Figures 2 to 5 show embodiments according to the invention.
A designates the device to be protected which acts as an anode in the electrolytic system; B designates the container for cooling water (or cooling jacket), C insulators which isolate the arrangement from the earth, D1 and D2 designate insulated pipes, for example rubber pipes, which conduct the cooling water; E designates the cooling water which in this case constitutes the electrolyte, F the metal pipe for the cooling water, pipe leading to the earth G designates a tank through which the cooling water runs, H metal parts located in, this reservoir and {in good communication
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metal with it, J a current source (galvanic elements, accumulators, etc.), K a connecting cable between A and G.
The operation is as follows:
When the anode A is connected by the cable K directly, that is to say without intercalation of the battery J, to the receptacle G and to its metal plates E, G and H have the same potential as the anode A , and are consequently also, for the electrolytic system, an anode from which the current passes to the negative pole (to the ground).
The intensity of the current flowing at the negative pole is proportional to the voltage of the rectifier installation and inversely proportional to the sum of the ohmic resistances of the anode at the negative pole. These resistances consist of the resistance of the cooling water columns in the supply and departure pipes, the resistances of the pipes, of the copper pipes in the pipe system, as well as the resistances of passage from metal to l. cooling water and vice versa. The resistances of the water columns in the insulated pipes D are extremely high compared to the other resistances mentioned, so that in practice it is these resistances alone which determine the electrolysis current produced.
This current, which must start from the anode A to be protected, has two paths, one of which passes through D1 and D2 to the negative pole, and the other through the cable K and D2 to the negative pole. Path D2 is therefore common. To this path lead the two parallel paths K and D1. Since the conductivity of the cable is a multiple, about 10,000 or 100,000 times that of the water column Dl, the current flows mainly through the cable K, and only a very negligible fraction passes through the water column. D1. However, it is this single weak current in the water column D1 which can exert destructive effects on the anode A to be protected. The current passing through K cannot have any effects
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destructive than on G and H.
If we also want to move away from the anode A this weak current passing through Dl, we can also insert in the junction cable a voltage source of the electromotive force p, for example a battery J, which increases the voltage at the plates. metallic H from P to
P + p. The current passing through the water column D1 then reverses its direction. The device to be protected A therefore becomes the cathode, where metal, hydrogen and bases are separated. By choosing the voltage, it is possible to reverse the current in Di or bring it to zero. As voltage source one can use a galvanic battery or an accumulator battery, a rotary machine or a rectifier.
In order to be able to easily modify the effective voltage P of this source, it is possible in a known manner to close the source by a resistor and connect any desired points of this resistance to A and G (FIG. 5). As the source for the voltage of the installation must be isolated from the earth, it should preferably be fixed directly to the device to be protected, because this device must for the operating voltage be isolated from the earth. .
One obtains a result similar to that of a separate voltage source, which still needs some supervision, by connecting (fig. 3) A and G directly, and by making the bodies H of a material which is more strongly electropositive than the device to be protected, for example made of zinc.
To be fully effective, the device of the invention must be mounted both in the inlet pipe and in the outlet pipe of the cooling water.