Brevet FR2537772A1 — publié le 19840615

La présente invention est relative à un conden- sateur électrique à capacité variable, plus particu- lièrement prévu à des fins industrielles, qui, entre les deux garnitures à espacement fixe et dans le champ élec- trique du condensateur, contient un diélectrique fluide à hauteur variable, disposant d'une constante diélectrique élevée, et qui contient, au-dessus de ce diélectrique fluide à haute constante diélectrique, un deuxième liquide diélectrique à densité plus faible et à constante diélectrique plus petite. Un tel condensateur est connu (DE-AS 11 05 519) dans lequel, cependant, les deux armatures du condensateur sont constituées par des plaques autoportantes, fixées l'une à l'autre de manière rigide Dans ce cas, l'espace entre les plaques du condensateur, fixées de façon rigide l'une à l'autre, est rempli jusqu'à une hauteur variable d'un diélectrique fluide à haute constante diélectrique. Au-dessus de ce diélectrique fluide se trouve un diélec- trique à densité plus faible et à constante diélectrique plus basse Les plaques du condensateur peuvent être munies d'un revêtement isolant, par exemple d'un verni d'isolation, afin d'augmenter la rigidité diélectrique. L'huile, la glycérine, l'eau distillée ou bien aussi un mélange d'eau distillée et de glycérine, ou bien les dérivés du chlore de benzol et du diphényl, par exemple le Chlophen, y sont décrits comme diélectrique fluide à haute constante diélectrique L'huile légère peut être utilisée comme diélectrique à densité plus faible et avec une plus petite constante diélectrique Les plaques du condensateur sont placées dans un récipient; cependant, aucune indication détaillée n'est donnée sur la construc- tion et l'alignement. Un condensateur variable à vide, refroidi par liquide, muni d'électrodes stationnaires est connu (DE-OS 20 63 885) dans ce condensateurles électrodes sont à une extrémité à l'intérieur d'un bottier étanche au vide, muni d'électrodes mobiles qui sont commutées entre elles et déplaçables au moyen d'organes mécaniques, dans une direction axiale par rapport aux électrodes fixes Ce condensateur, et par exemple le condensateur variable à vide connu par-le brevet-DE-OS 21 59 3511 est construit de façon dispendieuse avec plusieurs pièces mécaniques de sorte que de tels condensateurs à vide sont relativement co teux Par ailleurs, ces pièces mécaniques sont exposées à l'usure durant les processus répétés de réglage de capacité La longévité des conden- sateurs à vide est limitée par le fait que le vide di- minue avec le temps et de ce fait la constante diélec- trique ce qui à l'extrême peut amener la défaillance du condensateur. Un condensateur variable (DE-OS 22 39 220) est connu, qui est constitué par un cylindre diélectrique revêtu d'une couche électroconductrice sur une partie de la surface de l'enveloppe extérieure qui forme une première armature de condensateur, et d'un piston mobile axialement à l'intérieur du cylindre diélectrique-etspi forme la deuxième armature du condensateur Ce condensateur connu comprend des chambres remplies d'un diélectrique fluide. On connait un condensateur (DE-GM 17 26 891) céramique à refroidissement par liquide, plus particulière- ment destiné aux générateurs industriels à haute fré- quence, dont au moins la partie recouverte d'une couche métallique des armatures de son diélectrique céramique qui peut être aussi de forme tubulaire délimite un espace vide pour recueillir le liquide de refroidissement. L'eau, l'huile, la saumure et autre liquide non élec- tro-conducteur y sont mentionnés comme liquides de refroi- dissement Une indication concernant deux liquides diélec- triques différents ne se mélangeant pas-et, de ce fait, l'indication de la formation d'un condensateur à capaci- té variable ne sont pas données dans ce document. 2-537772 L'objet de l'invention est de disposer d'un condensateur électrique à capacité variable, tel qu'exposé au début, qui soit de construction simple et meilleur marché que les condensateurs à vide connus. Le but recherché est atteint, suivant l'inven- tion, en ce que les armatures du condensateur, sous forme de couches métalliques, sont séparées les unes des autres par un diélectrique fritté en céramique de forme tubu- laire qui-délimite un espace vide destiné aux diélec- triques liquides Dans des modes de réalisation pré- férés de l'invention, le diélectrique céramique de forme tubulaire comprend un espace vide constitué de plusieurs canaux longitudinaux Le diélectrique céramique est constitué par deux tubes diélectriques tubulaires, disposés de façon concentrique, à constante diélectrique égale ou différente, dans lequel le diamètre externe du tube diélectrique intérieur est plus petit que le diamètre interne du tube diélectrique extérieur dé sorte qu'il en résulte un espace vide La face interne supérieure du tube diélectrique intérieur est complètement recouverte d'une couche métallique de l'une des armatures du condensa- teur, et la face externe supérieure du-tube diélectrique extérieure est recouverte d'une couche métallique de la deuxième armature du condensateur jusqu'au côté fron- tal d'une butée formée par un bourrelet protecteur contre les effluves Les côtés frontaux du diélectrique tubulaire se terminent par des plaques métalliques qui sont fixées l'une à l'autre à l'aide de boulons filetés traversant l'espace vide central du diélectrique, et une conduite part de chacun des boulonsconduite destinée aux deux liquides diélectriques, à travers les plaques métalliques jusqu'à l'espace vide Les conduites sont reliées par un cylindre de réglage comprenant un piston de séparation dans lequel les deux liquides diélectriques de constante diélectrique différente sont séparés par un piston de séparation, la hauteur de la zone de séparation des deux liquides diélectriques ne devant pas se mélanger dans le diélectrique céramique se trouvant dans l'espace vide étant variable au moyen d'un organe de réglage. Un bac d'expansion est monté au point culminant de la conduite destiné au liquide diélectrique ayant la plus faible densité et la plus petite constante diélectrique. Une plaque métallique ou les deux plaques métalliques sont munies de conduits qui servent à amener ou évacuer le 1 o liquide de refroidissement remplissant complètement l'espace vide central du diélectrique céramique et tubu- laire Les plaques métalliques sur les deux côtés fron- taux du diélectrique céramique et tubulaire ferment l'espace vide central et l'espace vide concentrique, grâce à des joints d'étanchéité, et au moins une des plaques métalliques est munie de lamelles qui sont reliées, de façon conductrice de l'électricité,à la couche métallique de l'armature interne du condensateur Un collier métallique est relié, de façon conductrice de l'électricité, à la couche métallique de l'armature extérieure du condensateur. Les avantages apportés par l'invention consistentplus particulièrement en une construction simple d'un condensateur performant à haute fréquence, à capacité variable, dans lequel il n'existe pas de pièce mécanique mobile Ainsi, une usure mécanique est évitée comme cela se produit dans les condensateurs connus Des avantages considérables existent aussi du fait que le corps diélectrique peut être très facile- ment fabriqué pour le condensateur, que le montage des pièces détachées est très simple et que des capacités nominales relativement fortes sont possibles avec une tension nominale et une puissance dissipée élevée. Une forme de réalisation de l'objet de l'inven- tion est représentée au dessin annexé. 25.37772 La figure unique est une coupe-élévation en partie schématique d'un condensateur faisant application de l'invention. Un diélectrique céramique 1 qui est constitué d'une seule pièce de forme tubulaire avec des espaces vides 2 en forme de canaux longitudinaux, ou de préférence par deux cylindres tubulaires céramiques en matière frittée, disposés de façon concentrique et séparés l'un de l'autre, est complètement revêtu sur la face interne de son enveloppe d'une couche métallique de l'une -des garnitures 12 du condensateur et sur la face externe de l'enveloppe, jusqu'à la butée du côté frontal, formée par le bourrelet protecteur contre les effluves de la couche métallique de la deuxième garniture du condensateur 12 Les deux cylindres tubulaires formant le diélectrique céramique 1 sont de dimensions telles qu'entre la surface externe de l'enveloppe du cylindre tubulaire intérieur, et entre la surface interne de l'enveloppe du cylindre tubulaire extérieur, il y a un espace vide 2 de section annulaire lorsque les deux cylindres tubulaires sont alignés de façon concentrique et lorsqu'ils sont solidement, et de façon étanche, fixés entre'les plaques métalliques fron- tales 5 L'étanchéité pour les liquides diélectriques 3 et 4 remplissant complètement l'espace vide 2 et pour celle du liquide de refroidissement remplissant complè- tement l'espace vide central 17 est assurée par des bagues d'étanchéité 6, qui sont solidement pressées sur la face frontale du diélectrique 1 à l'aide des plaques métalliques 5 Cette pression est obtenue au moyen de boulons 14 vissés sur une tige 13 traversant l'espace central 17 du diélectrique 1 et les plaques métalliques 5. La couche métallique sur la surface interne de l'enve- loppe du diélectrique 1, qui forme l'une des garnitures 12 du condensateur, et qui est-en contact avec le liquidé de refroidissement, peut être recouverte d'un verni de protection contre la corrosion, et au moins contre l'érosion de la matière jusqu'à la partie o les lamelles de contact 16 reliées à la plaque métallique supérieure 5 entrent en contact avec la couche métallique -5 12 Cette couche métallique intérieure constitue la garniture du condensateur 12 se trouvant à la masse Un collier 9 métallique, muni d'une barrette, est relié de façon conductrice de l'électricité à la couche métallique de la Garniture extérieure 12 du condensateur La plaque métallique inférieure 5 dispose de deux conduites 7 et 8 prévues pour amener et évacuer du liquide de refroidisse- ment Des conduites 15 sont reliées entre elles, à travers la plaque métallique 5 et avec l'espace vide 2 pour les deux liquides diélectriques 3 et 4, à un cylindre de réglage 10 comprenant un piston de séparation dans lequel la zone de séparation des diélectriques 3 et 4,liquides qui ne doivent pas se mélanger est variable dans l'espace vide 2 se trouvant dans le diélec- trique céramique 1 au moyen d'un organe de réglage Y avec le piston séparant l'un de l'autre les deux diélectriques liquides 3 et 4 de constante diélectrique différente. Du fait du réglage de la hauteur de la zone de séparation des deux liquides diélectriques 3 et 4 dans l'espace vide 2 du diélectrique céramique 1, la constante diélectrique en résultant est changée et,de ce fait, la capacité du condensateur Au point culminant de la conduite se trouve un vase d'expansion 11 pour le diélectrique fluide 3 de densité plus faible et à constante diélectrique plus petite. L'invention n'est pas limitée à l'exemple du mode de réalisation décrit en égard à un condensateur cylindrique Elle est applicable également aux condensateurs en forme de pot ou à ceux en forme de plaques verticales. REVENDICATIONS 1 Condensateur électrique à capacité variable, plus particulièrement prévu à des fins insdustrielles, qui, entre les deux garnitures à espacement fixe et dans le champ électrique du condensateurcontient un diélec- trique fluide à hauteur variable, disposant d'une cons- tante diélectrique élevée, et qui contient, au-dessus de ce diélectrique fluide à haute constante diélectrique, un deuxième liquide diélectrique à densité plus faible et à constante diélectrique plus petite, caractérisé en ce que les armatures du condensateur ( 12) sous forme de couches métalliques, sont séparées les unes des autres par un diélectrique ( 1) fritté en céramique de forme tubulaire qui délimite un espace vide ( 2) destiné aux diélectriques liquides ( 3) et ( 4). 2 Condensateur électrique selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le diélectrique ( 1) céra- mique de forme tubulaire comprend un espace vide ( 2) constitué de plusieurs canaux longitudinaux. 3 Condensateur selon la revendication 1, caractérisé en-ce que le diélectrique ( 1) céramique est constitué par deux tubes diélectriques ( 1 t) tubulaires, disposés de façon concentrique, à constante diélectrique égale ou différente, dans lequel le diamètre externe du tube diélectrique intérieur ( 1) est plus petit que le diamètre interne du tube diélectrique extérieur ( 1) de sorte qu'il en résulte un espace vide ( 2). 4 Condensateur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la face interne supérieure du tube diélectrique ( 1) intérieur est complètement recouverte d'une couche métallique de l'une des armatures ( 12) du condensateur, et la face externe supérieure du tube diélectrique ( 1) extérieure est recouverte d'une couche métallique de la deuxième armature ( 12) du conden- sateur jusqu'au côté frontal d'une butée formée par un bourrelet protecteur contre les effluves. Condensateur électrique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les côtés frontaux du diélectrique ( 1) tubulaire se terminent par des plaques métalliques ( 5) qui sont fixées l'une à l'autre à l'aide de boulons filetés ( 13) traversant l'es- pace vide central ( 17) du diélectrique ( 1), et qu'une conduite ( 15) part de chacun des boulons ( 13), conduite destinée aux deux liquides diélectriques ( 3) et ( 4), à travers les plaques métalliques ( 5) jusqu'à l'espace vide ( 2). 6 Condensateur électrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les conduites ( 15) sont reliées par un cylindre de ré- glage ( 10) comprenant un piston de séparation, dans lequel les deux liquides diélectrique ( 3) et ( 4) de constante diélectrique différente sont séparés par un piston de séparation, la hauteur de la zone de séparation des deux liquides diélectriques ( 3) et ( 4) ne devant pas se mélanger dans le diélectrique ( 1) céramique se trou- vant dans l'espace vide ( 2) étant variable au moyen d'un organe de réglage (Y). 7 Condensateur électrique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un bac d'expansion ( 11) est monté au point culminant de la conduite ( 15), destiné au liquide diélectrique ( 3) ayant la plus faible densité et la plus petite constante diélec- trique. 8 Condensateur électrique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une plaque métallique ( 5) ou les deux plaques métalliques ( 5), sont munies de conduits ( 7, 8) qui servent à amener ou évacuer le liquide de refroidissement remplissant complètement l'espace vide central ( 17) du diélectrique ( 1) céramique et tubulaire. 9 Condensateur électrique selon l'une des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que les plaques métalliques ( 5) sur les deux côtés frontaux du diélectrique ( 1) céramique et tubulaire ferment l'espace vide central ( 17) et l'espace vide concentrique ( 2), grâce à des joints d'étanchéité ( 6), et au moins qu'une des plaques métalliques est munie de lamelles ( 16) qui sont reliées, de façon conductrice de l'électri- cité, à la couche métallique de l'armature interne du condensateur ( 12). 10 Condensateur électrique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'un collier métallique ( 9) est relié, de façon conductrice de l'électricité, à la couche métallique de l'armature extérieure du condensateur ( 12).