Procédé d'allumage et de maintien d'un arc électrique dans un milieu possédant une forte rigidité diélectrique. On a déjà proposé d'utiliser l'élévation de température très élevée produite localement par un arc électrique pour déterminer cer taines réactions chimiques dans un milieu possédant une forte rigidité diélectrique, tel qu'un hydrocarbure liquide. En raison même des propriétés isolantes d'un tel milieu l'éta blissement et le maintien -d'un arc électrique présentent de sérieuses difficultés, surtout si l'on utilise -du courant alternatif, qui possède par ailleurs l'avantage de permettre aisé ment d'atteindre la tension nécessaire, au moyen d'un matériel simple et robuste, ne comportant pas de collecteur.
De nombreux essais ont démontré qu'on ne pouvait obtenir un fonctionnement stable qu'en disposant, à vide, d'une tension quatre à cinq fois plus élevée que la, tension en charge entre élec trodes. Pour réaliser un tel écart, entre .ces deux tensions, on peut soit intercaler, comme connu, entre le réseau d'alimentation et l'arc, une bobine de self-induction convenablement dimensionnée, soit utiliser comme source ,d'alimentation indépendante un _ alternateur à très forte chute de tension.
Mais, même avec ce dernier mode d'ali mentation, .on est conduit nécessairement à un matériel dont la puissance nominale est bien supérieure à la puissance réellement ab sorbée dans l'arc, de telle sorte qu'il est très difficile de réaliser économiquement une ins tallation ayant un rendement global accepta ble. Il résulte des essais effectués qu'une so lution beaucoup plus satisfaisante industriel lement consiste à utiliser, pour stabiliser l'arc, une suite de décharges oscillantes jail lissant en permanence entre les électrodes.
Ce procédé, déjà connu sous le nom de méthode de "l'étincelle-pilote", ne donne d'ailleurs de résultats entièrement satisfaisants à tous égards que moyennant certaine disposition qui fait l'objet @de la présente invention. L'ex périence montre qu'avec cette disposition, la tension à vide nécessaire pour une excellente stabilité ne dépasse généralement pas le dou ble de la tension en charge entre .électrodes; une tension à vide encore moins élevée peut même être utilisée dans certains cas.
De toute façon, la puissance nominale du matériel élec trique es! toujours considérablement réduite par rapport à celle nécessaire dans le cas où l'étincelle-pilote n'est pas utilisée. Pour ob tenir le résultat en question, la première con dition est de réaliser par seconde un nombre de -décharges oscillantes qui soit un multiple déjà important de la fréquence du courant alternatif alimentant .l'arc. Si, par exemple, cette dernière fréquence atteint 50 pér./sec. de bons résultats sont obtenus avec un mil lier de décharges par seconde.
Ces décharges pouvant être produites, comme connu, par la barge périodique d'un condensateur qui se décharge sous forme d'étincelle à travers un éclateur, on est ainsi amené .à adjoindre à l'installation un générateur spécial capable d'assurer la charge en question à la fréquence voulue. D'ailleurs, comme les applications spécialement en vue correspondent toujours à la mise en jeu, dans l'arc même, d'une puis sance déjà notable, la présence de ce généra teur auxiliaire ne constitue pas un inconvé nient sensible, sa puissance étant limitée à une fraction de la puissance dépensée dans l'arc pour produire l'effet thermique désiré.
Dans ces conditions, un dispositif conforme à l'invention peut être organisé suivant le schéma de la figure ci-jointe, fourni à titre ,l'exemple non limitatif. On suppose. que l'arc à maintenir doit jaillir entre les élec trodes 1 et 2, dans un milieu présentant une forte rigidité diélectrique, tel qu'un hydro carbure liquide, à l'intérieur du réservoir métallique 3. Cet arc -est alimenté par un alternateur 4, à fréquence industrielle, dont la chute -de tension a été convenablement choisie. L'électrode 2 étant supposée mise à la masse,de la cuve 3, le circuit d'alimenta tion est complété par le câble 5, pourvu de prise de terre 6.
Comme générateur auxi liaire, on utilise un, .alternateur 7 à fréquence musicale (500 à 1000 per./sec. par exemple), qui alimente le primaire d'un transformateur 8, dont le secondaire est relié, d'une part, à l'une des bornes d'un condensateur 9, d'au tre part -à la masse d'une boîte métalli que 10, .qui contient un éclateur tournant dont le rotor 11 tourne synchroniquement avec celui de l'alternateur 7.
Cette boîte, dont l'utilité sera. expliquée plus loin, est elle- même en liaison avec le câble 5 et les prises de terre 6; d'autre part, l'électrode fixe 12 est également mise à. la masse, tandis que l'électrode 13, isolée, se trouve connectée avec le pôle .du transformateur 8 déjà relié à l'une des bornes du condensateur 9. L'au tre borne -de ce condensateur 9 est enfin con nectée, par le câble isolé 14, à l'électrode iso lée 1 de la cuve 3. Il est facile de se rendre compte que le condensateur 9 est chargé pé riodiquement par l'alternateur 7, le circuit de charge étant complété par le câble prin cipal d'alimentation 15, l'alternateur 4, et le réseau de terre 5, 6.
Quant à sa décharge périodique, à travers l'espace qui sépare les électrodes 1 et 2, elle est assurée par le pas sage des dents du rotor<B>Il</B> -devant les élec trodes fixes l'2 et 13. Chaque passage donne lieu à deux étincelles simultanées, jaillissant respectivement entre chacune de .ces élec trodes et la dent correspondante -du rotor<B>11,</B> et provoque donc ainsi une mise en court- circuit périodique du secondaire du trans formateur 8.
A chaque mise en court-circuit, la tension aux bornes du condensateur 9 est reportée brusquement entre les .électrodes 1 et 2, entre lesquelles il se,décharge si la ten sion en question est suffisamment élevée. Bien entendu, -des moyens connus (non figu rés) sont prévus pour régler convenablement la position angulaire des dents du rotor 11 par rapport aux pôles du rotor de l'alterna teur 7. D'autre part, le nombre de décharges par seconde dépend du nombre de dents du rotor 11; il sera généralement égal soit à la fréquence de l'alternateur 7, soit au double de .celle-ci.
Il est à noter ici que l'utilisation d'un éclateur tournant est spécialement indi quée dans le cas présent, étant .donné qu'il s'agit d'assurer régulièrement une série de décharges d'une énergie relativement élevée. se succédant à très courts intervalles pendant de longues périodes de marche, compatibles avec un usage industriel. Mais cette produc tion permanente -de .décharges oscillantes très énergiques pourrait présenter en pratique -de graves inconvénients, en raison du rayonne ment électromagnétique qu'elles peuvent créer.
En effet, ce rayonnement peut, d'une hart, gêner d'une façon inadmissible, les ré cepteurs radioélectriques situés dans le voi sinage, et, d'autre part, amener la formation d'effluves en divers points de l'installation; ces effluves peuvent devenir très dangereu ses lorsque l'installation est destinée à la pro duction de gaz inflammables. On évite com plètement ces inconvénients, d'une part, en disposant l'éclateur tournant I1 .dans la boite métallique 10, qui forme écran, d'autre part, en entourant le câble 14 d'un tube métal lique 16 qui constitue la liaison entre la boîte 10 et le câble de terre 5. Grâce à cette disposition, qui peut être complétée au be soin par un capot métallique entourant la borne à haute tension supportant l'électrode 1, tout rayonnement électromagnétique gê nant ou dangereux est pratiquement sup primé.
D'autre part, une bobine de réactance 1.7 insérée sur le câble 15, protège l'alterna teur 4 contre le passage des courants de haute fréquence, cette protection est complé tée, sur la figure, par un condensateur 18 branché aux bornes -de l'alternateur 4 ainsi qu'une résistance ohmique 19, en série avec un éclateur 20. Ce dernier ensemble fournit un moyen fort commode pour s'assurer que l'alternateur 4 n'est pas soumis à -des sur tensions dangereuses. Enfin, la caisse 10 sera avantageusement pourvue d'un ventila teur 21, entraîné de façon quelconque qui en renouvelle l'atmosphère, l'air vicié s'échap pant par la crépine 22.
Il est bien évident que l'invention com porte des variantes, notamment en ce qui con cerne les moyens de production .de l'étincelle- pilote entre les électrodes de la cuve 3; toute autre combinaison de circuits à haute fré quence pourrait être utilisée, à condition d'être susceptible de fournir une succession de décharges dont la fréquence soit un mul tiple élevé de la fréquence de l'alternateur principal 4. Enfin, cette invention s'étend aisément au cas où la source d'alimentation de l'arc est polyphasée et alimente soit plu sieurs arcs monophasés, soit un arc poly phasé.
A process for igniting and maintaining an electric arc in a medium with high dielectric strength. It has already been proposed to use the very high temperature rise produced locally by an electric arc to determine certain chemical reactions in a medium having a high dielectric strength, such as a liquid hydrocarbon. Due to the insulating properties of such a medium, the establishment and maintenance of an electric arc present serious difficulties, especially if one uses alternating current, which moreover has the advantage of allowing easy to reach the necessary tension, by means of a simple and robust material, not comprising a collector.
Numerous tests have shown that stable operation can only be obtained by having a voltage four to five times higher than the on-load voltage between the electrodes, in no-load condition. To achieve such a difference between. These two voltages, it is possible either to insert, as known, between the supply network and the arc, a suitably dimensioned self-induction coil, or to use an independent power source as a source. _ alternator with very high voltage drop.
But, even with this last mode of supply, one is necessarily led to a material whose nominal power is much greater than the power actually absorbed in the arc, so that it is very difficult to achieve economically an installation having an acceptable overall efficiency. It results from the tests carried out that a much more satisfactory solution industrially consists in using, in order to stabilize the arc, a series of oscillating discharges which continuously smooth between the electrodes.
This process, already known under the name of the “pilot spark” method, moreover gives entirely satisfactory results in all respects only with a certain provision which is the subject of the present invention. Experience shows that with this arrangement, the no-load voltage necessary for excellent stability generally does not exceed twice the voltage under load between the electrodes; even lower no-load voltage can even be used in some cases.
In any case, the nominal power of the electrical equipment is! always considerably reduced compared to that required if the pilot spark is not used. To obtain the result in question, the first condition is to achieve per second a number of oscillating discharges which is an already large multiple of the frequency of the alternating current supplying the arc. If, for example, the latter frequency reaches 50 per / sec. good results are obtained with one thousand discharges per second.
As these discharges can be produced, as known, by the periodic barge of a capacitor which discharges in the form of a spark through a spark gap, it is thus necessary to add to the installation a special generator capable of ensuring the charge. in question at the desired frequency. Moreover, as the applications especially in view always correspond to the bringing into play, in the arc itself, of an already notable power, the presence of this auxiliary generator does not constitute a perceptible drawback, its power being. limited to a fraction of the power expended in the arc to produce the desired thermal effect.
Under these conditions, a device in accordance with the invention can be organized according to the diagram of the attached figure, provided by way of non-limiting example. We assume. that the arc to be maintained must shoot out between electrodes 1 and 2, in a medium having a high dielectric strength, such as a liquid hydrocarbon, inside the metal tank 3. This arc is supplied by an alternator 4, at industrial frequency, the voltage drop of which has been suitably chosen. Since electrode 2 is supposed to be earthed, of tank 3, the supply circuit is completed by cable 5, provided with earth 6.
As an auxiliary generator, an alternator 7 at musical frequency (500 to 1000 per./sec. For example) is used, which supplies the primary of a transformer 8, the secondary of which is connected, on the one hand, to one of the terminals of a capacitor 9, on the other hand -to the ground of a metal box 10, which contains a rotating spark gap whose rotor 11 rotates synchronously with that of the alternator 7.
This box, whose utility will be. explained later, is itself in connection with the cable 5 and the earth connections 6; on the other hand, the fixed electrode 12 is also set to. ground, while the isolated electrode 13 is connected with the pole of transformer 8 already connected to one of the terminals of capacitor 9. The other terminal of this capacitor 9 is finally connected, by the insulated cable 14, to the insulated electrode 1 of the tank 3. It is easy to see that the capacitor 9 is charged periodically by the alternator 7, the charging circuit being completed by the main cable of power supply 15, the alternator 4, and the earth network 5, 6.
As for its periodic discharge, through the space which separates electrodes 1 and 2, it is ensured by the wise pitch of the teeth of the rotor <B> Il </B> - in front of the fixed electrodes l'2 and 13. Each passage gives rise to two simultaneous sparks, respectively gushing out between each of these electrodes and the corresponding tooth of the rotor <B> 11, </B> and thus causes a periodic short-circuiting of the secondary of the transformer. 8.
On each short-circuiting, the voltage at the terminals of the capacitor 9 is suddenly transferred between the electrodes 1 and 2, between which it is discharged if the voltage in question is sufficiently high. Of course, known means (not figu res) are provided to suitably adjust the angular position of the teeth of the rotor 11 relative to the poles of the rotor of the alternator 7. On the other hand, the number of discharges per second depends the number of teeth of the rotor 11; it will generally be equal either to the frequency of the alternator 7, or to the double thereof.
It should be noted here that the use of a rotating spark gap is especially indicated in the present case, given that it is a question of regularly ensuring a series of discharges of a relatively high energy. following one another at very short intervals during long periods of operation, compatible with industrial use. But this permanent production - of very energetic oscillating discharges could present in practice - serious drawbacks, because of the electromagnetic radiation which they can create.
Indeed, this radiation can, of a hart, interfere in an inadmissible way, the radioelectric receivers located in the vicinity, and, on the other hand, cause the formation of corona at various points of the installation; these scents can become very dangerous when the installation is intended for the production of flammable gases. These drawbacks are completely avoided, on the one hand, by placing the rotating spark gap I1 in the metal box 10, which forms a screen, on the other hand, by surrounding the cable 14 with a metal tube 16 which constitutes the connection between box 10 and earth cable 5. Thanks to this arrangement, which can be supplemented if necessary by a metal cover surrounding the high-voltage terminal supporting the electrode 1, any disturbing or dangerous electromagnetic radiation is practically suppressed. premium.
On the other hand, a reactance coil 1.7 inserted on the cable 15, protects the alternator 4 against the passage of high frequency currents, this protection is supplemented, in the figure, by a capacitor 18 connected to the terminals -de the alternator 4 as well as an ohmic resistor 19, in series with a spark gap 20. The latter assembly provides a very convenient means of ensuring that the alternator 4 is not subjected to dangerous over voltages. Finally, the body 10 will advantageously be provided with a ventilator 21, driven in any way which renews its atmosphere, the stale air escaping through the strainer 22.
It is obvious that the invention comprises variants, in particular as regards the means for producing the pilot spark between the electrodes of the tank 3; any other combination of high-frequency circuits could be used, provided that it is capable of providing a succession of discharges the frequency of which is a high multiple of the frequency of the main alternator 4. Finally, this invention extends easily in the event that the arc power source is polyphase and feeds either several single-phase arcs, or a poly-phase arc.