Mutateur mécanique. La présente invention a pour objet un mutateur mécanique comprenant au moins un récipient mobile autour d'un axe fixe par rapport â un bâti du mutateur et avec lequel récipient se déplacent solidairement deux pôles électriques du mutateur, ce récipient étant clos de façon étanche et contenant un liquide conducteur de l'électricité animé, pen dant le fonctionnement, d'un mouvement rela tif par rapport au récipient et établissant le passage du courant entre ces pôles, l'ouver ture et la fermeture du circuit à l'intérieur du récipient se faisant exclusivement entre des parties du liquide et à un endroit situé à une distance telle de l'axe susdit qu'en cet endroit la force centrifuge agissant sur une particule du liquide soit notablement plus grande que sa pesanteur.
Le mutateur mécanique objet de l'inven tion est caractérisé en ce que le récipient est porté par une pièce métallique tubulaire co axiale avec lui, en ce que cette pièce est reliée au bâti par des moyens permettant .un mouve ment d'oscillation dans tous les sens de l'axe géométrique du récipient autour d'un point fixe, tout en empêchant ce récipient de tour ner autour de ce dernier axe, en ce que des moyens d'entraînement du récipient font dé crire à l'axe géométrique susdit un cône autour de cet axe fixe et en ce que l'amenée de cou rant aux pôles susmentionnés se fait, d'une part, par la pièce métallique tubulaire susdite et la masse du mutateur et, d'autre part, par un organe conducteur électriquement.
isolé de cette pièce, passant longitudinalement à son intérieur et par la région du point fixe d'in tersection des deux axes précités, cet organe conducteur étant souple au moins dans cette région.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution du muta- teur mécanique selon l'invention.
Fig. 1 est une vue en élévation avec coupe longitudinale partielle de la première forme d'exécution.
Fig. 2 est une vue en coupe transversale selon II-II de fig. 1.
Fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2, mais se rapportant à une vaxiante, selon III-III de fig. 4.
Fig. 4 est une vue en coupe selon IV-IV de fig. 3.
Fig. 5 est une vue en coupe verticale de la seconde forme d'exécution.
Le mutateur représenté dans les fig. 1 et 2 comprend un bâti 325 sur lequel est fixé un moteur électrique 326 et un support 327 dans lequel l'extrémité d'un tube 328 est montée à rotule de manière à pouvoir osciller dans tous les sens. Ladite extrémité 329 est de forme sphérique et son centre est situé sur le pro longement de l'axe du moteur 326; elle pré sente une rainure 330 pratiquée selon un plan diamétral du tube 328. L'extrémité sphérique 329 est disposée dans un palier sphérique 331 fixé dans le support 327. Un ergot 332 for- orant clavette coopéré avec la rainure 330 pour empêcher le tube 328 de tourner autour de son axe propre.
Cette disposition à palier sphérique pourrait être remplacée, dans une variante, par un cardan.
A son extrémité opposée, le tube 328 pré sente une tête creuse 333 de forme générale tronconique se terminant par un tourillon 334 tournant librement dans un palier à billes 335 disposé selon une direction oblique dans une manivelle 336 calée sur l'arbre du moteur 326. Cette tête 333 constitue un récipient mé tallique fermé de façon étanche au vide. Un contrepoids 337 est fixé également à l'arbre du moteur en direction opposée de la mani velle 336.
A l'intérieur du tube 328, qui est métallique, est disposé un tube en matière iso lante 338, servant à isoler électriquement le tube 328 d'une tige métallique 339 s'étendant axialement à l'intérieur de ce tube et termi née, à l'une de ses extrémités, par un conduc teur flexible 340, par exemple de la tresse de fil de cuivre, fixée en 341 à une borne 342 à laquelle est relié, d'autre part, un conducteur de départ 343.
La tête sphérique 329 est. fixée, elle aussi, à un conducteur souple d'arrivée 343\.A son extrémité opposée, la tige 339 s'étend à l'intérieur de la tête métallique 333 et elle porte, fixée sur elle, une enveloppe creuse 344 de forme tronconique, coaxiale avec elle et présentant une fente latérale 345, pratiquée selon une génératrice de ce tronc de cône. Ainsi, par cette fente 345, l'intérieur de l'enveloppe 344 communique avec l'inté rieur de l'espace annulaire compris entre cette enveloppe et la surface intérieure de la tête 333. Du mercure, représenté en 346 à la fig. 2, est disposé à l'intérieur de la tête 333.
L'extré mité de la tige 339, située à l'intérieur de l'en veloppe 344, porte une série d'organes métal liques annulaires 347, disposés coaxialement sur cette tige et présentant une forme ana logue à celle d'une soucoupe.
Le fonctionnement de cette forme d'exécu tion est le suivant Lorsque l'arbre du moteur 326 tourne ra pidement, la manivelle 336 oblige le tourillon 334 à décrire un cercle concentrique à l'axe de rotation. L'axe géométrique de la tige 339 et de l'enveloppe 344 décrit donc un cône de révolution autour de l'axe de rotation du mo teur, l'axe de la tige 339 passant constamment par le même point. de cet axe de rotation, qui coïncide avec le centre de la tête sphérique 329.
Il est clair qu'étant donné la coopération du doigt 332 et de la rainure 330, l'enveloppe 344 ne tourne pas autour de son axe propre, et qu'elle effectue, ainsi que le tube 328 et la tête 333 d'ailleurs, un mouvement de transla tion circulaire autour de l'axe de rotation du moteur sans tourner sur elle-même, chaque élément de volume infiniment petit de la tête 333 et de l'enveloppe 344 exécutant un mouve ment de translation autour de cet axe.
Dans ces conditions, le mereure 346 se trouvant à l'intérieur du récipient. que constitue la tête 333 est animé d'un mouvement de rotation relatif par rapport à ce récipient, de telle façon que, pour chaque tour de l'arbre du mo teur, la communication entre le mercure se trouvant à l'intérieur de l'enveloppe 344 et celui se trouvant à l'extérieur de celle-ci est successivement établie et rompue une fois, grâce à la présence de la fente 345. Pendant ce mouvement de balancement du tube 338 et du récipient 333 selon la surface d'un cône, le conducteur 340 ne tourne pas sur lui-même, mais fléchit simplement d'une quantité limi tée.
Ainsi donc, si l'on amène du courant par le conducteur 343, celui-ci parvient, par l'in termédiaire du conducteur souple 340, de la tige métallique 339 et des organes 347, au mercure se trouvant à l'intérieur de l'enve loppe 344. Lorsque ce mercure communique avec la masse de mercure se trouvant entre cette enveloppe et la paroi 333 du récipient, ce courant traverse le mercure et passe à. la paroi métallique 333 et le tube 328, c'est- à-dire à la masse du mutateur qui est reliée à une seconde borne non représentée.
Lorsque le mercure occupe la position re présentée à la fig. 2, la. communication entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe 341 est coupée et le courant ne circule pas. Bien entendu, on peut régler l'instant de la com- mutation en déplaçant angulairement le pa lier 331 à l'intérieur du support 327. Ce réglage peut se faire pendant la marche du mutateur.
On voit donc que l'ouverture et la ferme ture du circuit entre les deux pôles que cons tituent, d'une part, la tige 339 et, d'autre part, la tête 333, ont. lieu en un endroit qui est situé à une distance telle de l'axe autour duquel ladite tête évolue, qu'en cet endroit la force centrifuge agissant sur une particule du mercure soit plus grande que sa pesan teur.
Dans la variante selon fig. 3 et 4, l'enve loppe 344 disposée à, l'extrémité de la tige 339 est formée par l'assemblage d'un corps tubulaire 348 en céramique, dont une des extrémités est fermée par une joue 349 soli daire de la tige 339, tandis que l'autre extré mité est obturée par un fond 350. La chambre ainsi formée entre les éléments 348, 349 et, 350 est, divisée en deux par une cloison mé diane 351 du corps céramique 348. Cette cloi son présente une ouverture 352 pour établir la communication entre les nappes de mercure 346 se trouvant de part et d'autre de la. cloi son 351, et ainsi établir périodiquement la liaison électrique entre ces deux nappes cha que fois que celles-ci sont en regard de cette ouverture.
Dans la forme d'exécution selon fig. 5, le mutateur comprend un ensemble de plusieurs dispositifs à récipients oscillants analogues à celui qui est représenté à la. fig. 1. Ce muta- teur selon fig. 5 comprend une enveloppe fixe 353 de forme cylindrique, dans le fond supé rieur<B>3'</B> 4 de laquelle il est prévu une série de pivots universels 357, disposés selon un cercle concentrique à l'axe de cette enveloppe. Ces pivots comprennent un palier sphérique 355 et une tête sphérique 358. Ces têtes sont solidaires chacune d'un tube 359 analogue à. 328 à la fig. 1.
Les têtes 358 sont., en outre, pourvues d'une rainure 330' coopérant avec un doigt fixe 332' empêchant les tubes 359 de tourner autour de leur axe propre, tout en leur permettant d'osciller dans toutes les di rections. L'extrémité inférieure de ces tubes présente une tête creuse 360 et un tourillon 361. Les tourillons 361 sont. montés dans un palier à rotule 362 porté par un disque 363 monté rotativement sur un tourillon 364 porté par une manivelle 365 d'un arbre 366 entraîné par un moteur non représenté. Cet arbre tourne dans un palier à billes 367 solidaire du fond inférieur 368 de l'enveloppe 353. L'axe géométrique de l'arbre 366 coïncide avec l'axe géométrique de l'enveloppe 353. L'axe du tourillon 364 décrit donc un cylindre concen trique à cet axe.
En 369 est placé un contre poids diamétralement opposé au tourillon 364.
Un arbre auxiliaire 370, relié à l'une de ses extrémités par un cardan 371 à, une partie 356 fixée au centre du fond 354 et, à son autre extrémité, par un cardan 372, au centre du disque 363, empêche le disque 363 de tourner autour de son axe propre, tout en. lui permettant d'effectuer un mouvement de translation circulaire sous la commande de l'arbre 366. Le centre des différents paliers sphériques 362 décrit donc un cercle de même diamètre que celui décrit par le tourillon 364 autour de l'arbre 366. Ces différents paliers 362 sont disposés selon un cercle concentrique à l'axe du tourillon 364. En d'autres termes, l'axe géométrique de chacune des têtes 360 décrit donc un cône de révolution autour d'un axe vertical passant par le centre d'oscillation de l'extrémité sphérique 358 du tube 359 cor respondant. Ce mouvement est donc tout à.
fait pareil à celui qui a. été décrit à propos de la forme d'exécution précédente.
Les différents récipients métalliques cons titués par les têtes 360 sont. reliées à la masse du mutateur, par des conducteurs souples, non représentés, fixés aux tubes 359 à proximité des têtes sphériques 358. L'électrode disposée à l'intérieur de chaque tête est reliée à un conducteur souple 340' (analogue à 340 de l'exemple précédent.) et cela dans la région voisine du centre géométrique du pivot uni versel 357 correspondant.
Etant donné que le récipient formé par la tête 333, respectivement 360, ne tourne pas sur lui-même, il est possible d'amener, par le tube 328, respectivement 359, une cir- eulation de fluide destinée à refroidir cette tête. L'amenée du fluide se fera au moyen de tuyaux souples, dans la région des têtes sphériques 358.
Mechanical mutator. The present invention relates to a mechanical mutator comprising at least one container movable around an axis fixed relative to a frame of the mutator and with which the receptacle move two electric poles of the mutator integrally, this container being sealed and containing an electrically conductive liquid animated, during operation, in a relative movement with respect to the receptacle and establishing the passage of current between these poles, the opening and closing of the circuit inside the receptacle occurs forming exclusively between parts of the liquid and at a place located at such a distance from the aforesaid axis that in this place the centrifugal force acting on a particle of the liquid is notably greater than its gravity.
The mechanical mutator object of the invention is characterized in that the container is carried by a tubular metal part coaxial with it, in that this part is connected to the frame by means allowing an oscillating movement in all. the directions of the geometrical axis of the container around a fixed point, while preventing this container from turning around the latter axis, in that the means for driving the container cause the aforesaid geometrical axis to describe a cone around this fixed axis and in that the current supply to the aforementioned poles is effected, on the one hand, by the aforesaid tubular metal part and the mass of the mutator and, on the other hand, by an electrically conductive member .
isolated from this part, passing longitudinally inside it and through the region of the fixed point of intersection of the two aforementioned axes, this conductive member being flexible at least in this region.
The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the mechanical mutator according to the invention.
Fig. 1 is an elevational view with partial longitudinal section of the first embodiment.
Fig. 2 is a cross-sectional view along II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2, but relating to a vaxiante, according to III-III of fig. 4.
Fig. 4 is a sectional view along IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a vertical sectional view of the second embodiment.
The mutator shown in fig. 1 and 2 comprises a frame 325 on which is fixed an electric motor 326 and a support 327 in which the end of a tube 328 is mounted with a ball joint so as to be able to oscillate in all directions. Said end 329 is spherical in shape and its center is located along the length of the axis of the motor 326; it has a groove 330 made along a diametral plane of the tube 328. The spherical end 329 is arranged in a spherical bearing 331 fixed in the support 327. A lug 332 forming a key cooperating with the groove 330 to prevent the tube 328 to rotate around its own axis.
This spherical bearing arrangement could be replaced, in a variant, by a universal joint.
At its opposite end, the tube 328 has a hollow head 333 of generally frustoconical shape terminating in a journal 334 rotating freely in a ball bearing 335 disposed in an oblique direction in a crank 336 wedged on the shaft of the motor 326. This head 333 constitutes a metallic container closed in a vacuum-tight manner. A counterweight 337 is also attached to the motor shaft in the opposite direction of the crank 336.
Inside the tube 328, which is metallic, is arranged a tube of insulating material 338, serving to electrically insulate the tube 328 from a metal rod 339 extending axially inside this tube and terminated, at one of its ends, by a flexible conductor 340, for example a braid of copper wire, fixed at 341 to a terminal 342 to which is connected, on the other hand, a starting conductor 343.
The ball head 329 is. attached, too, to a flexible incoming conductor 343 \. At its opposite end, the rod 339 extends inside the metal head 333 and it carries, fixed on it, a hollow casing 344 of frustoconical shape , coaxial with it and having a lateral slot 345, formed along a generatrix of this truncated cone. Thus, through this slot 345, the interior of the envelope 344 communicates with the interior of the annular space between this envelope and the interior surface of the head 333. Mercury, shown at 346 in FIG. 2, is arranged inside the head 333.
The end of the rod 339, located inside the casing 344, carries a series of annular metal members 347, arranged coaxially on this rod and having a shape similar to that of a saucer.
The operation of this embodiment is as follows. When the motor shaft 326 rotates rapidly, the crank 336 forces the journal 334 to describe a circle concentric with the axis of rotation. The geometric axis of the rod 339 and of the casing 344 therefore describes a cone of revolution around the axis of rotation of the motor, the axis of the rod 339 constantly passing through the same point. of this axis of rotation, which coincides with the center of the spherical head 329.
It is clear that given the cooperation of the finger 332 and the groove 330, the casing 344 does not rotate around its own axis, and that it performs, as well as the tube 328 and the head 333 moreover, a circular translational movement around the axis of rotation of the motor without rotating on itself, each element of infinitely small volume of the head 333 and of the casing 344 performing a translational movement around this axis.
Under these conditions, the mereure 346 being inside the container. that constitutes the head 333 is driven by a relative rotational movement with respect to this container, so that, for each revolution of the motor shaft, the communication between the mercury located inside the envelope 344 and that located on the outside thereof is successively established and broken once, thanks to the presence of the slot 345. During this rocking movement of the tube 338 and the container 333 according to the surface of a cone , the conductor 340 does not turn on itself, but simply flexes a limited amount.
Thus, if current is brought through the conductor 343, it arrives, through the flexible conductor 340, the metal rod 339 and the members 347, the mercury located inside the Envelope 344. When this mercury communicates with the mass of mercury between this envelope and the wall 333 of the container, this current passes through the mercury and passes to. the metal wall 333 and the tube 328, that is to say to the ground of the mutator which is connected to a second terminal, not shown.
When the mercury occupies the position shown in fig. 2, the. communication between the inside and the outside of the casing 341 is cut off and the current does not flow. Of course, the instant of the switching can be adjusted by angularly moving the bearing 331 inside the support 327. This adjustment can be made while the mutator is in operation.
It can therefore be seen that the opening and closing of the circuit between the two poles which constitute, on the one hand, the rod 339 and, on the other hand, the head 333, have. take place in a place which is located at such a distance from the axis around which said head moves, that in this place the centrifugal force acting on a particle of mercury is greater than its weight.
In the variant according to fig. 3 and 4, the casing 344 disposed at, the end of the rod 339 is formed by the assembly of a tubular body 348 made of ceramic, one of the ends of which is closed by a cheek 349 integral with the rod 339 , while the other end is closed by a bottom 350. The chamber thus formed between the elements 348, 349 and, 350 is divided in two by a median partition 351 of the ceramic body 348. This partition has an opening. 352 to establish communication between the mercury layers 346 located on either side of the. cloi its 351, and thus periodically establish the electrical connection between these two layers cha that when they are opposite this opening.
In the embodiment according to fig. 5, the mutator comprises a set of several oscillating receptacle devices similar to that shown in. fig. 1. This mutator according to fig. 5 comprises a fixed casing 353 of cylindrical shape, in the upper bottom <B> 3 '</B> 4 of which there is provided a series of universal pivots 357, arranged in a circle concentric with the axis of this casing. These pivots comprise a spherical bearing 355 and a spherical head 358. These heads are each secured to a tube 359 similar to. 328 in fig. 1.
The heads 358 are, moreover, provided with a groove 330 ′ cooperating with a fixed finger 332 ′ preventing the tubes 359 from rotating about their own axis, while allowing them to oscillate in all directions. The lower end of these tubes has a socket head 360 and a journal 361. The journals 361 are. mounted in a spherical bearing 362 carried by a disc 363 rotatably mounted on a journal 364 carried by a crank 365 of a shaft 366 driven by a motor, not shown. This shaft rotates in a ball bearing 367 integral with the lower base 368 of the casing 353. The geometric axis of the shaft 366 coincides with the geometric axis of the casing 353. The axis of the journal 364 therefore describes a cylinder concen tric to this axis.
In 369 is placed a counterweight diametrically opposed to the journal 364.
An auxiliary shaft 370, connected at one of its ends by a gimbal 371 to, a part 356 fixed to the center of the bottom 354 and, at its other end, by a gimbal 372, to the center of the disc 363, prevents the disc 363 to rotate around its own axis, while. allowing it to perform a circular translational movement under the control of the shaft 366. The center of the different spherical bearings 362 therefore describes a circle of the same diameter as that described by the journal 364 around the shaft 366. These different bearings 362 are arranged in a circle concentric with the axis of the journal 364. In other words, the geometric axis of each of the heads 360 therefore describes a cone of revolution about a vertical axis passing through the center of oscillation of the spherical end 358 of the corresponding tube 359. This movement is therefore everything.
does the same to the one who has. been described in connection with the previous embodiment.
The various metal receptacles constituted by the heads 360 are. connected to the ground of the mutator, by flexible conductors, not shown, fixed to the tubes 359 near the spherical heads 358. The electrode arranged inside each head is connected to a flexible conductor 340 '(similar to 340 of the previous example.) and that in the region close to the geometric center of the corresponding universal pivot 357.
Given that the container formed by the head 333, respectively 360, does not turn on itself, it is possible to cause, through the tube 328, respectively 359, a circulation of fluid intended to cool this head. The fluid will be brought in by means of flexible pipes, in the region of the spherical heads 358.