Convertisseur de courant à vapeur de mercure à refroidissement par air. Il est connu que dans les convertisseurs de courant à vapeur de mercure, à cathode liquide, un courant de vapeur de mercure s'établit à partir de la cathode vers les di verses parties du convertisseur et se condense sur les parties les plus froides de celui-ci avant de faire retour à la cathode sous, forme de mercure liquide.
Ce courant de vapeur ascendant crée à l'intérieur du convertisseur une certaine pres sion de vapeur de mercure dont la grandeur peut avoir une influence importante sur le bon fonctionnement du convertisseur.
Plus particulièrement, une zone de forte pression de vapeur de mercure peut être créée aux abords de la cathode, pression qui, sous certaines conditions, peut entraîner la suppression de l'effet soupape du convertis seur. Ce phénomène est accentué fortement lorsque le convertisseur débite des charges approchant de sa capacité de charge maxi mum ou lorsqu'on lui applique des sur charges.
Cette forte pression de vapeur de mer cure est conditionnée à la fois par l'in tensité de réfrigération des parois du convertisseur et par la distance qui sé pare ces parois froides de l'a zone en tourant immédiatement la cathode.
Dans les convertisseurs à cuve métallique de grande puissance, donc de grandes dîmen- sÏons, la distance entre ces deux éléments, paroi réfrigérante d'une part, et zone de forte pression d'autre part, est telle que quelle que soit la puissance de réfrigération de la paroi froide, il n'est pas possible, en agissant uniquement sur cette paroi de diminuer la pression de la vapeur .de mercure aux abords immédiats de la. cathode.
Dans ces, conditions l'arc de redressement se développe dans une zone de forte pression de vapeur de mercure, dans une région où normalement l'obtention -d'un bon vide, donc d'une faible pression de vapeur, est néces saire pour assurer un bon fonctionnement du convertisseur.
Il a donc été nécessaire de renforcer la réfrigération, notamment d'amener à proxi mité de la zone de forte pression de vapeur de mercure des éléments réfrigérants, capa bles de condenser une partie .de cette vapeur et par suite d'en diminuer la densité, élimi nant ainsi le risque de suppression de l'effet soupape du convertisseur.
Différentes dispositions de circuit de réfrigération ont déjà été proposées, à cet effet, plusieurs de celles-ci ont été appliquées aux convertisseurs de courant refroidis par eau.
On peut par exemple constituer au-dessus du volume d'expansion de la vapeur, un espace auxiliaire ou dôme dont le diamètre est inférieur au diamètre libre minimum dé terminé par la couronne d'anodes:
, et dont les parois sont réfrigérées. _ L'action réfrigérante de ce dôme peut encore être augmentée par l'adjonction à sa partie inférieure d'un réfrigérant central parcouru par le fluide de réfrigération et plongeant dans la zone à forte pression de vapeur de mercure.
Dans certains cas, où l'évacuation de chaleur par ce réfrigérant est suffisante, on peut se passer de la construc- tion du dôme, la majeure partie de la chaleur dégagée étant évacuée par le réfrigérant central.
Le réfrigérant central peut plus particu- lièrement être constitué d'un ou de plusieurs tubes de band diamètre dans lesquels plon gent d'autres, tubes de plus petit diamètre.
Cet ensemble réfrigérant plonge jusque dans la zone cathodique à forte pression de va peur de mercure et la circulation -du fluide réfrigérant se fait par exemple, d'abord dans les tubes de grand diamètre -et ensuite dans les tubes de petit diamètre, sous l'effet d'une aspiration centrale.
On peut prévoir des tubes de section cir culaire ou aplatie, traversant la cuve du con- vertisseur depuis le bas, de la virole porte- cathode jusqu'au couvercle porte-anodes;
ces tubes, parcourus par le fluide de réfrigéra- tion. sont situés suivant une couronne circu laire dont le diamètre moyen est inférieur à celui de la couronne d'anodes, et par consé quent à la périphérie de la zone cathodique à forte pression .de vapeur de mercure.
Selon les, facilités de réalisation ou l'in- tensité de la réfrigération, ces tubes réfrigé rants peuvent être droits ou incurvés de façon à présenter un arrondi pénétrant dans la zone à forte pression de vapeur, cette der nière disposition améliorant ,l'efficacité de la réfrigération. Dans. certains cas,
on peut même prévoir un tracé du faisceau de tubes tel que ceux-ci enveloppent la zone à forte pression de vapeur augmentant ainsi l'inten sité du refroidissement.
Tous cest -dispositifs connus ont été en principe utilisés pour la réfrigération des con vertisseurs de courant à cuve métallique, à refroidissement par eau,.
La complication des installations à re- froidissement par eau a conduit les: construc- teurs à rechercher à assurer le fonctionne ment des, convertissseurs, à vapeur de mercure en adoptant un fluide réfrigérant tel qu'il ne nécessite par d'installation compliquée d'ame née ou d'évacuation. L'air était particulière- ment bien indiqué pour ce but.
Toutefois, étant donné la forte diminution de coeffi cient de convection fer-air par rapport à celui fer-eau, il a fallu augmenter les surfaces de réfrigération et le problème des fortes puis sances. s'est également posé pour les conver tisseurs à vapeur de mercure à refroidisse ment par air.
Certaines dispositions adoptées pour la réfrigération par eau ont été impossibles à réaliser dans les convertisseurs de courant réfrigérés, par air. Notamment, le réfrigérant en spirale utilisable dans, le. casa de l'eau ne l'est plus dans, celui de l'air, la chaleur ne pouvant être évacuée qu'en adoptant de très grandes vitesses: dans les tubes, e:ntrainant par conséquent de fortes pertes de charge.
D'autres, dispositions par contre ont pu être adoptées. Ce sont plus particulièrement le convertisseur avec dôme de réfrigération ou de condensation, celui avec tubess@ parcou rus par le fluide de réfrigération en l'occur- rence l'air,
et traversant la cuve du conver tisseur depuis la virole porte-cathode jus qu'au couvercle porte-anodes. On a même dis posé un. réfrigérant central constitué d'un tube de grand diamètre, à l'intérieur duquel se trouve un tube de plus petit diamètre, l'air étant aspiré par ce tube central.
Toutes ces dispositions, tributaires du convertisseur à refroidissement par .eau, pré sentent chacune leurs inconvénients,.
La disposition de cuve métallique de convertisseurs: à vapeur de mercure avec dôme de condensation, quoiqu'étant simple .de construction ne permet pas, d'atteindre direc tement la zone de forte pression de la va peur de mercure.
Il en résulte que l'action du dôme ne se fait qu'à une distance qui, si elle est faible, est encore suffisante pour lais ser subsister, dans certaines conditions de marelle, une région de surpression de vapeur capable d'amorcer un allumage en retour, donc d'entraîner la suppression de l'effet sou pape du convertisseur.
Une disposition. également simple de cons truction est celle à réfrigérant central cylin drique ou conique plongeant dans la région cathodique -de forte pression de vapeur, mais elle ne, permet qu'une condensation réduite de la vapeur par suite de la double limitation de la surface du réfrigérant en contact avec la vapeur, d'une part, et de la vitesse de l'air de réfrigération, d'autre part.
Enfin, si la réalisation comprenant des tubes multiples, traversant la cuve du con vertisseur .de la. virole porte-cathode au cou vercle porte-anodes,, permet la réfrigération directe de la zone à forte pression de vapeur, elle présente des difficultés, de réalisation, notamment pour les: joints avec le couvercle porte-anodes.
Aucune de cesi réalisations ne donne donc la solution du problème de la réfrigération par air soufflé du convertisseur de courant à vapeur de mercure à cuve métallique pour grande puissance.
La présente invention se rapporte à un convertisseur de courant à vapeur de mer cure, à refroidissement par air et pour grande puissance, comprenant une cuve mé tallique, fermée par un couvercle porte- anodes, -et un dispositif de réfrigération des tiné à empêcher la formation d'une zone cathodique à forte pression de vapeur de mer cure, caractérisé en ce qu'il est pourvu, à l'intérieur de la cuve métallique, d'un fais ceau de tubes, repliés en forme de<B>U,</B> répar tis suivant une couronne circulaire :
et fixés au couvercle porte-anodes du convertisseur, ces tubes; pénétrant à l'intérieur de la cuve et étant destinés à être parcourus par de l'air soufflé.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, une vue en coupe d'une forme d'exé cution du convertisseur de courant à vapeur de mercure à grande puissance suivant l'in vention. Tout détail non indispensable à la compréhension de l'invention a été sup- primé. La cuve métallique G' du convertisseur qui porte à sa partie inférieure la cathode K et à ,sa partie supérieure le couvercle porte anodes P, est pourvue d'un moyen de réfri gération m de la périphérie de sa face laté rale et de son fond conique.
De l'air soufflé parcourt ce moyen de réfrigération (ailettes; tubes ronds ou aplatis, etc.) et est dirigé par la gaine G; cet air peut être propulsé par un ventilateur, par exemple situé au basa du convertisseur ou dans une insstallation indé- pendante.
Reprenant les considérations énoncées pré cédemment, la pression ou densité de vapeur dans la région cathodique. R sera fonction de la température de la paroi latérale de la cuve, d'une part, et de la distance D qui sépare cette paroi de la région B, d'autre part. Pour certaines dimensions du convertisseur, la dis tance D devient si grande que la paroi ,laté rale de la cuve n'a pratiquement aucune influence sur la région R à forte pression de vapeur de mercure, quelle que soit sa tem pérature.
Afin de diminuer la distance D de la ré gion R à forte pression de vapeur de mer cure au moyen de réfrigération, on a disposé dans cette forme d'exécution un faisceau de tubes T traversant le couvercle porte-anodes et plongeant dans la région R à forte p:
res- sion. Ce faisceau de tubes est parcouru par de l'air soufflé propulsé par le ventilateur V, depuis les, entrées e jusqu'aux :sorties s des tubes. Les entrées e sont séparées des sorties s par une gaine y.
On voit que de cette façon l'action,de la réfrigération est provoquée directement à l'in térieur de la zone à forte pression, la distance séparant celte-ci du moyen de réfrigération devenant nulle.
Dans cette forme d'exécution les tubes constituant le faisceau tubulaire peuvent être incurvés vers la région à forte pression de vapeur de mercure, afin d'accroître l'in fluence de la réfrigération du faisceau tubu laire sur celle-ci.
Dans une variante, le faisceau tubulaire de réfrigération peut être mis @en série avec lfe moyen de réfrigération normal agissant sur les parois .du convertisseur, l'air étant pro pulsé par un dispositif commun,
par exemple par un ventilateur placé sur le convertisseur ou dans une installation indépendante. Dans ce casa la réfrigération à air de la paroi liaté- rale du convertisseur se fait de façon que l'air circule dans, le sens couvercle-cathode.
Dans le cas contraire où la mise en série des deux moyens de réfrigération n'est pas effectuée, la circulation d'air dans le faisceau tubulaire T est assurée par un ventilateur placé à l'intérieur de la gaine g située au-des sus de l'entrée des tubes.
La ventilation des parois du convertisseur se fait alors; par un ventilateur indépendant, soufflant l'air de réfrigération soit dans le sens couvercle- cathode, soit en sens, inverse. SOUS-REVENDICATIONS- 1.. Convertisseur suivant la revendication, caractérisé en, ce que l'entrée et la sortie de l'air da réfrigération du faisceau de tubes pénétrant à l'intérieur de la.
cuve se trouvent dans des régions voisines du couvercle porte anodes du convertisseur, régions qui sont séparées par un cloisonnement.
2. Convertisseur selon la revendication et la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les tubes pénétrant à l'intérieur de la cuve sont disposés. de façon à être parcourus en paralléle par de l'air soufflé.
3. Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que les tubes pénétrant à l'intérieur de la cuve sont incurvés vers la région à forte pression de vapeur de mercure.
4. Convertisseur selon la revendication, caractérisé en ce que le faisceau de tubes pé nétrant à l'intérieur de la cuve est alimenté en série avec un moyen de réfrigération des parois latérales du convertisseur, les, deux cir cuits étant alimentés par un même ventila- teur,
ja réfrigération des parois se faisant de façon à ce que .l'air circule le long des parois latérales dans le sens couvercle-cathode.
5. Convertisseur selon la revendication, caractérmé en ce que le faisceau de tubes est alimenté par un ventilateur indépendant de celui assurant le passage de l'air à travers un moyen de réfrigération des parois, latérales du convertisseur, ce ventilateur étant placé à l'intérieur d'un cloisonnement séparant les entrées des sorties des tubes du faisceau.
Air-cooled mercury vapor current converter. It is known that in current converters to mercury vapor, with a liquid cathode, a current of mercury vapor is established from the cathode to the various parts of the converter and condenses on the colder parts of the converter. here before returning to the cathode in the form of liquid mercury.
This ascending vapor stream creates a certain pressure of mercury vapor inside the converter, the magnitude of which can have a significant influence on the correct operation of the converter.
More particularly, a zone of high pressure of mercury vapor can be created near the cathode, a pressure which, under certain conditions, can cause the valve effect of the converter to be suppressed. This phenomenon is strongly accentuated when the converter delivers loads approaching its maximum load capacity or when overloads are applied to it.
This high pressure of curing sea vapor is conditioned both by the refrigeration intensity of the walls of the converter and by the distance which separates these cold walls from the zone by immediately turning the cathode.
In converters with a high power metal tank, and therefore large dimesions, the distance between these two elements, the cooling wall on the one hand, and the high pressure zone on the other hand, is such that whatever the power of refrigeration of the cold wall, it is not possible, by acting only on this wall to decrease the pressure of the vapor .de mercury in the immediate vicinity of the. cathode.
Under these conditions, the straightening arc develops in a zone of high mercury vapor pressure, in a region where normally obtaining a good vacuum, therefore a low vapor pressure, is necessary to ensure proper operation of the converter.
It was therefore necessary to reinforce the refrigeration, in particular to bring cooling elements close to the zone of high mercury vapor pressure capable of condensing part of this vapor and consequently reducing its density. , thus eliminating the risk of suppressing the valve effect of the converter.
Different refrigeration circuit arrangements have already been proposed, for this purpose several of these have been applied to water-cooled current converters.
For example, above the steam expansion volume, an auxiliary space or dome can be formed, the diameter of which is less than the minimum free diameter defined by the ring of anodes:
, and whose walls are refrigerated. _ The cooling action of this dome can be further increased by the addition to its lower part of a central refrigerant through which the refrigeration fluid flows and plunging into the high pressure mercury vapor zone.
In certain cases, where the heat dissipation by this refrigerant is sufficient, the construction of the dome can be dispensed with, most of the heat released being dissipated by the central refrigerant.
The central refrigerant can more particularly consist of one or more tubes of band diameter in which other, smaller diameter tubes plunge.
This refrigerant assembly plunges into the cathode zone at high pressure from the fear of mercury and the circulation of the refrigerant fluid takes place, for example, first in large diameter tubes - and then in small diameter tubes, under l effect of a central aspiration.
Tubes of circular or flattened section can be provided, passing through the vessel of the converter from the bottom, from the cathode-carrying shell to the anode-carrying cover;
these tubes, traversed by the refrigeration fluid. are located along a circular ring whose mean diameter is smaller than that of the ring of anodes, and consequently at the periphery of the cathode zone at high pressure .de mercury vapor.
Depending on the ease of implementation or the intensity of the refrigeration, these refrigerating tubes can be straight or curved so as to present a roundness penetrating into the zone of high vapor pressure, this latter arrangement improving the efficiency. refrigeration. In. certain cases,
it is even possible to provide a route for the bundle of tubes such that they surround the zone with high vapor pressure, thus increasing the intensity of the cooling.
All these known devices have in principle been used for the refrigeration of water-cooled, metal-tank current converters.
The complication of water-cooled installations has led manufacturers to seek to ensure the operation of mercury vapor converters by adopting a refrigerant fluid such that it does not require a complicated installation of soul born or evacuation. The air was particularly well suited for this purpose.
However, given the sharp decrease in the iron-air convection coeffi cient compared to that of iron-water, it was necessary to increase the refrigeration surfaces and the problem of high powers. has also arisen for air-cooled mercury vapor converters.
Certain provisions adopted for water refrigeration have been impossible to achieve in air-cooled, refrigerated current converters. In particular, the spiral refrigerant usable in the. water is no longer in the air, the heat can only be evacuated by adopting very high speeds: in the tubes, therefore resulting in high pressure drops.
Others, however, have been adopted. These are more particularly the converter with refrigeration or condensation dome, the one with tubess @ through the refrigeration fluid, in this case air,
and passing through the vessel of the converter from the cathode-carrying shell to the anode-carrying cover. We even said put one. central refrigerant consisting of a tube of large diameter, inside which there is a tube of smaller diameter, the air being drawn in by this central tube.
All these arrangements, dependent on the water-cooled converter, each have their drawbacks.
The arrangement of the metal vessel of converters: mercury vapor with condensation dome, although being simple. Of construction does not allow direct access to the high pressure zone of the mercury vapor.
As a result, the action of the dome takes place only at a distance which, if it is small, is still sufficient to leave, under certain hopscotch conditions, a region of steam overpressure capable of initiating ignition. in return, thus leading to the suppression of the blowpipe effect of the converter.
A disposition. Equally simple in construction is that with cylindrical or conical central refrigerant immersed in the cathode region - of high vapor pressure, but it only allows reduced condensation of the vapor due to the double limitation of the refrigerant surface. in contact with the steam, on the one hand, and the speed of the refrigeration air, on the other hand.
Finally, if the embodiment comprising multiple tubes, passing through the vessel of the converter .de la. cathode-carrying ferrule on the anode-carrying cover ,, allows direct refrigeration of the high vapor pressure zone, it presents difficulties, in particular for the: joints with the anode-carrying cover.
None of these embodiments therefore gives the solution of the problem of cooling by blown air of the high power metal tank mercury vapor current converter.
The present invention relates to an air-cooled, high-power, air-cooled, sea vapor current converter comprising a metal tank, closed by an anode-carrying cover, and a device for refrigerating the tines to prevent the formation of a cathodic zone with high pressure of sea vapor cure, characterized in that it is provided, inside the metal tank, with a bundle of tubes, folded in the shape of a <B> U, </B> distributed in a circular crown:
and fixed to the anode-holder cover of the converter, these tubes; penetrating inside the tank and being intended to be traversed by blown air.
The accompanying drawing shows, by way of example, a sectional view of one embodiment of the high power mercury vapor current converter according to the invention. Any detail not essential for understanding the invention has been deleted. The metal vessel G 'of the converter which carries the cathode K at its lower part and at its upper part the anode-carrying cover P, is provided with a means of refrigeration m of the periphery of its lateral face and of its bottom conical.
Blown air passes through this refrigeration means (fins; round or flattened tubes, etc.) and is directed by the sheath G; this air can be propelled by a fan, for example located at the base of the converter or in an independent installation.
Taking up the considerations set out above, the pressure or vapor density in the cathode region. R will be a function of the temperature of the side wall of the tank, on the one hand, and of the distance D which separates this wall from region B, on the other hand. For certain dimensions of the converter, the distance D becomes so great that the side wall of the vessel has practically no influence on the region R with high mercury vapor pressure, whatever its temperature.
In order to reduce the distance D from the region R at high pressure of sea vapor cure by means of refrigeration, a bundle of tubes T was placed in this embodiment passing through the anode-holder cover and plunging into the region R at high p:
res- sion. This tube bundle is traversed by the blown air propelled by the fan V, from the inlets e to the outlets s of the tubes. The inputs e are separated from the outputs s by a sheath y.
It can be seen that in this way the action of the refrigeration is brought about directly inside the high pressure zone, the distance separating the latter from the refrigeration means becoming zero.
In this embodiment, the tubes constituting the tube bundle may be curved towards the region of high mercury vapor pressure, in order to increase the influence of the refrigeration of the tube bundle thereon.
In a variant, the refrigeration tube bundle can be placed in series with the normal refrigeration means acting on the walls of the converter, the air being pro-pulsed by a common device,
for example by a fan placed on the converter or in an independent installation. In this case, the air cooling of the side wall of the converter takes place so that the air circulates in the cover-cathode direction.
In the opposite case where the series connection of the two refrigeration means is not carried out, the air circulation in the tube bundle T is ensured by a fan placed inside the sheath g located above the entry of the tubes.
The walls of the converter are then ventilated; by an independent fan, blowing the refrigeration air either in the cover-cathode direction, or in the reverse direction. SUB-CLAIMS 1 .. Converter according to claim, characterized in, that the inlet and outlet of refrigeration air from the bundle of tubes entering the interior of the.
tank are located in regions adjacent to the converter anode cover, regions which are separated by a partition.
2. Converter according to claim and sub-claim 1, characterized in that the tubes penetrating inside the tank are arranged. so as to be traversed in parallel by the blown air.
3. Converter according to claim, characterized in that the tubes penetrating inside the vessel are curved towards the region of high pressure of mercury vapor.
4. Converter according to claim, characterized in that the bundle of tubes penetrating inside the tank is supplied in series with a refrigeration means of the side walls of the converter, the two cir cuits being supplied by the same ventila - tor,
ja refrigeration of the walls taking place so that .l'air circulates along the side walls in the cover-cathode direction.
5. Converter according to claim, characterized in that the tube bundle is fed by a fan independent of that ensuring the passage of air through a cooling means of the walls, side walls of the converter, this fan being placed at the inside a partition separating the inlets from the outlets of the bundle tubes.