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TUBES A DECHARGE.-
La présente invention se rapporte aux tubes à décharge et utili- sés par example comme redresseurs à grande intensité laissant passer les deux al- ternances* Elle se réfère plus particulièrement à des dispositifs du type mentionné dans lesquels la conductibilité est basée sur l'ionisation du milieu de remplissage.
Le but de l'invention est notamment d'éviter l'amorçage d'arcs en retour et d'indiquer une construction d'électrodes qui ont une grande rigidité*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins
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lasquels :
La Fig.1 représente une vue en perspective d'un tube redresseur cantonne à l'invention!
La Fig.2 est une vue analogue à plus grande échelle, et partiellement en coupe;
La Fig.3 est une coupe suivant la ligne 3-3 des Fig. 1 et 2, vue dans la direction de la flèche;
La Fig-4 est une coupe de l'un des scellements représentés Fig.1.
La figure 1 représente en 1 une ampoule cylindrique en verre dont le sommet est hémisphérique et qui se termine, à l'autre extrémité, par une pièce de terre rentrante 2 portant des cylindres-supports 3 généralement en verre* Ces cylindres servent aussi de support aux conducteurs d'amenée, comme on l'expliquera plus loin*
Les électrodes consistant en une cathode à chauffage indirect 4 (plus clairement représentée Fig.2 et 3) et deux anodes 5 constituées par deux bandes métalliques nervurées- La cathode consiste en une chambre métallique 4 supportant des disques métalliques transversaux 6 fixés à cette chambre de toute manière appropriée* Ces disques sont de préférence recouverts, sur chacune de leurs faces, d'une matière émettrice d'électrons, par exemple l'oxyde de baryum* Les montants métalliques 7 (Fig.3)
traversent les disques de manière à déterminer un espacement précis antre eux dans le but de rendre rigide la monture de la cathode, et aussi pour conduire le courant d'utilisation et le courant de chauffage vers la cathode* La chambre cathodique contient un élément chauffant 8 qui peut être constitué par une spirale en tungstène,
Autour de la monture, on a prévu plusieurs écrans thermiques indiqués en 9, 10 et 11 et espacés d'une façon appropriée l'un de l'autre , dans le but de diminuer le rayonnement calorifique de la cathode et par conséquent d'améliorer son rendement* Comme on le voit, les écrans intérieurs 9 et 10 sont plus courts que l'écran extérieur 11; ils sont généralement fermés en haut par des disques métalliques supplémentaires dont deux d'entre eux sont représentés en 12.
Les tiges 7, non seulement traversent les disques métalliques, comme on l'a dit, mais aussi les écrans calorifiques et elles sont connectées à. l'écran le plus extérieur 12. L'écran intermédiaire 10 peut !être fixé à la mon- @
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ture par une paire de bandes métalliques 16 solidement fixées autour de l'extrémité de l'écran et soudées à une large cloison métallique 17 dont le but appa- rattra plus loin* On peut fixer d'une manière analogue (par soudure par exemple l'écran extérieur 11 dont la longueur est sensiblement identique à celle de la plaque 17.
Les écrans 9, 10 et 11 sont munis d'ouvertures 18 dont la longueur est sensiblement égale à celle de la cathode, qui sont régulièrement espacées sur la périphérie des écrans et qui coïncidant*
Comme le montre clairement la Fig.3, la cloison 17 traverse la partie médiane du tube et divise l'ampoule cylindrique en deux parties égalesCette plaque est maintenue centrée par des rebords 19 qui lui confèrent en marne temps de la rigidité* La largeur de cette cloison est de préférence moindre que ]la dimensions intérieure de l'ampoule, quand celle-ci est en verre;
on prévoit dans ce dernier cas, des bras métalliques 32 en fil de nickel sur chaque bord supérieur de la cloison, pour éviter tout déplacement latéral de cette dernière et pour permettre an marne temps sa dilatation au moment du pompage du tube ou deson fonctionnement*
Comme on le voit Fige 1 et 2, la pièce 17 s'étend sur une distança relativement grande au delà de chacune des électrodes du tube,, Cette pièce peut âtre latéralement supportée dans une direction perpendiculaire à la largeur, par une paire de bras rigides 20 qui lui sont fixées deutoute manière appropriée et qui se terminent par des parties courbées maintenues solidement à l'intérieur de l'ampoule,,
Entre l'écran 11 et les anodes 5, on peut disposer un écran 21 constitué par deux parties semi-cylindriques,
fixées de toute manière convenable (par soudure par exemple) à la cloison métallique 17, de façon à être concentriques aux écrans de cathode* La pièce 21 est munie de deux ouvertures allongées 22 sensiblement plus grandes que celles des écrans précités et alignées entre la cathode et les anodes respectives* Ces ouvertures ne sont pas en face des ouvertures 18 et, comme on le voit sur le dessin, elles sont placées entre deux d'entre elles* L'écran métallique 21 s'étend le long du tube (voir fig.2) sensiblement sur la même distance que les anodes*
Les anodes peuvent âtre constituées par des feuilles métalliques rigides nervurées, comme représenté, et courbées de manière à être concentriques
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préférence suspendues à deux montants 23 en U;
elles sont écartées de la cloisan centrale 17 et espacées l'une de l'autre au moyen d'entretoises 24 fixées à des blocs rectangulaires de laves, d'alumine ou autre matière isolante. Ces blocs peuvent être fixés à la plaque 17 par des vis non représentées* Les montants 23 se terminent, à leurs extrémités inférieures, par une partie recourbée 26 soudée au assujettie de toute manière appropriée au chapeau 27 prévu en métal susceptible d'être soudé bout à bout, de préférence sans tension mécanique, aux cylindres de verre 22, comme le montre la Fig.4.
On peut réaliser avantageusement une soudure de ce genre sans qu'il soit nécessaire de déformer le métal d'une façon quelconque, en utilisant un alliage d'environ 18% de cobalt, 28% de nickel et 54% du fer; le verre peut être constitué par 65% de silice, 23% d'anhydride borique , 5% d'alumine et 7% de protoxyde de sodium, On peut facilement souder un verre de cette composition sur l'un quelconque desverres connus constituant l'ampoule et les cylindres supports 3.
On peut souder, à la surface interne du chapeau 27, un manchon métallique 29 qui entoure un câble flexible 30 sur lequel il est serti' Une connexion-support est prévue et formée par une pièce en U placée directement entre la plaque 17 et l'un des chapeaux 27 Une des extrémités de l'élément chauffant est connectée à l'autre chapeau 27, l'autre extrémité de cet élément chauffant étant soudée à la surface interne de la chambre cathodique*
On conçoit que les quatre chapeaux 27 et leurs conducteurs associés 29, ainsi que les câbles 30, constituant des connexions séparées sortant du tube et partant de chaque anode et de la monture de la cathode qui est électriquement connectée à la cloison 17 et à l'extrémité libre de l'élément chauf- fant contenu à l'intérieur de la cathode,
Si on le désire, on peut fixer, à l'une des pièces-supports 23, une capsula contenant une matière susceptible d'absorber les gaz occlus dans le tube au cours de la fabrication et du fanetionnement.
Après le pompage du tube, qui s'effectue à la manière connue, et les électrodes étant montées, on peut introduire dans l'ampoule un gaz inerte tel que l'argon ou le néon maintenu à une pression d'environ 100 microns* On peut aussi introduire une gouttelette de mercure qui, dans les conditions de fonctionnement, provoque une tension de vapeur d'environ 50 microns, quand le mercure condensé est à environ 60 à 80 C.
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Le tube décrit appartient au type à milieu donisable laissant passer des courants de grande intensité entra anode et cathode. Dans ce but, on applique une tension alternative entre les électrodes et, pour des circuits appropries, le tube redresse les deux alternances de la tension*
Dans la cas où l'on utilise du mercure.
ou tout autre métal vaparisable comme source positive d'ions, la tension de vapeur, à l'intérieur du tuba, dépend de la température du point le plus froid de l'ampoule, c'est-à-dire du mercure condensa* Les électrons émis par la cathode heurtent les atomes de mercure et produisant l'ionisation* Les atomes d'argon ou da gaz inertes introduits peuvent également produire l'ionisation* Les ions positifs sont attirés vers la cathode et neutralisent la charge d'espace négative autour de la cathode et, de cette action, il résulta une chute de tension relativement faible entra anode et cathode, avec une faible perte d'énergie à l'intérieur du tube*
Le courant de décharge entre la cathode et chacune des anodes suit un trajet sinueux partant de la cathode et traversant les ouvertures 18 et 22 pour atteindre finalement l'anode 5.
Un tube de dimensions normales à chaque anode auquel on applique des tensions de l'ordre de 1.000 volts et qui laisse passer environ 12,5 ampères par anode, soit un courant moyen de 25 ampères, fonctionne dans des conditions difficiles* Les matières émettrices recouvrant les disques cathodiques 12a %en- dent à se volatiliser et peuvent être conduites vers l'anode ou condensées sur les régions froides de l'ampoule qu'elles atteignent. Ces matières se déplacent également dans un sens radial au travers des ouvertures 18 et peuvent attein- dre les anodes 5, si on ne prend pas soin d'éviter l'alignement des ouvertures 22 de l'écran 21 et des ouvertures 18 des derme 9, 10 et 11.
Il en résulte la création d'une barrière s'opposant à la progression de ces matières projetées* Le cylindre 21 protège donc les anodes 5 contre ces dépôts de matières actives* Ces dernières, en se déposant sur les anodes 5, peuvent faciliter l'amorçage d'arcs en retour entre anodes et cathodes, surtout si le tube est traversé par des courants de grande intensité.
De plus, cet effet de barrière aux projec- tions de matières actives, réalisé par l'écran al, ne laisse passer le courant que suivant un trajet sinueux, ce qui est avantageux en ce sens que l'anode n'est pas soumise au bombardement direct des ions positifs pendant la passage
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bérer las gaz absorbés* Il est enfin évident que cet écran constitue une pro- tection thermique supplémentaire pour la cathode*
En prolongeant la pièce 11 sur une distance relativement grande le long de la cloison 17, on réalise un support pour les blocs intérieurs 25 auxquels sont fixées les pièces en U 23.
On conçoit d'autre part, que la partie inférieure de Il protège les conducteurs de chauffage cathodique* Comme indiqué précédemment, la cloison 17 divise l'ampoule en deux parties et isole les anodes l'une de l'autre, ce qui évite les décharges entre électrodes, soit directement à travers l'ampoule entre les anodes, sait par des détours relativement longs* Dans le cas de conduction gazeuse, il est bien connu que la décharge tend à suivre le chemin le plus long dans le gaz entre deux électrodes auxquelles on a appliqué une certaine tension* En censé- -quence, dans le but de réaliser le maximum de protection contre les décharges dangereuses,
la cloison peut s'étendre sur toute la longueur de l'ampoule* Bien qu'on ait représenté une cloison centrale divisant l'ampoule en deux par- ties et utilisant la marne cathode, et deux anodes, on peut prévoir plusieurs cloisons qui permettent d'employer le tube sur des circuits polyphasés* il y a lieu de noter que, dans la monture prévue, pour les con- ducteurs d'amenée, il n'est nullement nécessaire de donner cette forme parti- culière aux pièces métalliques scellées dans le verre, puisque le scellement n'est semis à aucune tension mécanique, comme on l'a dit précédemment,
du fait que le verre et le métal ont sensiblement les marne coefficients de dila- tation pour des températures comprises entre 0 et le point de ramollissement du verre* Ceci permet de réaliser des scellements bout à bout- d'une forme quel- conque* On préfère toutefois réaliser un scellement tel que le métal soit "mouillé" par le verre, en effectuant ce scellement dans un tour à haute fré- quence-
Un tube du type décrit plus haut est très rigide et les électro- des peuvent âtre placées à l'intérieur de l'ampoule sans qu'il soit nécessaire d'employer des montures complexes comprenant un pied de lampe rentrant ou tous autres dispositifs da fixation* De plus, la monture des électrodes, comportant les anodes et toutes les pièces métalliques, peut constituer un tout,
et an peut fixer les différents éléments d'une manière très précise à l'intérier de l'ampoule.
Il y a lieu de noter que la cloison 17 est de préférence portée @
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au potentiel de la cathode : en conséquence, on peut substituer le métal au verre, la totalité de l'enveloppe étant portée au potentiel de la cathode ou à fout autre potentiel fixa On conçoit que la cloison 17 peut également être isolées par rapport à la cathode et portée à un potentiel différent quelconque,,
Dans le cas d'une enveloppe métallique, il y a lieu d'apporter quelques modifications à la monture, par exemple en ce qui concerne les sorties de conducteurs d'amenée, de telle sorte que ceux-ci puissant être isolés l'un de l'autre, ainsi que de l'enveloppe.
Il est évident qu'il n'est nullement nécessaire de prévoir un conducteur d'amenée pour la cathode dans le cas où l'enveloppe est métallique, du fait que la pièce 17 peut être fixée par soudure à la paroi interna de l'enveloppe, qui est nécessairement au potentiel de la cathode* Dans le cas d'une enveloppe métallique à laquelle la pièce 17 est connectée électriquement par soudure, cette dernière peut s'étendre sur toute la longueur du tube et être utilisées comme dispositif de support des électrodes, ce qui soulage les scellements 27 du poids du support*
Bien qu'on ait représenté et décrit une seule tonna de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à cette tome particulière, donnée* simplement à titre d'exemple et sans aucun carao.,
tère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et môme objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comma elles dans'la cadre de l'invention.