Brevet FR2678789A1 — publié le 19930108

La présente invention entre dans le domaine technique de l'écoulement forcé de liquides et concerne un dispositif statique pour faire circuler des liquides ioniques grâce à des forces motrices, d'origine magnéto-électrique, agissant sur un certain volume de liquide Il existe déjà un type d'appareil, électromagnétique, à conduction ou à induction, mais il sert exclusivement à faire circuler le sodium liquide utilisé comme fluides calodans certains types d'installations nucléaires. Habituellement,l'immense majorité des autres appareils servant à assurer la circulation des liquides les plus frequemment en usage dans l'industrie comme dans les activités domestiques sont les pompes classiques. Qu'elles soient radiales ou axiales pour une certaine catégorie ou volumetriques pour une autre catégorie, elles contiennent, toutes, au moins une pièce mobile : roue, cloisonnée ou non, tournant autour d'un axe pour les premières, piston se déplaçant d'un mouvement alternatif dans un cylindre pour les autres Leurs inconvénients sont bien connus : bruits de fonctionnement causés par le mouvement de déplacement de la pièce mobile et corollairement usure de celle-ci; usure aussi du palier guidant l'axe de rotation pour les pompes radiales ou axiales de même qu'usure du piston et de la tête de bielle faisant mouvoir le piston dans le cylindre pour les pompes volumétriques. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients pour des liquides qui ont une certaine conductibilité électrolytique car il ne contient aucun élément mobile, donc pas de bruit et pas d'usure . C'est un dispositif intégralement statique Sa structure : ( figure I Le dispositif se compose essentiellement d'une enceinte, parallélépipédique ( 1), contenant deux électrodes ( 2 ) et d'un électro-aimant ( 3 ) dans l'entrefer duquel est placée 1 'enceinte. L'enceinte est fabriquée dans un matériau isolant électrique. Dans l'entrefer de l'électro-aimant est placée la partie centrale de l'enceinte à l'intérieur de laquelle le liquide ( 4 ) qui s'y trouve subit l'action motrice de forces d'origine magnéto-électrique. Les deux extrémités de cette partie centrale de l'enceinte sont raccordées à la canalisation dans laquelle l'utilisateur veut faire circuler le liquide Les dimensions de l'enceinte sont déterminées en fonction de la puissance motrice désirée. Toutefois une des dimensions transversales de sa partie centrale par rapport à l'axe de l'écoulement des liquides ne doit pas dépasser un centimètre hors tout ; 1 cm. étant justement la dimension maximum de l'entrefer de l'électro-aimant dans lequel est placée l'enceinte . Dans deux des parois de l'enceinte (1), celles qui sont perpendiculaires au plan de symétrie de l'entrefer et donc parallèles entre elles, sont insérées deux électrodes (2), planes, metalliques, en matériau non magnétique, dont la longueur est égale à la longueur de l'entrefer et dont la largeur est égale à la largeur de l'entrefer. Ce matériau doit en plus ne pas subir de corrosion par les liquides ni par les produits secondaires pouvant résulter de divers processus électrolytiques et éventuellement apparaître au voisinage des électrodes. Une réalisation préférentielle et économique de ces électrodes consiste à les fabriquer en acier inoxydable ou en cuivre Sur la face extérieure de chaque électrode est soude un fil métallique la reliant soit directement au secteur dans la variante numéro UN soit à un générateur de courant alternatif de fréquence supérieure à 50 Hz dans la variante numéro DEUX. La face interieure de chaque electrode, en contact avec le liquide, est située dans le même plan que celui de la face intérieure de la paroi isolante dans laquelle elle est insérée. Le dispositif, selon l'invention, utilise le courant alternatif dans le but de réduire le plus possible les processus de réactions électrochimiques entre les électrodes et le liquide que le dispositif fait circuler La longueur de la partie centrale de l'enceinte est adaptée à la puissance désirée par l'utilisateur. Il est évident que plus cette longueur est grande, plus important est le volume de liquide soumis à l'action des forces d'origine magnéto-électrique. Quant à l'entrefer de ltelectro-aimant, sa longueur est, comme celle de la partie centrale de l'enceinte, adaptée à la puissance voulue par l'utilisateur. Son autre dimension, qu'on peut appeler hauteur, dépend aussi de l'autre dimension de la partie centrale de l'enceinte. La largeur de l'entrefer de l'électro-aimant est, au maximum, d'un centimètre afin d'obtenir l'induction magnétique la plus élevée possible pour une alimentation en courant d'excitation du champ magnétique le plus faible possible, compte tenu de la vitesse d'écoulement à assurer. L'électro-aimant est constitué d'un noyau soit en tôles de Fer au Silicium d'une épaisseur d'environ 0,3 mm., soit en ferrite et d'un bobinage ( 5 ; figure I ), enroulé symétriquement de part et d'autre de l'entrefer et comportant le nombre de tours nécessaire pour créer, convenablement alimenté, dans l'entrefer un champ d'induction magnétique égal ou supérieur à un Tesla. Le fil du bobinage est en Cuivre émaillé de classe H ou en Aluminium isolé par oxydation anodique pour réduire le poids et le coût du bobinage et aussi pour pouvoir augmenter la densité de courant dans le fil Dans les deux variantes du dipositif il est possible d'obtenir un réglage du débit volumétrique, quelle que soit la puissance du dispositif, au moyen d'un élément complementaire dénommé dephaseur. Ce déphaseur est constitué essentiellement de condensateurs, de capacité variable. La figure II représente le schéma d'un tel montage avec deux condensateurs ( 7 ) en série avec le bobinage ( 5 ) dont le coefficient d'auto-induction L est represente par ( 9 ) et la résistance propre R par ( 10 ). Ce circuit est branche en parallèle avec les électrodes (2) représentées par leur résistance R'et le liquide (4) de résistance R''. La variation continue de la valeur de la capacité des condensateurs permet un déphasage progressif et continu entre le courant circulant dans la cellule et le courant circulant dans le bobinage. En conséquence une variation continue de la vitesse d'ecoulement du liquide. La figure III represente une version différente du montage électrique dans laquelle le bobinage est constitue de 2 enroulements distincts, isoles l'un de l'autre et superposés sur le noyau de ltelectro-aimant; le nombre de spires de chaque enroulement étant différent. L'un d'entre eux, appelé inducteur, est relié directement soit au secteur dans la variante numero UN, soit au générateur dans la variante numéro DEUX. L'autre, appelé induit, est relié aux électrodes de l'enceinte assurant ainsi une separation galvanique entre celle-ci et le secteur dans la variante numéro UN ou entre la celle-ci et le générateur dans la variante numéro DEUX. Cette separation permet, en outre, d'ajuster la tension d'alimentation en fonction du dimensionnement de l'enceinte et de la puissance du dispositif. En disposant, suivant le schema de la figure III, un condensateur (ll),(tracé en pointille), en parallèle sur l'enroulement inducteur on peut obtenir la condition de résonance dans le circuit primaire couple avec l'enroulement secondaire servant à alimenter les électrodes (2) de l'enceinte La realisation de cette condition de résonance permet, pour un courant d'alimentation minimum, d'obtenir un courant maximum dans la bobine primaire de l'électro-aimant ainsi que dans la bobine secondaire. REVENDICATIONS 1) Dispositif circulateur à Effet Hall pour des liquides ioniques, caractérisé par une enceinte parallélépipédique, fabriquée dans un matériau isolant électrique, dans laquelle est insérée une paire d'électrodes ainsi que par un electroaimant dans l'entrefer duquel est placée l'enceinte. 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérise par des électrodes metalliques en matériau non magnétique. 3) Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractersé en ce que les électrodes, disposées dans le conduit parcouru par le liquide, sont insérées dans deux parois paral lèles, d'axe perpendiculaire au sens prévu pour l'écoulement des liquides et à la direction du champ d'induction magnétique cree dans l'entrefer de l'electro-aimant. 4) Dispositif suivant les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que la paire d'électrodes est reliée soit directement au secteur dans la variante numéro UN, soit à la sortie d'un générateur delivrant la puissance nécessaire au fonctionnement du dispositif à la fréquence voulue par l'uti lisateur dans la variante numéro DEUX. 5) Dispositif suivant toutes les revendications précédentes caractérisé en ce que la bobine d'excitation de l'electro-aimant est aussi reliee soit directement au secteur dans la variante numéro UN , soit à la sortie d'un générateur délivrant la puissance nécessaire au fonctionnement du dispositif à la fréquence voulue par l'utilisateur dans la variante numéro DEUX. 6) Dispositif suivant toutes les revendications prece- dentes caractérisé par l'introduction, dans le circuit constitué par la bobine d'excitation de l'électro-aimant, de deux condensateurs de capacité continuement variable ayant pour effet de déphaser le courant d'alimentation de ce circuit par rapport au courant du circuit comprenant les deux électrodes et le liquide se trouvant entre celles-ci. 7) Dispositif suivant la revendication 6 caractérisé en ce que dans le montage de la figure III le bobinage d'excitation de l'electro-aimant est compose de deux enroulements distincts et isolés electriquement. L'enroulement primaire est relié directement soit au secteur (variante numéro UN) soit à un générateur (variante numéro DEUX) avec en parallèle un condensateur de capacité variable de manière à obtenir la résonance. L'enroulement secondaire est en série avec les deux condensateurs servant au déphasage et alimente le circuit contenant les électrodes et liquide entre celles-ci. Ainsi est réalisée une coupure galvanique entre le secteur dans la variante numéro UN ou entre le générateur dans la variante numéro DEUX et le circuit comprenant les électrodes et le liquide. En plus en réalisant la résonance grâce au condensateur en parallèle avec le primaire on obtient dans le secondaire un courant maximum ;le courant d'alimentation étant minimum.