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APPAREIL ELECTRIQUE.
La présente invention concerne de façon générale les appa- reils électriqueset plus spécialement les appareils isolés par une at- mosphère diélectrique fluide et utilisant un dispositif de réfrigération pour évacuer la chaleur produite par 19 appareil en fonctionnement.
L'invention a pour but de procurer : un appareil électrique hermétique isolé au moyen de gaz in- inflammables et inéxplosifs et dont la chaleur produite en fonctionnement est dissipée par la vaporisation d'un réfrigérant liquide, dans lequel est prévu un moyen de régler le refroidissement et la condensation des vapeurs produites de façon à régler la température de 1?appareil électrique un appareil électrique hermétique avec plusieurs tubes réfri- gérants reliés en série de préférence., pour recevoir progressivement les vapeurs d'un réfrigérant isolant condensable y contenu, de manière à ré- gler la dissipation de chaleur et, par conséquent,,
la température de l'ap- pareil électrique$ un appareil électrique hermétique contenant un réfrigérant liquide vaporisable avec plusieurs tubes réfrigérants verticaux reliés en série pour recevoir progressivement les vapeurs produites dans l'enceinte de manière à régler le refroidissement de ces tubesles tubes verticaux étant réunis à leur partie inférieure, par un retour commun vers 1?en- ceinte,le retour commun comportant une garde hydraulique empêchant le re- tour des vapeurs des tubes vers l'enceinte.
D9autres buts de 1?invention ressortiront clairement de la description donnée ci-après avec référence au dessin annexée dont 1?unique figure est une vue schématique d'un transformateur construit suivant l'in- vention.
Le dessin représente 1?invention appliquée à un transforma-
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teur 10 comprenant une cuve hermétique 12 contenant un noyau magnétique 14 avec des enroulements électriques associés 16 placés sur le fond de la cu- veo Pour simplifier le dessine les connexions vers les enroulements 16 et les isolateurs de passage normalement montés sur le dessus ou le couvercle de la cuve 12 ne sont pas représentés.
Comme le montre la figure,, le fond de la cuve 12 est pourvu d'un puisard 18 dans lequel se trouve une quantité 20 de réfrigérant liqui- de vaporisable. La quantité 20 de réfrigérant liquide est relativement faible, comparée au volume de la cuve 12, puisqu'elle ne remplit normale-
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ment que le puisard 18p sans être en contact avec le noyau 14s ni avec les enroulements électriques 160
Différents réfrigérants liquides vaporisables sont connus et
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peuvent être utilisés dans la mise en pratique de 1-linvention. On peut ci- ter, comme exemple de réfrigérant liquide vaporisable convenable, les per-
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halocarbures composés d9au moins 85%s en moles de fluor et le reste du chloreavec de préférence, au maximum un atome de chlore par molécule.
Le choix du réfrigérant liquide vaporisable dépend évidemment un peu de la
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température supportée par Pisolant des enroulements électriques 16 sans dommage, et il peut même se porter sur des perhalocarbures ayant des points d9e bullition de 1900C et plus. Comme exemples de perhaloearbnres, on peut citer les monochloropentadécafluorodiméthylcyclohexane (C$FlCl) et (tri- fluorométhyl) monochiorotétrafluorobenzéne9 ce dernier ayant un point d-9é- bullition de 137 C et un point de congélation de -8800,,
ainsi que le per- fluorofluorane ayant un point d9bullition de 19000 et uri point de congé- lation de -60 Go D9autres réfrigérants liquides vaporisables faisant partie de la classe des perhalocarbures précités et pouvant être utilisés dans la réalisation de 1?inventionp sont les composés fluorocarburés liquides ne comprenant que du fluor et du carbone et bouillant entre 50 C et 150 C à la pression atmosphérique.
On peut citer comme exemples de composés fluo-
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rocarburés, les perfluorométhylcyclohexaneg perfïuorodiméthylcyclohexane9 perfluoroheptane9 perfluorohexane., perfluorotoluéne, perfluoropropylcyclo- hexane a perfluoro tllcyclohesane et perfluorodiéthylcyclohexaneo Le point de congélation de ces fluorocarbures liquides est condisérablement en-dessous de zéro degré centigrade., de sorte qu9ils peuvent être utilisés dans presque toutes les conditions ambiante pouvant exister en service.
D'autres perhalocarbures qui peuvent être utilisés suivant le genre d9isolement appliqué aux enroulements 16, sont le perfluoro-1-
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méthylnaphtalène ayant un point d9ébullition de 16100 et un point de con- gélation de -75 Gp le perfluoro-2-mêthylnaphtalène ayant un point d9bu1 lition de 161 0 et un point de congélation en-dessous de -60 cp le per- fluoroéthylcyclohexane ayant un point d9e bullition de 101 C et un point de congélation de 90 Ce le perluorordithylcyclolaeaane ayant un point d9ébullition de 71,.5 C et un point de congélation de z09 le perfluoro- propylcyclohexane ayant un point d9ébullition de 1250G et un point de con- gélation de 56 C et (trifluorométhyl)
pentafluorobenzène ayant un point d'ébUllition de 10500 et un point de congélation de s86 Co Le perfluorométhylcyclohexane peut être utilisé avantageuse- ment puisqu?il a un point d?ébullition de ?693 Ca une chaleur latente de vaporisation de 22 calories par gramme au moins dflbullition9 une chaleur spécifique de 092 calorie par gramme une densité de lys et un point de congélation en-dessous de -50 co Il est entendu évidemment qu9on peut utiliser des mélanges de perhalocarburesp si chaque perhalocarbure a un point d9ébullitîon au-dessus de 50 C et en-dessous de la température ma- ximum endurée par 1?isolant des enroulements 16.
En pratique,, les perha- locarbures ayant des points d?ébullition compris entre 5000 et 200 C9 sont préférés
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Le réfrigérant liquide 20 est envoyé aux enroulements électii - ques 16 par une pompe 22 disposée de façon à tirer le réfrigérant liquide 20
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du puisard 18 et à 1?envoyer par une canalisation 24 à un dispositif d'as- persion convenable 26 d'où le réfrigérant liquide tombe en une fine pluie (non représenté) sur le noyau 14 et les enroulements 16. En tombant ainsi, le réfrigérant liquide se répartit de lui-même en une mince couche (non re- présenté) autour des pièces électriques à 1?intérieur de la cuve 12, et s'évapore librement sous 1?effet de la chaleur des pièces électriques re-' froidissant ainsi le noyau 14 et les enroulements électriques 16.
Les dis- positifs d9aspersion 26 peuvent évidemment être remplacés par un système de canalisations (non représenté) dirigeant le réfrigérant liquide vaporisa- ble sur des endroits déterminés des enroulements 16 de manière à y déposer une mince couche effectuant le refroidissement.
Afin de régler convenablement le refroidissement des vapeurs produites dans la cuve 12, un dispositif de réfrigération 26 est représen- té relié à la cuve 12 pour recevoir les vapeurs. Dans le cas considérée le réfrigérateur 26 comprend plusieurs radiateurs verticaux 28, 30, 32 et 34 reliés en série entre eux.,le premier radiateur 28 de la série étant reliée à son extrémité inférieure, par une canalisation 40 à l'extrémité supérieure de la cuve 12, les vapeurs pénétrant par cette conduite. Pour que le réfrigérateur 26 ne refroidisse que progressivement les vapeurs, les radiateurs sont reliés comme indiqué,, le dessus du radiateur 28 étant reliée par une conduite 42, au bas du radiateur 30 dont le haut est relié, par une conduite 44 au bas du radiateur 32.
De mêmele dessus du radia- teur 32 est relié, par une conduite 46,au bas du radiateur 34 dont le haut est mis en communication avec l'atmosphère,par 1?intermédiaire d'un reniflard 52 de type connu en U. contenant un liquide mobile. En pratique., chacun des radiateurs 28, 30, 32 et 34 peut consister en un seul tube ou en une section de radiateur faite de plusieurs passages ou tubes parallè- les, suivant la capacité de réfrigération requiseo De même;, quoique seule- ment quatre radiateurs soient représentés il est évident que ce nombre peut etre augmenté s'il le faut.
Quand les vapeurs s9écoulent de la cuve 12,elles remplissent d'abord le radiateur 28 puis progressivement les au- tres, jusqu9à ce que les vapeurs ont rencontré assez de surfaces de radia- teurs pour dissiper leur chaleur de manière à maintenir 1?intérieur de la cuve 12 à une température donnée.
Les canalisations 40, 42, 44 et 46 ont, de préférence, un faible diamètre, par exemple un demi pouce (12 mm), de manière à réduire le volume de vapeur dans la canalisation descendante et limiter ainsi le mélange possible de vapeur avec du gaz ou de 1?air contenu dans la canalisationo
Il faut noter que les vapeurs du réfrigérant liquide conte- nues dans le réfrigérateur 26 se condensent en liquide quand elles sont assez refroidies et s'écoulent vers le bas des tubes radiateurs. Le li- quide condensé est ramené au puisard 18 dans la cuve 12 par une canalisa- tion commune de retour 54 communiquant par des tuyaux verticaux 56, 58, 60 et 62, avec les extrémités inférieures respectives des radiateurs 28, 30, 32 et 34.
Comme la figure le montre la canalisation commune de re- tour 54 est inclinée vers le puisard 18,pour faciliter le retour du ré- frigérateur liquide, des radiateurs vers le puisard.
En pratîque le retour commun 54 se trouve de préférence, à un niveau plus bas que le niveau du liquide dans le puisard 18, de ma- nière que du réfrigérant liquide remplisse toujours la canalisation com- mune de retour 54 et constitue une obturation liquide entre le bas des tubes radiateurs dont est composé le réfrigérateur 26 et la cuve 12 de ma- nière à empêcher que les vapeurs aillent directement de la cuve 12 au bas des tubes du réfrigérateur 260
En fonctionnement 9 19 appareil électrique est alimenté et pro- duit de la chaleur qui est évacuée par 19 évaporation du réfrigérant liqui- de vaporisable appliqué. et les vapeurs produites tendent à remplir la cuve 12. Quand les vapeurs lèchent les parois de la cuve 12, de la cha- leur de ces vapeurs est dissipée.
Si les parois de la cuve 12 sont insuf- fisantes pour dissiper la chaleur produite par 1?appareil électrique qu'el- les contiennent, les vapeurs rempliront entièrement la cuve 12 et s'écou-
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leront dans le réfrigérateur 260
Quand les vapeurs du réfrigérant liquide tendent à remplir la cuve 12, elles poussent 1?air ou d'autres gazcontenus dans la cuve, vers les tubes ou dispositifs radiateurs du réfrigérateur 26 et.purgent la cuve.
Quand les vapeurs pénètrent dans le tube ou radiateur 28, elles poussent devant elles 1?air vers les tubes radiateurs suivants en série 1?excès d9air ou d9autres gaz s'échappant dans 1?atmosphère par le reniflard 52.
En pratique,si les parois de la cuve 12 et la section de radiateur 28 com- binées ne suffisent pas à dissiper la chaleur produite par 1-'appareil., les vapeurs s'étendent progressivement aux tubes connectés en série 30, 32 et 34 jusqu'à ce que les vapeurs lèchent une surface suffisante de tu- bes radiateurs pour établir un équilibre entre la chaleur produite et la chaleur dissipéeo
Il faut remarquer que, dans le dispositif ci-dessus, on pro- fite de ce que la vapeur du liquide utilise a une densité élevée comparée à celle de 1.11 air le rapport des densités de la vapeur et de 19 air étant égal à 10 ou pluso Pour cette raison, comme la vapeur est admise dans chacun des dispositifs ou tubes radiateurs par le bas,
il y aura une cloi- son assez nette séparant la vapeur chaude de Pair froid dans le radiateur déterminé où la vapeur s'arrêtre dans une condition de charge donnée.
En connectant un nombre suffisant de tubes radiateurs en sé- rie, comme décrit ici, Inexpérience montre qu9une température donnée peut être maintenue dans 19 appareil électrique contenu dans la cuve 12 tout en assurant quun minimum de vapeurs s'échappe du dispositif dans l'atmos- phère.
On connectera donc en série un nombre suffisant de radiateurs pour que les vapeurs remplissent, dans toute condition anormale de fonctionne- ment de 1?appareil électrique, progressivement tous les tubes radiateurs connectés en série, sauf, par exemple, le dernier, et qu9assez de chaleur soit dissipée pour maintenir la température voulue. D9autre part, quand les conditions de charge changent de façon à diminuer la chaleur produi- te par 1-'appareil électrique, les vapeurs se condensent dans les tubes ou radiateurs, et il faut moins de tubes pour dissiper la chaleur des vapeurs de manière à maintenir la température voulue.
Dans ces conditions, le re- niflard 52 laisse entrer de Pair dans les tubes ou sections de radiateur pour qu'il les remplisse au fur et à mesure de la retraite des vapeurs vers la cuve 120
En utilisant le réfrigérateur décrit, il est possible de pla- cer, grâce à un raccordement par canalisation, le reniflard 52 dans tout endroit éloigné du transformateur 10 ou de faire de même avec le réfrigé- rateur 26 par rapport à la cuve 12 qui peut alors être enterrée ou instal- lée dans un endroit chaud et non ventilé.
L9appareil est auto-purgeur d'air et d'autres gaz, tout en réduisant au minimum l'échappement des vapeurs et en assurant le retour du réfrigérant liquide condensé, du réfrigérateur à la cuve 12. En même temps, 1-'appareil décrit permet le fonctionnement, à une pression proche de la pression atmosphérique, à tous moments à 1.11 intérieur de la cuve 12.
La pression à laquelle 1?appareil fonctionne varie par rapport à la pres- sion atmosphérique, dans une gamme déterminée par le reniflard 52. Il est entendu que la dissipation de la chaleur par les parois de la cuve 12 et le réfrigérateur 26, peut être proportionnée de manière à maintenir dans la cuve 12, une atmosphère constituée sensiblement rien que par les va- peurs, même dans les conditions de charge minima.
Cette dernière condition est nécessaire quand ce sont les propriétés diélectriques de la vapeur qui déterminent 1?isolement électrique entre les parties de 1?appareil électri- que enfermé dans la cuve 120
Quand on utilise, dans 1.11 appareil décrit, des composés perha- locarburés comme réfrigérant liquide 20, ces composés produisent des va- peurs ayant des propriétés d'isolement électrique excellentes.
Elles sont supérieures à sensiblement tous les gaz en ce qui concerne les caractéris- tiques d'isolement électrique comme la tension de rupture, la rigidité di-
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électrique, le facteur de puissance et la résistance à l'effet coronao Ces perhalocarbures ont une stabilité chimique etthermique excellente, surpas- sée uniquement par celle des gaz permanentso Leur effet de détérioration sur les matières et vernis ordinaires utilisés dans la fabrication de piè- xes électriques classiques,comme les enroulements et les bobines,est né- gligeable sinon nulo Comme il a été dit, le choix d'un réfrigérant liquicb " vaporisable déterminé dépend évidemment un peu des matières et vernis utilisés dans..la fabrication de l'appareil électrique contenu dans la cuve 12,
de façon à maintenir 19 appareil électrique à une température à laquelle la ma- tière isolante ne subit pas de dommageso
Quoique l'invention ait été décrite appliquée aux transforma- teurs,il est entendu qui!elle peut aussi être appliquée à d'autres genres d'appareils électriquescomme, par exempledes commutateurs., condensa- teurs, générateurs,selfs-et analogueso Le réfrigérant liquide peut être appliqué à 1-9appareil électrique de nombreuses façons différentes pour cou- vrir réellement tout l'appareil électrique d'une mince couche.de réfrigé- rant liquide qui se transforme efficacement en vapeurs de manière à bien- évacuer ou dissiper la chaleur de l'appareil électrique.
On obtient dans tous les cas un excellent transfert de chaleur et un réglage effectif du refroidissement des vapeurs-produites, avec les tubes radiateurs verticaux connectés en série qui présentent progressivement une surface de refroidis- sement des vapeurs par contact de plus en plus grande.
REVENDICATIONS.
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1. Appareil électrique comprenant une cuve hermétique conte- nant un conducteur électrique, un réfrigérant liquide vaporisable du type perhalocarbure à l'intérieur de la cuve, un puisard servant à contenir la quantité de réfrigérant liquide un moyen de retirer le réfrigérant liqui- de du puisard et de 19appliquer en une mince couche sur le conducteur élec- trique de manière à refroidir ce dernier principalement par la vaporisaticn du réfrigérant liquide en une vapeur condensable, cette dernière isolant le conducteur électrique de la cuveun dispositif réfrigérateur communi- quant avec la cuve pour en recevoir les vapeurs produites,
ce réfrigérateur étant composé de plusieurs dispositifs de refroidissement verticaux dont le dernier communique avec l'atmosphère par un reniflard, chacun des dis- positifs de refroidissement verticaux intermédiaires ayant sa partie su- périeure reliée à la partie inférieure du dispositif de refroidissement voisin de manière que les vapeurs venant de la cuve et pénétrant dans le réfrigérateur si!écoulent de bas en haut dans les différents dispositifs de refroidissement successifs, et un dispositif commun en communication avec le bas de tous les dispositifs de refroidissement verticaux et avec la cuve pour renvoyer le réfrigérant liquide condensé dans les dispositifs de refroidissement au puisard,
ce dispositif commun se trouvant en-dessous du niveau du réfrigérant liquide dans le puisard de façon que le liquide dans le dispositif commun forme garde hydraulique entre le bas des disposi- tifs de refroidissement et la cuve.
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ELECTRICAL APPLIANCE.
The present invention relates generally to electrical apparatus and more especially to apparatus isolated by a fluid dielectric atmosphere and using a refrigeration device to remove the heat produced by the apparatus in operation.
The object of the invention is to provide: a hermetic electrical apparatus insulated by means of flammable and non-explosive gases and the heat produced in operation of which is dissipated by the vaporization of a liquid refrigerant, in which is provided a means of regulating the temperature. cooling and condensation of the vapors produced so as to regulate the temperature of the electrical apparatus a hermetic electrical apparatus with several refrigerating tubes connected in series preferably., to gradually receive the vapors of an insulating condensable refrigerant contained therein, from so as to regulate the heat dissipation and, consequently,
the temperature of the electrical appliance $ a hermetic electrical appliance containing a vaporizable liquid refrigerant with several vertical refrigerant tubes connected in series to progressively receive the vapors produced in the enclosure so as to regulate the cooling of these tubes the vertical tubes being joined at their lower part, by a common return to the enclosure, the common return comprising a hydraulic guard preventing the return of vapors from the tubes to the enclosure.
Further objects of the invention will become apparent from the description given hereinafter with reference to the accompanying drawing, the only figure of which is a schematic view of a transformer constructed according to the invention.
The drawing shows the invention applied to a transformer.
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tor 10 comprising a hermetic tank 12 containing a magnetic core 14 with associated electrical windings 16 placed on the bottom of the tank To simplify the drawing the connections to the windings 16 and the passage insulators normally mounted on the top or the cover of the tank 12 are not shown.
As shown in the figure, the bottom of the vessel 12 is provided with a sump 18 in which there is a quantity of vaporizable liquid refrigerant. The amount of liquid refrigerant is relatively small, compared to the volume of the vessel 12, since it does not fill normally.
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ment that the sump 18p without being in contact with the core 14s nor with the electrical windings 160
Various vaporizable liquid refrigerants are known and
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can be used in the practice of 1-the invention. As an example of a suitable vaporizable liquid refrigerant, the per-
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halocarbons composed of at least 85 mol% of fluorine and the remainder of chlorine with preferably at most one chlorine atom per molecule.
The choice of vaporizable liquid refrigerant obviously depends a little on the
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temperature withstood by the insulation of the electrical windings 16 without damage, and it can even work on perhalocarbons having boiling points of 1900C and above. As examples of perhaloearbnres, mention may be made of monochloropentadecafluorodimethylcyclohexane (C $ FlCl) and (tri-fluoromethyl) monochiorotetrafluorobenzene9, the latter having a boiling point of 137 C and a freezing point of -8800 ,,
as well as perfluorofluorane having a boiling point of 19000 and a freezing point of -60 GB Other vaporizable liquid refrigerants belonging to the class of the aforementioned perhalocarbons and which can be used in carrying out the invention are the fluorocarbon compounds. liquids comprising only fluorine and carbon and boiling between 50 C and 150 C at atmospheric pressure.
Examples of fluo-
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rocarburized, perfluoromethylcyclohexane perfluorodimethylcyclohexane9 perfluoroheptane9 perfluorohexane., perfluorotoluene, perfluoropropylcyclohexane to perfluoropropylcyclohesane and perfluorodimethylcyclohexane9 perfluoroheptane9 perfluorohexane., perfluorotoluene, perfluoropropylcyclohexane to perfluoropropylcyclohesane and perfluorodiethylcyclohexaneo the degree of fluorocarbons is nearly zero centigrade in ambient freezing point is almost any degree of freezing in these ambient conditions is zero cent-liquid is almost zero centigrade in these ambient conditions. that may exist in service.
Other perhalocarbons which can be used depending on the kind of insulation applied to the windings 16 are perfluoro-1-
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methylnaphthalene having a boiling point of 16100 and a freezing point of -75 Gp perfluoro-2-methylnaphthalene having a boiling point of 16100 and a freezing point below -60 cp per-fluoroethylcyclohexane having a boiling point of 16100 and a freezing point below -60 cp. boiling point 101 C and freezing point 90 Ce perluorordithylcyclolaeaane having a boiling point of 71.5 C and a freezing point of z09 perfluoropropylcyclohexane having a boiling point of 1250G and a freezing point 56 C and (trifluoromethyl)
pentafluorobenzene having a boiling point of 10500 and a freezing point of s86 Co Perfluoromethylcyclohexane can be advantageously used since it has a boiling point of? 693 Ca latent heat of vaporization of at least 22 calories per gram boiling a specific heat of 092 calories per gram a density of lilies and a freezing point below -50 ° C It is of course understood that mixtures of perhalocarbons can be used if each perhalocarbon has a boiling point above 50 ° C and below the maximum temperature endured by the insulation of the windings 16.
In practice, perhalocarbons having boiling points between 5000 and 200 C9 are preferred.
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The liquid refrigerant 20 is sent to the electrical windings 16 by a pump 22 arranged so as to draw the liquid refrigerant 20.
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from the sump 18 and to be sent through a pipe 24 to a suitable spray device 26 from which the liquid refrigerant falls in a fine rain (not shown) on the core 14 and the windings 16. As it falls, the liquid refrigerant distributes itself in a thin layer (not shown) around the electrical parts inside the vessel 12, and freely evaporates under the effect of the heat of the re- generated electrical parts. thus cooling the core 14 and the electrical windings 16.
The sprinkler devices 26 can of course be replaced by a system of pipelines (not shown) directing the vaporizable liquid refrigerant to specific locations of the windings 16 so as to deposit a thin layer thereon effecting the cooling.
In order to properly control the cooling of the vapors produced in the vessel 12, a refrigeration device 26 is shown connected to the vessel 12 to receive the vapors. In the case considered, the refrigerator 26 comprises several vertical radiators 28, 30, 32 and 34 connected in series with one another., The first radiator 28 of the series being connected at its lower end, by a pipe 40 at the upper end of the tank 12, the vapors entering through this pipe. So that the refrigerator 26 only gradually cools the vapors, the radiators are connected as indicated, the top of the radiator 28 being connected by a pipe 42, to the bottom of the radiator 30, the top of which is connected, by a pipe 44 to the bottom of the radiator 32.
Likewise, the top of the radiator 32 is connected, by a pipe 46, to the bottom of the radiator 34, the top of which is placed in communication with the atmosphere, by means of a breather 52 of a known U-shaped type containing a mobile liquid. In practice, each of the radiators 28, 30, 32 and 34 may consist of a single tube or of a radiator section made up of several passages or parallel tubes, depending on the refrigeration capacity required. Likewise, although only four radiators are represented it is obvious that this number can be increased if necessary.
When the vapors flow from the vessel 12, they first fill the radiator 28 and then gradually the others, until the vapors have encountered enough radiator surfaces to dissipate their heat so as to maintain the interior of the vessel. the tank 12 at a given temperature.
The lines 40, 42, 44 and 46 are preferably of a small diameter, for example a half inch (12 mm), so as to reduce the volume of steam in the down line and thus limit the possible mixing of steam with water. gas or air contained in the pipe
It should be noted that the vapors of the liquid refrigerant contained in the refrigerator 26 condense into liquid when sufficiently cooled and flow down the radiator tubes. The condensed liquid is returned to the sump 18 in the tank 12 by a common return pipe 54 communicating by vertical pipes 56, 58, 60 and 62, with the respective lower ends of the radiators 28, 30, 32 and 34. .
As the figure shows the common return pipe 54 is inclined towards the sump 18, to facilitate the return of the liquid refrigerator, from the radiators to the sump.
In practice, the common return 54 is preferably located at a level lower than the level of the liquid in the sump 18, so that liquid refrigerant always fills the common return line 54 and forms a liquid seal between. the bottom of the radiator tubes of which the refrigerator 26 and the tank 12 are composed so as to prevent the vapors from going directly from the tank 12 to the bottom of the tubes of the refrigerator 260
In operation, electrical apparatus is energized and generates heat which is removed by evaporation of the vaporizable liquid refrigerant applied. and the vapors produced tend to fill the vessel 12. When the vapors lick the walls of the vessel 12, heat from these vapors is dissipated.
If the walls of the vessel 12 are insufficient to dissipate the heat produced by the electrical apparatus which they contain, the vapors will completely fill the vessel 12 and flow out.
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in the refrigerator 260
As the vapors of the liquid refrigerant tend to fill the vessel 12, they push the air or other gases contained in the vessel, towards the radiator tubes or devices of the refrigerator 26 and purge the vessel.
As the vapors enter tube or radiator 28, they push air past them to subsequent radiator tubes in series with excess air or other gases escaping into the atmosphere through breather 52.
In practice, if the walls of the vessel 12 and the radiator section 28 combined are not sufficient to dissipate the heat produced by the apparatus, the vapors gradually spread to the tubes connected in series 30, 32 and 34. until the vapors lick a sufficient surface of the radiator tubes to establish a balance between the heat produced and the heat dissipated.
It should be noted that, in the above device, advantage is taken of the fact that the vapor of the liquid uses has a high density compared to that of 1.11 air, the ratio of the densities of the vapor and of air being equal to 10 or pluso For this reason, as the steam is admitted into each of the radiator devices or tubes from below,
there will be a fairly neat partition separating hot vapor from cold air in the specified radiator where the vapor stops under a given load condition.
By connecting a sufficient number of radiator tubes in series, as described here, experience shows that a given temperature can be maintained in the electrical apparatus contained in the tank 12 while ensuring that a minimum of vapors escape from the device into the atmosphere. - phere.
A sufficient number of radiators will therefore be connected in series so that the vapors fill, in any abnormal operating condition of the electrical apparatus, progressively all the radiator tubes connected in series, except, for example, the last, and that enough heat is dissipated to maintain the desired temperature. On the other hand, when the load conditions change so as to decrease the heat produced by the electrical apparatus, the vapors condense in the tubes or radiators, and fewer tubes are required to dissipate the heat from the vapors so as to maintain the desired temperature.
Under these conditions, the breather 52 lets Air enter the tubes or sections of the radiator so that it fills them as the vapors retreat towards the tank 120.
Using the refrigerator described, it is possible to place, by means of a pipe connection, the breather 52 in any place far from the transformer 10 or to do the same with the refrigerator 26 with respect to the tank 12 which can then be buried or installed in a warm, unventilated place.
The apparatus is self-purifying of air and other gases, while minimizing the escape of vapors and ensuring the return of the condensed liquid refrigerant, from the refrigerator to the tank 12. At the same time, the apparatus described. allows operation, at a pressure close to atmospheric pressure, at all times within 1.11 tank 12.
The pressure at which the apparatus operates varies from atmospheric pressure, within a range determined by the breather 52. It is understood that the dissipation of heat through the walls of the vessel 12 and the refrigerator 26, may be. proportioned so as to maintain in the tank 12, an atmosphere consisting substantially of nothing but the vapors, even under minimum load conditions.
This latter condition is necessary when it is the dielectric properties of the vapor which determine the electrical insulation between the parts of the electrical apparatus enclosed in the vessel 120.
When perhalocarburized compounds are used in the apparatus described as the liquid refrigerant, these compounds produce vapors having excellent electrical insulation properties.
They are superior to substantially all gases with regard to electrical insulation characteristics such as breakdown voltage, di- rigidity.
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electrical, power factor and resistance to the corona effecto These perhalocarbons have excellent chemical and thermal stability, surpassed only by that of the permanent gaseso Their deteriorating effect on ordinary materials and varnishes used in the manufacture of bolts conventional electrics, such as windings and coils, is negligible if not null As has been said, the choice of a determined vaporizable liquid refrigerant obviously depends a little on the materials and varnishes used in the manufacture of the device. electrical contained in tank 12,
so as to maintain 19 electrical apparatus at a temperature at which the insulating material is not damaged.
Although the invention has been described applied to transformers, it is understood that it can also be applied to other kinds of electrical apparatus such as, for example, switches, capacitors, generators, chokes and the like. liquid can be applied to 1-9 electrical apparatus in many different ways to actually cover the entire electrical apparatus with a thin layer of liquid refrigerant which effectively converts to vapors so as to properly conduct or dissipate heat of the electrical appliance.
In all cases, excellent heat transfer and effective control of the cooling of the produced vapors are obtained, with the vertical radiator tubes connected in series which progressively exhibits an increasingly larger contact cooling surface.
CLAIMS.
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1. Electrical apparatus comprising an airtight vessel containing an electrical conductor, a vaporizable liquid refrigerant of the perhalocarbon type inside the vessel, a sump for containing the quantity of liquid refrigerant, a means of removing the liquid refrigerant from the vessel. sump and to apply a thin layer to the electrical conductor so as to cool the latter mainly by vaporizing liquid refrigerant into a condensable vapor, the latter isolating the electrical conductor of the tank a refrigerator device communicating with the tank for receive the vapors produced,
this refrigerator being composed of several vertical cooling devices, the last of which communicates with the atmosphere by a breather, each of the intermediate vertical cooling devices having its upper part connected to the lower part of the adjacent cooling device so that the vapors coming from the tank and entering the refrigerator if! flow from the bottom upwards in the different successive cooling devices, and a common device in communication with the bottom of all the vertical cooling devices and with the tank to return the refrigerant condensed liquid in sump coolers,
this common device being located below the level of the liquid refrigerant in the sump so that the liquid in the common device forms a hydraulic guard between the bottom of the cooling devices and the tank.