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Anode de redresseur.
La présente invention se rapporte à un raccord d'anode pour courants de grande intensité, et notamment aux raccords d'entrée pour les anodes des redresseurs à vapeur de mercure.
Dans le fonctionnement des redresseurs à vapeur de mer- cure les limites de l'intensité du courant sont déterminées par la fatigue que subissent les manchons isolateurs séparant les tiges des anodes d'avec le corps principal de la cuve du re- dresseur. Par conséquent il était d'usage d'exécuter les anodes en matière carbonée, telle que du graphite, qui assure un fonctionnement convenable d'une température d'environ 900 C. pour obtenir une conductibilité électrique convenable on a, par conséquent, exécuté la tige de l'anode en un métal de conduc- tibilité électrique élevée, tel que du cuivre en forme de tige, d'un diamètre d'environ 1¸ pouce (38,1 mm).
Comme le cuivre est un conducteur de chaleur relativement bon, ce conducteur d'en-
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trée en cuivre se trouve à une température très proche de celle de l'anode.
Pour empêcher la destruction du manchon de raccordement de l'anode, on a eu recours jusqu'à présent à divers moyens des- tinés à refroidir la partie de la tige qui est en contact avec le manchen, et pour Eviter la destruotion des joints usuels, on refroidit ces joints artificiellement d'une manière convenable quelconque,ordinairement à l'aide d'un liquide réfrigérant appli- qué au voisinage du joint.
Cependant, dans ces formes d'exécution la tige de l'anode est une température élevée et radie la chaleur vers la surface intérieurs du manchon de raccordement de l'anode de sorte que ce manchon tend à se dilater. Or, la surface extérieure du manchon est beaucoup plus froide, ce qui ;conduit à des tensions qui ont été jusqu'à présent la cause fréquente de l'endommagement des manchons de raccordement des anodes.
L'invention a pour objet une tige d'anode emboitée pos- sédant la grande conductibilité électrique requise et dont au moins la partie qui s'étend au-delà de l'extrémité intérieure du manchon de raccordement de l'anode comporte un tronçon possédant une résistivité thermique élevée de sorte que la partie de la tige de l'anode située dans le manchon de raccordemen't, est à une température beaucoup plus basse qu'il en était jusqu'à présent.
De plus, suivant la présente invention il a été trouvé que la fatigue thermique de l'isolateur peut être réduite par la disposition d'un écran métallique entre la tige de l'anode et le manchon de raccordement de l'anode. Cet écran est constitué de préférence par du fer non magnétique, pour éviter tout effet de réactance de l'écran sur la tige.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée ci-dessous et des dessins annexés en faisant partie dans lesquels:
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La figure 1 est une élévation en coupe d'un redresseur du type à allumage, muni d'une anode exécutée suivant la présen- te invention, et
La figure 2 est une vue similaire d'un autre exemple d'exécution d'une tige d'anode suivant l'invention.
Dans l'exemple d'exécution suivant la figure 1 le redres- seur comporte une cuve métallique convenable 1 sur le fond de laquelle repose une cathode à reconstitution 2, constituée par une matière vaporisable, telle que le mercure ou le gallium.
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Avon 1 a oa blrr1 E7 abbpôto uti tttaMcttlbtet 4 b.Kul Li L.ZOn ul)HV(jnF.J1E1, constitué dans l'exemple représenté par une électrode d'allumage constitué dans l'exemple représenté par une électrode d'allumage ou d'amorçage 3 se trouvant en contact avec l'électrode 2. Oppo- séè à la cathode 2 est une anode convenable, constituée dans l'exemple représenté par un corps en graphite 4 suspendu à l'ex- trémité d'un conducteur d'entrée ou d'une tige d'anode 5 emboftée, convenable, la partie supérieure 6 de la tige d'anode 5 étant constituée par une tige de cuivre, scellée d'une manière étanche au vide à un manchon en céramique ou en une autre matière con- venable 7, ce manchon étant interposé entre la tige de l'anode 5 et le corps principal de la cuve 1 du redresseur.
Le manchon 7 est également scellé d'une manière étanche au vide à la cuve 1 du redresseur, de préférence également par un joint de soudure con- venable 8.
Pour établir un tronçon à résistivité thermique élevée, la partie 9 de la tige 5 de l'anode, qui s'étend au-delà du col 10 du manchon de raccordement 7 de l'anode, est constituée par une matière telle que le métal Monel qui possède une résistance thermique spécifique élevée et est indifférente en présence de graphite chauffé. La fabrication de cette tige de l'anode peut se faire en évidant la partie en cuivre 6 par forage, de manière à y ménager une ouverture intérieure 11, tandis que la partie en métal Monel 9 est usinée de façon à présenter à une extrémité un tourillon à emboîtement serré, 12, qui remplit convenablement @
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l'ouverture 11.
On peut y ménager des rainures convenables 13 remplies d'une matière de soudure appropriée, après quoi les deux parties sont emboîtées à force l'une dans l'autre et fixées l'une à l'autre en chauffant la tige entière 5 de l'anode dans un four à température convenablement élevée.
Pour protéger le manchon 7 encore davantage contre la température de la tige de l'anode 5 on interpose un écrou métal- lique convenable 15, constitué de préférence par de l'acier ino- xydable non-magnétique, entre la tige de l'anode et le col 10 du manchon 7, à un écartement convenable des deux.
Sur l'extrémité extérieure de la tige 5 de l'anode est appliqué de préférence un radiateur convenable 16, pour maintenir l'extrémité extérieure de la tige 5 à une température inférieure à la température admissible pour la matière constituant le joint 8 entre la tige 5 de l'anode et l'extrémité extérieure du man- chon de raccordement 7 de l'anode.
Pendant le travail du redresseur, équipé de la tige em- bottée 5 de l'anode, exécutée suivant la présente invention, on peut faire fonctionner la tête 4 de l'anode à une température d'au moins 900 C, alors que la résistivité thermique de l'extré- mité inférieure de la tige 5 de l'anode abaisse la température de la partie en cuivre de la Lige 5 à environ 250 C. Lo radiatour 16 doit par conséquent recevoir des dimensions suffisamment gran- des, afin de réduire la température de l'extrémité extérieure de la tige 5 à un degré convenable. L'écran non magnétique 15 empêche les radiations directes de la tige 5 de l'anode vers le manchon 7.
Dans la variante d'exécution suivant la figure 2, le manchon est muni d'un col intérieur relativement court, se ter- minant près du bord intérieur de la cuve 1 du redresseur, et la tige 'de l'anode comporte un tronçon intercalé 20 d'une haute résistivité thermique, constitué par un métal tel que l'acier
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inoxydable, ce tronçon pouvant être assemblé d'une façon conve- nable quelconque à la tige en cuivre 6, munie de préférence d'une partie de raccordement filetée 21, et être ensuite soudé de manière à établir un joint mécaniquement solide et bon conduc- teur électrique entre l'acier inoxydable et le cuivre.
On a cons- taté que dans le cas où la tige de l'anode, ou sa partie se trou- vant en contact avec la tête en graphite de l'anode, est consti- tuée par du fer et est chauffée à 900 C, le fer de la tige entre en solution avec le carbone de la tête en formant un alliage à bas point de fusion qui s'écoule dans la cathode et peut le cas échéant détenire complètement l'appareil. Pour supprimer ce ' défaut dans le cas d'utilisation d'un tronçon intercalé 20 en acier, on constitue la partie 22 de la tige, qui se trouve en contact direct,avec la tête en graphite 4 par du cuivre, tout comme la partie supérieure de la tige, qui est également consti- tuée par du cuivre.
La description ci-dessus et les dessins en faisant partie ne donnent que des exemples d'exécution particuliers de l'inven- tion et il est évident que l'objet de celle-ci se prête à de nom- breuses variantes d'exécution sans que l'on s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention.
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Rectifier anode.
The present invention relates to an anode connection for high intensity currents, and in particular to the inlet connections for the anodes of mercury vapor rectifiers.
In the operation of mercury steam rectifiers the limits of the amperage are determined by the fatigue experienced by the insulating sleeves separating the anode rods from the main body of the rectifier tank. Therefore it was customary to make the anodes of carbonaceous material, such as graphite, which ensures proper operation at a temperature of about 900 C. In order to obtain a suitable electrical conductivity, therefore, the anode rod of a metal of high electrical conductivity, such as copper in the form of a rod, approximately 1 d'un inch (38.1 mm) in diameter.
Since copper is a relatively good conductor of heat, this en-
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The copper lead is at a temperature very close to that of the anode.
To prevent the destruction of the anode connecting sleeve, various means have hitherto been used to cool the part of the rod which is in contact with the sleeve, and to avoid the destruction of the usual seals. These seals are artificially cooled in any suitable manner, usually with a coolant applied to the vicinity of the seal.
However, in these embodiments the anode rod is hot and radiates heat to the interior surface of the anode connection sleeve so that this sleeve tends to expand. However, the outer surface of the sleeve is much cooler, which leads to tensions which have hitherto been the frequent cause of damage to the anode connection sleeves.
The object of the invention is a nested anode rod having the required high electrical conductivity and of which at least the part which extends beyond the inner end of the connecting sleeve of the anode comprises a section having high thermal resistivity so that the part of the anode rod located in the connection sleeve is at a much lower temperature than it was heretofore.
Furthermore, according to the present invention it has been found that the thermal fatigue of the insulator can be reduced by the provision of a metal screen between the rod of the anode and the connecting sleeve of the anode. This screen is preferably made of non-magnetic iron, to avoid any reactance effect of the screen on the rod.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description below and from the accompanying drawings forming part in which:
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Fig. 1 is a sectional elevation of an ignition type rectifier provided with an anode constructed in accordance with the present invention, and
FIG. 2 is a similar view of another exemplary embodiment of an anode rod according to the invention.
In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the rectifier comprises a suitable metal tank 1 on the bottom of which rests a reconstitution cathode 2, consisting of a vaporizable material, such as mercury or gallium.
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Avon 1 a oa blrr1 E7 abbpôto uti tttaMcttlbtet 4 b.Kul Li L.ZOn ul) HV (jnF.J1E1, constituted in the example represented by an ignition electrode constituted in the example represented by an ignition electrode or starter 3 lying in contact with electrode 2. Opposite to cathode 2 is a suitable anode, constituted in the example shown by a graphite body 4 suspended from the end of a conductor d 'inlet or a suitable embossed anode rod 5, the upper part 6 of the anode rod 5 being a copper rod, sealed in a vacuum-tight manner to a ceramic sleeve or tube. another suitable material 7, this sleeve being interposed between the rod of the anode 5 and the main body of the tank 1 of the rectifier.
The sleeve 7 is also sealed in a vacuum-tight manner to the vessel 1 of the rectifier, preferably also by a suitable solder joint 8.
To establish a section with high thermal resistivity, the part 9 of the rod 5 of the anode, which extends beyond the neck 10 of the connection sleeve 7 of the anode, is made of a material such as metal. Monel which has a high specific thermal resistance and is indifferent in the presence of heated graphite. The manufacture of this rod of the anode can be done by hollowing out the copper part 6 by drilling, so as to provide an internal opening 11, while the Monel metal part 9 is machined so as to present at one end a tight fitting journal, 12, which properly fills @
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opening 11.
Suitable grooves 13 filled with suitable solder material can be provided therein, after which the two parts are force-fitted into each other and fixed to each other by heating the entire rod 5 of the tube. anode in a furnace at a suitably high temperature.
To protect the sleeve 7 even further against the temperature of the anode rod 5, a suitable metal nut 15, preferably made of non-magnetic stainless steel, is interposed between the anode rod. and the neck 10 of the sleeve 7, at a suitable distance from the two.
On the outer end of the rod 5 of the anode is preferably applied a suitable radiator 16, to maintain the outer end of the rod 5 at a temperature below the temperature admissible for the material constituting the seal 8 between the rod 5 of the anode and the outer end of the connection sleeve 7 of the anode.
During the work of the rectifier, equipped with the encased rod 5 of the anode, carried out according to the present invention, the head 4 of the anode can be operated at a temperature of at least 900 C, while the resistivity temperature of the lower end of the anode rod 5 lowers the temperature of the copper part of the Lige 5 to about 250 C. The radiator 16 must therefore be sufficiently large in order to reduce the temperature of the outer end of the rod 5 to a suitable degree. The non-magnetic shield 15 prevents direct radiation from the rod 5 of the anode to the sleeve 7.
In the variant embodiment according to FIG. 2, the sleeve is provided with a relatively short inner neck, terminating near the inner edge of the vessel 1 of the rectifier, and the rod of the anode has an interposed section. 20 of high thermal resistivity, consisting of a metal such as steel
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stainless steel, this section being able to be assembled in any suitable way to the copper rod 6, preferably provided with a threaded connection part 21, and then to be welded so as to establish a mechanically strong and good conductive joint. electric tor between stainless steel and copper.
It has been observed that in the case where the rod of the anode, or its part being in contact with the graphite head of the anode, is constituted by iron and is heated to 900 C, the iron of the rod comes into solution with the carbon of the head forming a low melting point alloy which flows into the cathode and can if necessary completely detain the apparatus. To eliminate this' defect in the case of using an interposed section 20 of steel, part 22 of the rod is formed, which is in direct contact with the graphite head 4 by copper, just like the part. upper part of the rod, which is also made of copper.
The above description and the drawings forming part thereof give only particular examples of execution of the invention and it is obvious that the object of the latter lends itself to numerous variant embodiments without that we deviate for this from the spirit of the invention.
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