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ENTREE D'ELECTRON POUR APPAHEILS A DF&H 9".E.Jl'fS LE VIDE PAR EXEMPLE LES RFDl-fî,'SSEUIS A VAPEUt3 Dus A F?1ZOPFE rTATTT
L'invention se rapporte à une entrée d'électrodes pour appareils à décharge dans le vide, par exemple pour redresseurs à vapeur de mercure, à enveloppe métallique, mais l'invention ne doit pas y être limitée, mais la constriction conforme à l'invention est applicable, sous certaines conditions, ci.Laque fois que des parties métalliques à potentiels différents doivent être reliées entre elles d'une manière isolée et étanche au vide.
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Le montage correct et sans inconvénients au point de vue de la technique du vide et de l'isolement des électrodes dans les récipients ou tubes a décharge dans le vide, à enveloppe ou tube métallique, par Exemple dans les redresseurs, transformateurs, convertisseurs, etc..., présente, on la sait, des difficultés de fabrication considérables. Ces difficultés sont particulièrement grandes lorsqu'il s'agit d'appareils à décharge, dans lesquels, cornue cela est souvent proposé actuellement, le tube à vide est séparé complètement de la pompe avant sa mise en service.
Comme il n'est pas possible dans de tels cas de faire un vide parfait dans le tube et que l'on doit conserver ce vide pendant des périodes pratiquement illimitées et que, dans certaines conditions, le vide doit encore être amélioré sous l'effet du fonction- nement du tube, il est essentiel que non seulement le tube proprement dit soit absolument étanche à un vide poussé, mais encore que toutes les entrées du tube soient aussi parfaites à cet égard. Les difficultés entraînées par cette exigence sont encore accrues par le fait que le tube à vide séparé de la pompe est évacué à une température de 200 C et plus, en règle générale à une température de 300 à 400 .
Or, les joints utilisés jusqu'ici régulièrement pour les entrées d'électrodes ne sont pas en état de supporter de telles températures, de sorte que de nouveaux problèmes sont soulevés au sujet des entrées d'électrodes dans les nouveaux appareils à décharge sans pompes.
L'invention a donc pour objet une entrée d'électrode satisfaisant à toutes les conditions énumérées ci-dessus. On part d'une entrée d'électrode dans laquelle le poids des électrodes est supporté par un corps isolant en matière céramique relié au tube, et à travers lequel pénètre le conducteur d'amenée de courant. Conformément à l'invention, pour la production d'une liaison étanche au vide poussé et portant le poids des électrodes entre le corps isolant et le conducteur d'amenée du courant ou la paroi du tube, on forme, dans les parties à relier ensemble, un réservoir en forme de poche qui est rempli d'un flux de verre ou d'émail.
La stéatite est particulièrement appropriée
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comme matière isolante et présente à peu près le mené coefficient de dilatation que les sortes de verre ou émail appropriées pour la constitution du flux, les parties métalliques voisines pouvant éga.. lement y être adaptées. Sous le nom de stéatite il faut comprendre un produit céramique obtenu par calcination des silicates de magnésium. Dans tous les cas, la matière première est en général le talc.
Au lieu d'un flux de verre ou émail, le corps isolant peut, dans certains cas, être relié aux parties métalliques voisines par une couche intermédiaire de sulfures, en particulier de sulfure de fer, ou de toute autre matière cristalline analogue. On a trouvé en particulier que des sulfures, comme le sulfure de fer par exemple, réalise avec le fer et ses alliages, ainsi qu'avec des matières céramiques, comme la stéatite, une liaison extraordinairement solide et non cassante.
Les zones de liaison entre le tube isolant et les parties métalliques adjacentes sont disposées, conformément à l'invention, d'un même côtéde ce tube isolant, avantageusement sur son côtéextérieur.
De plus, on peut laisser le tube isolant se prolonger à l'intérieur de la chambre de décharge, au-delà, des points de liaison avec la paroi du réci pient.
On obtient, grâce aux mesures qui viennent d'être énumérées, une élimination absolue du danger de décharges indésirables se produisant entre les points de liaison isolant-métal, d'une part, et flux-métal, d'autre part. De plus, l'établissement de charges indésirables à la tige d'électrode est évité, de sorte que la caractéristique des éléments de décharge (position des surfaces terminales d'anodes par rapport à une grille, corps de désionisation) reste invariable.
En prolongeant suffisamment le tube isolant au-delà de sa zone de liaison avec les parois du récipient, on obtient d'une manière sûre l'élimination de toutes décharges à l'intérieur du récipient à vide entre les zones de liaison corps isolant-métal et flux-métal et ce prolongement du tube isolant sera avantageusement au moins égal à l'écartement moyen minimum entre les zones de liaison. @
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Conformément à l'invention, le conducteur d'amenée de courant est supporté ou .appuyé dans le tube isolant contre les déplacements horizontaux au moyen d'une pièce de calage. Le tube isolant est soutenu lui-même contre tout déplacement horizontal à l'intérieur d'un tube de protection entourant le tube isolant, par exemple un tube d'anode connu en lui-même.
De cette manière, la tige d'électrode sera maintenue dans sa position d'une manière précise et pratiquement invariable même en présence de forces à direction horizontale. Les efforts de direction verticale seront absorbés par des organes intermédiaires élastiques qui sont intercalés conformément à l'invention entre le corps isolant et le conducteur d'amenée de courant ou la paroi du récipient.
Enfin, l'entrée d'électrode conforme à l'invention présente encore l'avantage d'être très bien isolée thermiquement par rapport aux autres parties du récipient, car elle n'est reliée à ces parties que par les organes élastiques intermédiaires très minces.
Les entrées d'électrodes décrites plus haut peuvent être utilisées pour toutes les électrodes d'un appareil à décharge dans le vide, par exemple pour les anodes principales, pour les anodes d'excitation, pour les anodes d'allumage et pour les conducteurs d'amenée de courant pour lescathodes.
L'invention sera mieux comprise en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 représente une entrée d'anode conforme à l'invention; la figure 2 représente une entrée de cathode; la figure 3 représente une seconde forme de réalisation d'une entrée de cathode ; la figure 4 représente une seconde forme de réalisation d'une entrée d'anode; la figure 5 représente une troisième forme de réalisation d'une entrée d'anode; la figure 6 représente une troisième forme de réalisation d'une
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entrée de cathode; et la figure 7 est une vue d'ensemble d'un redresseur à vapeur de mercure comportant un tube à vide métallique séparé de la pompe à refroidissement artificiel et comportant des entrées d'électrodes conformes à l'invention.
A la figure 1, 1 représente la partie cylindrique moyenne de la paroi d'un récipient métallique à vide, qui contient les éléments de décharge. 2 est le couvercle du récipient à travers lequel doivent pénétrer les anodes et les autres électrodes. 3 est le corps d'anode proprement dit porté par la tige métallique 6, en fer par exemple. La fixation du corps d'anode 3 au conducteur d'amenée du courant 6 est réalisée à l'aide (1'une tire, de molybdène 5, sur laquelle l'anode est simplement enfilée. La tige métallique 6 est entourée par un tube isolant 4 en matière céramique, par exemple en stéatite, qui va presque jusqu'à la partie postérieure de l'anode 3 et qui pénètre même, le cas échéant, dans une cavité de cette anode.
Pour la réalisation de la liaison étanche au vide poussé entre le tube isolant.4 et la tige d'électrode 6, ou le couvercle du récipient 2, deux manchons 8 ou 15 qui se prolongent par des rebords 9 ou 13, appliqués exactement contre la paroi du tube isolant, sont glissés sur le tube isolant 4, de manière à former des poches ouvertes vers le haut. On introduit dans ces poches par le haut une bague ou un petit tube de verre qui est ensuite fondu. On obtient ainsi une bague de verre relativement large 10 ou 14, entre le tube de stéatite et le manchon métallique 8 ou 15. Au lieu d'un flux de verre, on peut également choisir un autre flux approprié.
De plus, le remplissage de ces poches peut être effectue par simple versement. Dans tous les cas, la matière constituant le flux en fusion doit être choisie de telle manière que son coefficient de dilatation soit le plus près possible mais en tous cas, à moins de 1.10-6 près, égal à celui du tube isolant 4 en stéatite. La matière composant les manchons 8 et 15 doit être choisie de manière à or que son coefficient de dilatation se trouve soit dans le voisinage de celui
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du remplissage de flux ou de la stéatite, soit que ce coefficient soit un peu supérieur, afin d'obtenir une certaine contraction pour augmenter la solidité.
On sait qu'il est possible de réduire le coef- ficicnt de dilatation du fer pur qui se trouve au voisinage de 11 à 12 millionièmes par degré, par l'addition de nickel, de chrome ou de vanadium à des valeurs au-dessous de 10 millionièmes par degré.
Aa lieu d'un de ces métaux additionnels, on peut en ajouter plusieurs pour l'abaissement du coefficient de dilatation du fer. De manière générale, il ainsi possiole ae faire correspondre de la manière désirée les coefficients de dilatation des trois matières reliées ensemble. L'extrémité libre du manchon 8 est reliée soit directement, soit par l'intermédiaire d'une partie métallique souple 11 avec la tige d'électrode 6, d'une manière étanche au vide, par exemple par soudure.
D'une manière analogue l'extrémité libre du manchon 15 est soudée soit directement, soit à l'aide d'un disque annulaire métalli- élastique que/lo au couvercle 2. vans l'exemple de réalisation, la soudure n'est pas effectuée directement avec la paroi du récipient à vide, mais le disque annulaire 18 est fixépar soudure à l'extrémité supé- rieure d'un tube 12, qui est à son tour soudé au couvercle 2. L'en- semble de l'entrée d'électrode est donc monté dans le tube 12 d'une manière légèrement élastique, le tube de protection d'anode 19 étant d'autre part fixé à ce tube 12 à l'aide d'une pièce profilée.
La ma- tière constituant les flasques annulaires élastiques 11 et 16 doit également être choisie de telle manière que son coefficient de dila- tation corresponde à celui des manchons du flux de remplissage et du tube isolant.
Comme le montre la figure 1, les deux zones de liaison se trouvent du côté extérieur dû tube isolant. Par suite, et en raison du prolongement du tube isolant jusque dans la chambre de décharge, les parties métalliques soumises à des potentiels différents à l'in- térieur de la chambre de décharge sont séparées les unes des autres par une grande longueur de matière isolante, de'sorte que l'on évite ainsi d'une manière sûre toute décharge imprévue. Il est vrai que du
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côté extérieur les points de liaison sont plus rapproches, mais le danger d'amorçage indésirable est évitéSans autres à l'e.ir libre.
Afin d'éviter que l'électrode pesante subisse dans certaines conditions, par exemple pendant le transport, des déplacements horizontaux, qui peuvent entraîner une détérioration du joint, un disque 17 est introduit dans un épauleront de la tige d'électrode, afin de soutenir l'électrode à l'intérieur du tube isolant, De la même manière, un autre disque 18 est intercalé dans une découpure du tube isolant 4, afin d'empêcher toute oscillation horizontale de l'ensemble du tube isolant avec ].'électrode à l'intérieur du tube d'anode 19.
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L'entrée de cat.I.oC,,6 ryZ'%.wt%L .. la 1''ir,ai:V 2 COîr.;.s1011C dans son principe à l'entrée d'anode représentée à la figure 1. La tige d'électrode est désignée par 44. Elle porte à son extrémité supérieure des surfaces de refroidissement 47 et à son extrémité inférieure une tête 34 qui est percée de trous pour augmenter la surface de contact. Des ressorts 27 sont prévus sur cette tête 34 et s'appuient contre la coquille contenant le mercure cathodique.
La tige d'électrode 44 est formée de cuivre et est entourée d'un tube en fer 45 qui la protège du mercure. A son extrémité inférieure cette tige est soudée dans le boulon de fer 50. Ce boalon 50 est soudé à l'extrémité inférieure du tube de fer 45. L'ensemble du conducteur d'amenée de courant est également entouré du tube isolant avantageusement en stéatite 46. Pour relier,le conducteur d'amenée de courant 44-45 ou le couvercle 2 avec le tube isolant 46 , on uti-
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lise les flasques annulaires éJ "1.S't.c;'H' :1A et ;1,:1. c lle -ci sont soudées d'une part à l'extrémité supérieure du tube de fer 45 ou du couvercle 2 et d'autre part aux manchons 37 ou 42.
Ces derniers sont prolongés par des parties 39 ou 41 reposant contre les parois isolantes et constituent, comme dans le mode de réalisation de la figure 1, des poches ouvertes vers le haut qui servent à la réception du flux 36 ou 40. Dans l'exemple de réalisation représenté, la. flasque annulaire élastique 43 n'est pas soudée directement aux parois
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du. récipient, Yiais est fi xée à un tube métallique 21 qui eEt soudé son tour au couvercle 2. Tout l'ensemble de l'entrée d'électrode est donc monté élastiquement dans le tube 21.
Le tube isolant 46 est prolongé dans l'intérieur de la chambre de décharge pour éviter les amorçages, au moins d'une longueur à peu près égale à la distance moyenne des deux zones de liaison.
Ce tube isolant 46 est alors continué par un tube de quartz 35, qui se prolongejusqu'à la tête 34 de la tige.
Pour éviter les mouvements horizontaux de cet ensemble relativement lourd, le tube de quartz 35 est supporté contre le tube métallique 21 à ?.'vide d'un disque de soutien 48. De plus, le tube
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de fer 45 est ir;oi:ilisé , l'iûtér du t.J'5é de quartz 35 au moyen d'une bague à ressort 49 ou tout autre dispositif analogue.
Dans de nombreux cas, il est avantageux de former le réservoir en forme de poche servant à la réception du flux conformément a l'invention, par des découpures du corps isolant lui-même.
Aux endroits où se trouvent ces découpures du tube isolant, une bague métallique dépassant cette découpure de part et d'autre (dans le sens axial) est avantageusement enfilée, cette bague étant reliée d'une part, par exemple par soudure, et avantageusement par l'intermédiaire d'une pièce intercalaire en métal élastique au moins sur ses bords, au conducteur d'amenée de courant ou à la paroi du récipient, d'une manière étanche au vide et d'autre part au tube isolant, d'une manière étanche au vide, par l'intermédiaire du flux.
Le diamètre des bagues métalliques est avantageusement choisi (pratiquement égal au diamètre du tube isolant) pour que les espaces très réduite subsistant entre les parties non découpées du tube isolant et la bague métallique se trouvent remplis par pénétration du flux au moyen d'un chauffage de la matière du flux au-delà de son point de fusion.
Si les découpures se trouvent comme c'est le cas de la réalisation représentée, d'un côté, en particulier du côté extérieur du tube isolant, le diamètre intérieur des bagues métalliques doit
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être au moins approximativement égal au diamètre extérieur du tube isolant. Les longueurs axiales des découpures et des bagues métalliques doivent avantageusement être choisies de telle manière que les efforts mécaniques puissent être supportés par les points de liaison, au moins dans la direction tangentielle aux points de soudure (sans autre soutien de l'électrode).
On a représenté aux figures 3 à 6 des entrées d'électrodes de ce type.
En particulier la figure 3 représente une entrée de cathode étanche à un vide poussé. Elle est réalisée au moyen d'un tube isolant 117, par exemple en stéatite, dont les découpures ou encoches 118 et 119 sont associées à des bagues métalliques 120 et 121. La liaison entre les bagues métalliques 120 et 121 et le tube isolant 117 est réalisée au moyen d'un flux comme dans lesexemples de réalisation des figures 1 et 2. Une pièce intermédiaire élastique 122 sert à la liaison de la bague métallique 120 (par soudure) avec la paroi du récipient 1. La bague métallique 121 est reliée par l'in- termédiaire de la pièce 123 avec le fond métallique 124 (également par soudure). Un conducteur 125, constituant l'amenée de courant au mercure cathodique 26, est soudé sur la face extérieure du fond 124.
Un cylindre de quartz 127 a pour but de protéger le tube isolant et les parties adjacentes contre les arcs.
Les entrées d'anode représentées aux figures 4 et 5 correspondent en principe à l'entrée d'anode de la figure 1. Les mêmes chiffres de référence désignent les mêmes parties. Toutefois la formation du réservoir en forme de poche servant à la réception du flux de joint est réalisée, dans le cas des figures 4 et 5, à l'aide de deux découpures annulaires 51 et 52. La découpure 51 sert à la liaison étanche au vide du tube isolant 4 avec la tige d'électrode 6.
Un capuchon annulaire métallique 53 est glissé sur cette découpure et présente sur toute sa longueur axiale un diamètre constant (intérieurement et extérieurement) et a des dimensions telles qu'il dépasse de part et d'autre la découpure 51 sur une longueur suffi-
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sante, à peu près égale à la longueur de la découpure. Le capuchon 53 est ajusté sur le tube isolant 4, le diamètre intérieur du capuchon 53 étant pratiquement égal au diamètre extérieur du tube isolant 4. A son extrémité supérieure 54, le capuchon 53 est soudé à la tige d'électrode 6. Le capuchon 53 peut être formé d'une seule pièce ou de deux pièces réunies, par exemple, par soudure.
Avant la soudure la partie 54 avec la tige d'électrode 6, l'espace annulaire formé par la découpure 51 est rempli de flux ou autre matière analogue en fusion, avantageusement de verre. Le verre est apporté dans cet espace sous la forme pulvérulente ou granuleuse Il est particulièrement avantageux de disposer à l'extrémité supérieure du tube isolant 4 une bague annulaire de dimensions telles qu'elle remplisse pratiquement complètement l'espace annulaire. La matière constituant le capuchon métallique 53, qui est avantageusement un alliage de fer et de nickel, doit aussi être choisie de telle manière que son coefficient de dilatation soit ou bien approximativement égal au coefficient de dilatation du verre et de la matière du tube isolant, ou bien soit légèrement supérieur, afin d'obtenir un effet de contraction.
La liaison entre le tube isolant 4 et la paroi du récipient 2 est réalisée d'une manière analogue. Elle est réalisée au moyen de la découpure 52 associée à la bague métallique 55 qui la recouvre et qui la dépasse de part et d'autre d'une longueur donnée. Cette découpure 52 forme de nouveau une cavité annulaire qui est remplie de flux (verre, sous forme pulvérulente ou granuleuse) pendant ou avant la mise en place de la bague métallique 55. Il est également particulièrement avantageux, pour cette liaison, d'introduire le flux sous la forme d'une bague (bague de verre) dans la cavité annulaire, et on utilise à cet effet pour cette liaison non disposée à l'extrémité du tube de stéatite une bague de verre en deux parties.
Lesdeux partiesde la bague de verre sont disposéesautour du tube isolant 5 des deux côtés.
La pièce intermédiaire 56 sert à la liaison de la bague mé-
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tallique 55 avec la paroi du récipient 2. Sa partie supérieure, rabattue sous forme de flasque, est soudée à la paroi 2 du récipient.
La bague métallique 55 et la pièce intermédiaire 56 peuvent de même être reliées par soudure ou de toute autre manière analogue ou peuvent encore être formées d'une seule pièce. La matière de remplissage de la découpure 52, la matière'constituant la bague métallique 55 et la pièce intermédiaire 56 sont choisies comme cela a déjà été exposé pour les autres zones de liaison.
Comme cela a déjà été dit, le coefficient de dilatation des parties métalliques peut être légèrement supérieur à celui du flux ou du corps isolant, dans les formes de réalisation décrites. Par suite des coefficients de dilatation légèrement supérieurs des parties métalliques, il se produit, en plus des différences de dilatation désirées entre le métal et l'isolateur ou le flux dans le sens radial, les mêmes différences de dilatation dans le sens axial, c'est-à-dire que les parties métalliques tubulaires sont amenées à rétrécir dans le sens axial, le long de leur contact avec l'isola- 'tour par l'intermédiaire du flux, plus que l'isolateur ou le flux.
En raison de la liaison solide, la longueur axiale reste constamment la même pour les trois matières, tandis qu'il se produit dans le manchon des tensions axiales, et dans le flux et la matière céramique des pressions axiales, qui compensent les différences de longueur dues aux différents coefficients de dilatation. Par suite, aux points où cesse la soudure entre les parties métalliques et l'isolateur, les pressions axiales dans l'isolateur se transforment brusquement en tensions de traction. Les parties métalliques tirent donc, dans une certaine mesure, la matière céramique voisine de leurs extrémités.
Par suite, aussitôt que l'isolateur en céramique est soumis à des tensions de flexion, par exemple au cours du transport de l'appareil à décharge dans le vide, les efforts de traction qui se déve loppent dans les fibres les plus étirées s'ajoutent alors aux efforts de tension déjà décrits. Il s'ensuit qu'on atteint des tensions de rupture pour des flexions qui se trouvent elle-mémes dans
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les limites de solidité normales de l'isol ateu r. La répartition des tensions provoquées par la contraction des parties métalliques exerce donc le même effet qu'une entaille. Ces conditions sont indépendantes du fait que les parties métalliques sont disposées à l'intérieur ou à l'extérieur du tube isolant.
De plus, ces conditions existent encore lorsqu'on utilise à la place d'un tube cylindrique un ou plusieurs tubes coniques moins résistants.
Conformément à l'invention, les inconvénients inhérents à cet effet de contraction sont évités en donnant au corps isolant un diamètre plus grand dans les zones de soudure entre ce corps isolant et les parties métalliques que dansles parties du corps isolant voisines des zones de soudure. On pratiquera avantageusement, au voisinage des bords de la masse de flux de verre ou d'émail, une cavité entourant la périphérie du corps isolant.
Il est également important pour l'invention que la matière soit enlevée aux points où se produisent les tensions dangereuses,' Le bourrelet annulaire restant qui fait saillie au-dessus de ces cavités, et sur lequel sont soudées les parties métalliques, subit alors par suite de la contraction axiale des parties métalliques une certaine flexion comme avant. Mais celle-ci ne peut plus donner lieu à l'effet dangereux d'affaiblissement, mais il ne se développe plus que des tensions relativement faibles de flexion et de traction.
La forme et la profondeur des découpures sont fondamentalement libres et doivent être adaptées aux conditions particulières de chaque cas, mais en général les raccords seront avantageusement arrondis; de plus l'isolateur peut être réduit en section au-dessous des parties métalliques. Le cas limite est celui pour lequel l'isolateur s'arrête au bord de la sou dure.
Les points de vue envisagés ci-deasus ont été représentés aux figures 4 et 5, dans la première desquelles des cavités ou rainures annulaires 57 et 58, qui suppriment les efforts dangereux, sont prévues au-dessous des extrémités des manchons 53 et 55. Dans
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le mode de réalisation de la figure 5, le même résultat est atteint en ne prévoyant pas des cavités particulières, mais en amincissant l'isolateur 4 au-dessous des extrémités des manchons 53 et 55, de sorte qu'il ne subsiste aucun bourrelet dans les zones de liaison.
Enfin, on a encore représenté à la figure 6 une troisième forme de réalisation qui permet d'éviter l'effet des tensions dangereuses.
Dans la forme de réalisation représentée à la figure 6, les manchons métalliques 53 et 55 ont reçu une forme légèrement différente de celle des exemples précédents, Des réservoirs en forme de poches 59 et 60 sont prévus pour la réception du flux et sont formés par le corps isolant annulaire 61 et par les manchons métalliques 53 et 55. Dans cette forme de réalisation, le corps isolant ne se prolonge pas au-delà des zones de soudure, de sorte que dans ce cas aussi l'idée de l'invention est conservée, le diamètre du corps isolant étant plus grand dans les zones de soudure qu'au-delà.
L'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus, mais peut aussi étre utilisée avec les modifications évidentes dans des cas autres que ceux qui ont été énumérés.
Pour la formation pratique des points de liaison décrits plus haut, ceux-ci doivent être assez fortement chauffés pour que le flux fasse bloc assez solidement avec le métal adjacent et de plus soit assez fluide pour pénétrer dans les plus petits intervalles entre le corps isolant et le métal et les remplir. Par suite, il est nécessaire de porter les zones de liaison à une température assez élevée et de les maintenir un certain temps à cetté température, le cas échéant. En général, la température doit être choisie audessus et même notablement au-dessus de la température de fusion de la matière de flux, par exemple du verre. Après des recherches étendues, on a trouvé comme particulièrement avantageuse l'utilisation de températures entre 900 et 1400 C, avantageusement 1100 C.
Ces températures élevées présentent le danger que le métal à relier avec le flux, par exemple le verre, soit fortement oxydé
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aux zones de liaison, ce qui réduirait notablement la solidité de cette liaison. Le chauffage à l'air ne s'est pas montré favorable pour cette raison, mais le chauffage des zones de liaison dans le vide présente aussi certains inconvénients. Il a été trouvé en particulier qu'une certaine oxydation, même très faible (superficielle) du métal, aux points de liaison avec le verre, augmente la solidité de la liaison. Ceci est probablement dû au fait qu'il se produit en quelque sorte une dissolution du métal dans le verre.
Conformément à l'invention, la fabrication de liaisons parfaitespar l'utilisation d'agents de liaison du type mentionné plus haut, est réalisée en effectuant le chauffage des points de liaison dans une atmosphère légèrement oxydante avantageusement à la pression atmosphérique.- Comme atmosphère légèrement oxydante, on utilise avantageusement une atmosphère composée d'un gaz inerte, par exemple l'azote, et d'une addition d'oxygène. L'atmosphère doit être plus ou moins oxydante dans chaque cas particulier, suivant la durée de réalisation du procédé. Pluson chauffe lentement les points de liaison particuliers, donc plus la fusion est longue, plus l'atmosphère environnante peut être faiblement oxydante. Inversement, l'action oxydante de l'atmosphère doit être choisie d'autant plus forte que la fusion est réalisée plus rapidement.
L'expérience montre quelles sont les conditions dans lesquelles on travaille dans chaque cas particulier. Mais il faut toujours avoir soin que l'atmosphère ne soit plus réductrice, mais déjà oxydante.
Il est souvent avantageux d'utiliser du gaz naturel (par exemple de l'azote), c'est-à-dire du gaz que l'on peut acheter dans le commerce, qui contient toujours une certaine quantité d'oxygène.
Pourtant la teneur en oxygène de ce gaz est en général déjà trop élevée. Conformément à l'invention, le gaz naturel ou autre, à trop forte teneur en oxygène, reçoit un apport d'agent réducteur approprié, par exemple l'hydrogène, dans une quantité telle qu'elle se combine à l'excès indésirable d'oxygène. A cet effet, l'apport d'hydrogène doit être exactement dosé pour que la teneur en oxygène des gaz se
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trouvant dans le four servant à la réalisation du procédé puisse être maintenue avec une grande précision.
Dans d'autres cas, il est avantageux d'utiliser un gaz pratiquement pur (par exemple l'azote), c'est-à-dire un gaz qui ne contient pour ainsi dire pas d'oxygène ou dans tous les cas trop peu pour l'effet envisagé. Dans ce cas, il est nécessaire d'ajouter au gaz inerte une quantité appropriée d'oxygène, avantageusement en disposant dans le four, en quantité appropriée, des matières comme des oxydes ou des bioxydes qui dégagent l'oxygène. On peut de nouveau obtenir un dosage précisde l'apport d'oxygène par le choix de la nature et de la quantité des matières dégageant de l'oxygène ajoutées. On peut par exemple utiliser, comme matière dégageant de l'oxygène appropriée, par exemple de l'eau ou de la vapeur d'eau ou encore du CO2.
La figure 7 représente un redresseur garni des entrées d'électrode conformes à l'invention. Dans le redresseur représenté à la figure 7, l'ensemble du récipient à vide est formé par les parties 1,2, 23 et 24 réunies par soudure. Dans le couvercle un certain nombre d'anodes principales, par exemple conformes à la figure 1, désignées par 20, sont introduites et disposées en couronne. Une anode d'excitation 22, dont la réalisation peut de même correspondre à celle de la figure 1, est représentée à droite de la figure.
Dans le cas d'un redresseur à six anodes, on utilisera avantageusement trois anodes d'excitation, qui seront disposées de telle manière qu'il se trouvera une anode d'excitation entre deux anodes principales. Au centre du couvercle du récipient, se trouve une arrivée de courant conforme à la figure 2. Celle-ci plonge par sa tête 34 dans le mercure 26 de la cathode, qui se trouve dans la coupelle 25 en matière isolante, par exemple en quartz.
L'ensemble du réci- pientàvide est en fer et doit être soumis après son assemblage à une épreuve d'étanchéité. Cette épreuve peut être réalisée par exemple de la manière suivante; le récipient est rempli d'un gaz actif chimiquement, comme l'ammoniac, et un réactif pour ce gaz, tel
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que le nitrate de mercure, est dispose sur la face extérieure. La coloration de ce nitrate permet de déceler sans difficulté les points non étanches. Après cette épreuve d'étanchéité, le récipient est soumis à une température de 200 C ou plus, avantageusement de 300 à 4000 C, pendant qu'on y fait le vide, puis est séparé définitivement de la pompe à vide.
Une telle évacuation à température élevée, qui est absolument nécessaire lorsque le récipient doit être utilisé sans nouveau pompage, est possible sans difficulté avec les entrées d'électrode conformes à l'invention.
Le refroidissement est effectué à l'aide d'un ventilateur 30 entraîné par un moteur 31, et disposé au-dessous de la cathode.
Ce ventilateur aspire un courant d'air froid à travers une chemise de réfrigération 28 entourant le récipient, prolongée vers le haut par un évasement 32. Le courant d'air est dirigé de haut en bas. Au cas où l'on désire refroidir particulièrement certains points du récipient, on peut y disposer de petites surfaces de réflexion, par exemple des tiges 51 dirigées dans le sens du courant. Pour le guidage du courant d'air de refroidissement, et pour éviter la possibilité d'un contact avec les bornes d'électrode ou les parties sous tension à partir de l'extérieur, un capuchon de protection 33 est disposé sur le récipient et peut, dans certaines conditions, être utilisé comme support pour un tableau d'instruments de commande, tel que des interrupteurs, pour l'utilisation du redresseur.
Comme le montre la figure, le redresseur forme un instrument simple à manier et stable, de forme cylindrique, qui ne présente pas de bras en verre fragiles, comme cela est courant et inévitable dans un redresseur de verre pour-éviter les amorçages en retour. De plus, le redresseur conforme à l'invention se distingue des redresseurs en verre ordinaires par une durée d'existence pratiquement illimi tée.
Le refroidissement par air décrit plus haut est particulièrement envisagé dans le cas des redresseurs pour des courants s'élevant jusqu'à 500 ampères. Pour des redresseurs plus puissants, on utilisera en règle générale un refroidissement par liquide. Au cas où
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le redresseur doit aussi être utilisé séparé de la pompe, il faut utiliser un agent de refroidissement qui contieiit et dégage peu ou pas d'ions d'hydrogène libres. Un tel agent de refroidissement est, par exemple, le trichlor-éthylène. De plus il est aussi possible de prévoir entre l'agent de refroidissement et l'intérieur de la chambre de décharge une couche en -matière qui ne peut absorber que peu ou pas d'ions d'hydrogène libres.
REVENDICATIONS
1) Entrée d'électrode pour appareils à décharge da.ns le vide, par exemple redresseur à vapeur de mercure, à récipient à vide métallique, dans lequel le poids des électrodes est supporté par un corps isolant en matière céramique, relié au récipient, et à travers lequel est introduit le conducteur d'amenée de coura.nt, la liaison étanche au vide entre le corps isolant et le conducteur d'amenée de courant ou la paroi du récipient étant réalisée par des couches intermédiaires d'un flux, avantageusement de verre ou d'émail, caractérisée par ceci qu'entre le corps isolant tubulaire avanta- geusement formé de stéatite et les orties métalliques adjacentes est prévu un réservoir d'étanchéité en forme de poche dans les zones de liaison, ce réservoir étant rempli du flux,
la matière conctituant le flux et celle du corps isolant étant choisiesde telle sorte que leurs coefficients de dilatation soient les plus voisins possible.
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ELECTRON INPUT FOR APPAHEILS AT DF&H 9 ".E.Jl'fS VACUUM FOR EXAMPLE THE RFDl-fî, 'SSEUIS A VAPEUt3 Dus A F? 1ZOPFE rTATTT
The invention relates to an electrode input for vacuum discharge apparatus, for example for mercury vapor rectifiers, with a metal casing, but the invention is not to be limited thereto, but the constriction according to The invention is applicable, under certain conditions, ci.Laque time that metal parts with different potentials must be connected together in an isolated and vacuum-tight manner.
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Correct assembly without disadvantages from the point of view of the vacuum technique and the isolation of the electrodes in vacuum discharge vessels or tubes, with metal casing or tube, for example in rectifiers, transformers, converters, etc. ..., presents, as we know, considerable manufacturing difficulties. These difficulties are particularly great when it comes to discharge devices, in which, as is often proposed today, the vacuum tube is completely separated from the pump before it is put into service.
Since it is not possible in such cases to create a perfect vacuum in the tube and since this vacuum must be maintained for practically unlimited periods and since, under certain conditions, the vacuum must be further improved under the effect To the functioning of the tube it is essential that not only the tube itself is absolutely sealed against a high vacuum, but also that all the inlets of the tube are also perfect in this respect. The difficulties caused by this requirement are further increased by the fact that the vacuum tube separated from the pump is discharged at a temperature of 200 ° C and above, as a rule at a temperature of 300 to 400.
However, the gaskets used regularly until now for the electrode inlets are not able to withstand such temperatures, so that new problems are raised concerning the electrode inlets in new discharge devices without pumps.
The subject of the invention is therefore an electrode input satisfying all of the conditions listed above. The starting point is an electrode inlet in which the weight of the electrodes is supported by an insulating body of ceramic material connected to the tube, and through which the current supply conductor enters. According to the invention, for the production of a high vacuum tight connection and bearing the weight of the electrodes between the insulating body and the current supply conductor or the wall of the tube, the parts to be connected together are formed , a pocket-shaped reservoir that is filled with a flow of glass or enamel.
Soapstone is particularly suitable
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as an insulating material and has more or less the coefficient of expansion than the kinds of glass or enamel suitable for the constitution of the flux, the neighboring metal parts also being able to be adapted to it. The name soapstone should be understood to mean a ceramic product obtained by calcination of magnesium silicates. In all cases, the raw material is generally talc.
Instead of a flow of glass or enamel, the insulating body can in some cases be connected to neighboring metal parts by an intermediate layer of sulphides, in particular iron sulphide, or any other similar crystalline material. It has been found in particular that sulphides, such as iron sulphide for example, achieve with iron and its alloys, as well as with ceramic materials, such as soapstone, an extraordinarily strong and non-brittle bond.
The connection zones between the insulating tube and the adjacent metal parts are arranged, in accordance with the invention, on the same side of this insulating tube, advantageously on its exterior side.
In addition, the insulating tube can be left to extend inside the discharge chamber, beyond the points of connection with the wall of the receptacle.
By virtue of the measures which have just been enumerated, an absolute elimination of the danger of undesirable discharges occurring between the insulator-metal connection points, on the one hand, and flux-metal, on the other hand, is obtained. In addition, the establishment of unwanted charges at the electrode rod is avoided, so that the characteristic of the discharge elements (position of anode end surfaces relative to a grid, deionization body) remains invariable.
By sufficiently extending the insulating tube beyond its connection zone with the walls of the container, one obtains in a safe manner the elimination of any discharges inside the vacuum container between the areas of the insulation body-metal connection. and flux-metal and this extension of the insulating tube will advantageously be at least equal to the minimum mean spacing between the connection zones. @
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According to the invention, the current supply conductor is supported or supported in the insulating tube against horizontal displacements by means of a wedging piece. The insulating tube is itself supported against any horizontal displacement inside a protective tube surrounding the insulating tube, for example an anode tube known per se.
In this way, the electrode rod will be maintained in its position in a precise and practically invariable manner even in the presence of forces in the horizontal direction. The vertical direction forces will be absorbed by elastic intermediate members which are interposed in accordance with the invention between the insulating body and the current supply conductor or the wall of the container.
Finally, the electrode inlet in accordance with the invention also has the advantage of being very well thermally insulated from the other parts of the container, because it is only connected to these parts by the very thin intermediate elastic members. .
The electrode inputs described above can be used for all electrodes of a vacuum discharge device, e.g. for main anodes, for excitation anodes, for ignition anodes and for dc conductors. current supply for cathodes.
The invention will be better understood with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 represents an anode inlet according to the invention; Figure 2 shows a cathode input; Figure 3 shows a second embodiment of a cathode inlet; Figure 4 shows a second embodiment of an anode inlet; Fig. 5 shows a third embodiment of an anode inlet; Figure 6 shows a third embodiment of a
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cathode inlet; and FIG. 7 is an overall view of a mercury vapor rectifier comprising a metal vacuum tube separate from the artificially cooled pump and comprising electrode inlets according to the invention.
In Figure 1, 1 shows the middle cylindrical part of the wall of a metal vacuum vessel, which contains the discharge elements. 2 is the cover of the container through which the anodes and the other electrodes must penetrate. 3 is the anode body proper carried by the metal rod 6, made of iron for example. The anode body 3 is attached to the current supply conductor 6 with the aid of a molybdenum 5 pull on which the anode is simply threaded. The metal rod 6 is surrounded by a tube. insulator 4 made of ceramic material, for example soapstone, which extends almost to the rear part of the anode 3 and which even penetrates, where appropriate, into a cavity of this anode.
For the realization of the tight vacuum connection between the insulating tube 4 and the electrode rod 6, or the cover of the container 2, two sleeves 8 or 15 which are extended by flanges 9 or 13, applied exactly against the wall of the insulating tube, are slid over the insulating tube 4, so as to form pockets open towards the top. A ring or a small glass tube is introduced into these pockets from above, which is then melted. A relatively wide glass ring 10 or 14 is thus obtained between the soapstone tube and the metal sleeve 8 or 15. Instead of a glass flow, one can also choose another suitable flow.
In addition, these pockets can be filled by simple pouring. In all cases, the material constituting the molten flux must be chosen so that its coefficient of expansion is as close as possible but in any case, within 1.10-6, equal to that of the insulating tube 4 in soapstone . The material making up the sleeves 8 and 15 must be chosen so that its coefficient of expansion is either in the vicinity of that
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flux filling or soapstone, either that this coefficient is a little higher, in order to obtain a certain contraction to increase the solidity.
It is known that it is possible to reduce the coefficient of expansion of pure iron, which is in the region of 11 to 12 millionths per degree, by the addition of nickel, chromium or vanadium to values below 10 millionths per degree.
Instead of one of these additional metals, several can be added to lower the coefficient of expansion of iron. In general, it is thus possible to match the expansion coefficients of the three materials connected together in the desired manner. The free end of the sleeve 8 is connected either directly or by means of a flexible metal part 11 with the electrode rod 6, in a vacuum-tight manner, for example by welding.
In a similar manner the free end of the sleeve 15 is welded either directly or with the aid of a metal-elastic annular disc / lo to the cover 2. In the example embodiment, the weld is not made directly with the wall of the vacuum vessel, but the annular disc 18 is welded to the upper end of a tube 12, which in turn is welded to the cover 2. The inlet assembly electrode is therefore mounted in the tube 12 in a slightly elastic manner, the anode protection tube 19 being on the other hand fixed to this tube 12 by means of a profiled part.
The material constituting the resilient annular flanges 11 and 16 must also be chosen so that its coefficient of expansion corresponds to that of the sleeves of the filling flow and of the insulating tube.
As shown in Figure 1, the two connection areas are on the outside of the insulating tube. As a result, and due to the extension of the insulating tube into the discharge chamber, the metal parts subjected to different potentials inside the discharge chamber are separated from each other by a long length of insulating material. This ensures that any unforeseen discharge is avoided in this way. It is true that
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on the outside, the connection points are closer together, but the danger of unwanted ignition is avoided.
In order to avoid that the heavy electrode undergoes under certain conditions, for example during transport, horizontal displacements, which can lead to deterioration of the seal, a disc 17 is introduced into a shoulder of the electrode rod, in order to support the electrode inside the insulating tube. Similarly, another disc 18 is interposed in a cutout of the insulating tube 4, in order to prevent any horizontal oscillation of the whole of the insulating tube with]. inside the anode tube 19.
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The input of cat.I.oC ,, 6 ryZ '%. Wt% L .. la 1''ir, ai: V 2 COîr.;. S1011C in principle at the anode inlet shown in figure 1. The electrode rod is designated 44. It has at its upper end cooling surfaces 47 and at its lower end a head 34 which is drilled with holes to increase the contact surface. Springs 27 are provided on this head 34 and bear against the shell containing the cathodic mercury.
The electrode rod 44 is formed of copper and is surrounded by an iron tube 45 which protects it from mercury. At its lower end, this rod is welded into the iron bolt 50. This boalon 50 is welded to the lower end of the iron tube 45. The entire current supply conductor is also surrounded by the insulating tube, advantageously made of soapstone. 46. To connect the current supply conductor 44-45 or the cover 2 with the insulating tube 46, one uses
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read the annular flanges éJ "1.S't.c; 'H': 1A and; 1,: 1. c lle -ci are welded on the one hand to the upper end of the iron tube 45 or the cover 2 and on the other hand to the sleeves 37 or 42.
The latter are extended by parts 39 or 41 resting against the insulating walls and constitute, as in the embodiment of FIG. 1, upwardly open pockets which serve to receive the flow 36 or 40. In the example. embodiment shown, the. elastic annular flange 43 is not welded directly to the walls
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of. container, Yiais is fixed to a metal tube 21 which is welded in turn to the cover 2. The entire electrode inlet assembly is therefore mounted elastically in the tube 21.
The insulating tube 46 is extended into the interior of the discharge chamber to avoid priming, at least of a length approximately equal to the average distance of the two connection zones.
This insulating tube 46 is then continued by a quartz tube 35, which extends to the head 34 of the rod.
To avoid horizontal movements of this relatively heavy assembly, the quartz tube 35 is supported against the metal tube 21 through an empty backing disc 48. Further, the tube
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of iron 45 is ir; oi: ilisé, the iûtér of the quartz t.J'5é 35 by means of a spring ring 49 or any other similar device.
In many cases, it is advantageous to form the reservoir in the form of a pocket serving to receive the flow in accordance with the invention, by cutouts in the insulating body itself.
At the places where these cutouts of the insulating tube are located, a metal ring extending beyond this cutout on either side (in the axial direction) is advantageously threaded, this ring being connected on the one hand, for example by welding, and advantageously by the intermediate piece of elastic metal at least on its edges, to the current supply conductor or to the wall of the container, in a vacuum-tight manner and on the other hand to the insulating tube, in a vacuum-tight manner vacuum-tight manner, through the flow.
The diameter of the metal rings is advantageously chosen (practically equal to the diameter of the insulating tube) so that the very small spaces remaining between the uncut parts of the insulating tube and the metal ring are found to be filled by penetration of the flow by means of heating of matter of flux beyond its melting point.
If the cutouts are found, as is the case with the embodiment shown, on one side, in particular the outer side of the insulating tube, the inner diameter of the metal rings must
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be at least approximately equal to the outside diameter of the insulating tube. The axial lengths of the cutouts and of the metal rings should advantageously be chosen in such a way that the mechanical forces can be withstood by the connection points, at least in the direction tangential to the welding points (without further support of the electrode).
Electrode inputs of this type have been shown in FIGS. 3 to 6.
In particular, FIG. 3 represents a cathode inlet sealed to a high vacuum. It is made by means of an insulating tube 117, for example made of soapstone, the cutouts or notches 118 and 119 of which are associated with metal rings 120 and 121. The connection between the metal rings 120 and 121 and the insulating tube 117 is produced by means of a flux as in the exemplary embodiments of Figures 1 and 2. An elastic intermediate part 122 serves to connect the metal ring 120 (by welding) with the wall of the container 1. The metal ring 121 is connected by via the part 123 with the metal bottom 124 (also by welding). A conductor 125, constituting the cathodic mercury current supply 26, is welded to the outer face of the bottom 124.
The purpose of a quartz cylinder 127 is to protect the insulating tube and the adjacent parts against arcs.
The anode inlets shown in Figures 4 and 5 correspond in principle to the anode inlet in Figure 1. Like reference numerals denote the same parts. However, the formation of the pocket-shaped reservoir serving to receive the seal flow is carried out, in the case of Figures 4 and 5, using two annular cutouts 51 and 52. The cutout 51 serves for the tight connection to the gasket. vacuum of the insulating tube 4 with the electrode rod 6.
A metal annular cap 53 is slipped over this cutout and has a constant diameter over its entire axial length (inside and out) and has dimensions such that it protrudes on either side of the cutout 51 by a sufficient length.
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health, approximately equal to the length of the cutout. The cap 53 is fitted over the insulating tube 4, the inner diameter of the cap 53 being substantially equal to the outer diameter of the insulating tube 4. At its upper end 54, the cap 53 is welded to the electrode rod 6. The cap 53 can be formed as a single piece or as two pieces joined together, for example, by welding.
Before welding the part 54 with the electrode rod 6, the annular space formed by the cutout 51 is filled with flux or other similar molten material, advantageously glass. The glass is brought into this space in the pulverulent or granular form. It is particularly advantageous to have at the upper end of the insulating tube 4 an annular ring of dimensions such that it practically completely fills the annular space. The material constituting the metal cap 53, which is advantageously an alloy of iron and nickel, must also be chosen such that its coefficient of expansion is either approximately equal to the coefficient of expansion of the glass and of the material of the insulating tube, or either slightly higher, in order to obtain a contraction effect.
The connection between the insulating tube 4 and the wall of the container 2 is made in a similar manner. It is produced by means of the cutout 52 associated with the metal ring 55 which covers it and which protrudes from it on either side by a given length. This cutout 52 again forms an annular cavity which is filled with flux (glass, in powder or granular form) during or before the installation of the metal ring 55. It is also particularly advantageous, for this connection, to introduce the flow in the form of a ring (glass ring) in the annular cavity, and for this purpose is used for this connection, which is not disposed at the end of the soapstone tube, a glass ring in two parts.
The two parts of the glass ring are arranged around the insulating tube 5 on both sides.
The intermediate piece 56 serves to connect the middle ring
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tallique 55 with the wall of the container 2. Its upper part, folded down in the form of a flange, is welded to the wall 2 of the container.
The metal ring 55 and the intermediate piece 56 may likewise be connected by welding or any other similar manner or may also be formed in one piece. The filling material of the cutout 52, the material constituting the metal ring 55 and the intermediate piece 56 are chosen as has already been explained for the other connection zones.
As has already been said, the coefficient of expansion of the metal parts may be slightly greater than that of the flux or of the insulating body, in the embodiments described. As a result of the slightly higher expansion coefficients of the metal parts, in addition to the desired expansion differences between the metal and the insulator or radial flow, the same axial expansion differences occur, i.e. that is, the tubular metal parts are caused to shrink in the axial direction, along their contact with the isolator, through the flux, more than the insulator or the flux.
Due to the strong bond, the axial length remains constantly the same for all three materials, while axial stresses occur in the sleeve, and in the flow and ceramic material axial pressures, which compensate for the differences in length. due to the different expansion coefficients. As a result, at the points where the welding between the metal parts and the insulator ceases, the axial pressures in the insulator suddenly turn into tensile stresses. The metal parts therefore pull, to a certain extent, the neighboring ceramic material from their ends.
As a result, as soon as the ceramic insulator is subjected to bending stresses, for example during transport of the vacuum discharge apparatus, the tensile forces which develop in the most stretched fibers are then add to the tension forces already described. It follows that breaking stresses are reached for flexures which are themselves in
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the normal strength limits of the insulation. The distribution of the tensions caused by the contraction of the metal parts therefore has the same effect as a notch. These conditions are independent of whether the metal parts are arranged inside or outside the insulating tube.
In addition, these conditions still exist when one or more less resistant conical tubes are used instead of a cylindrical tube.
According to the invention, the drawbacks inherent in this contraction effect are avoided by giving the insulating body a larger diameter in the weld zones between this insulating body and the metal parts than in the parts of the insulating body adjacent to the weld zones. Advantageously, a cavity surrounding the periphery of the insulating body will be formed in the vicinity of the edges of the mass of glass or enamel flow.
It is also important to the invention that the material is removed at the points where the dangerous stresses occur. The remaining annular bead which protrudes above these cavities, and to which the metal parts are welded, then suffers as a result. from the axial contraction of the metal parts some bending as before. But this can no longer give rise to the dangerous weakening effect, but only relatively low bending and tensile stresses develop.
The shape and depth of the cutouts are fundamentally free and must be adapted to the particular conditions of each case, but in general the connections will advantageously be rounded; moreover, the insulator can be reduced in section below the metal parts. The limiting case is that for which the insulator stops at the edge of the hard pit.
The views considered below have been shown in Figures 4 and 5, in the first of which annular cavities or grooves 57 and 58, which suppress dangerous forces, are provided below the ends of the sleeves 53 and 55. In
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the embodiment of Figure 5, the same result is achieved by not providing particular cavities, but by thinning the insulator 4 below the ends of the sleeves 53 and 55, so that no bead remains in liaison areas.
Finally, FIG. 6 also shows a third embodiment which makes it possible to avoid the effect of dangerous voltages.
In the embodiment shown in FIG. 6, the metal sleeves 53 and 55 have received a shape slightly different from that of the preceding examples, reservoirs in the form of pockets 59 and 60 are provided for the reception of the flow and are formed by the annular insulating body 61 and by the metal sleeves 53 and 55. In this embodiment, the insulating body does not extend beyond the weld zones, so that in this case also the idea of the invention is retained , the diameter of the insulating body being greater in the weld zones than beyond.
The invention is not limited to the embodiments described above, but can also be used with obvious modifications in cases other than those which have been listed.
For the practical formation of the bonding points described above, these must be heated enough so that the flux forms a solid enough block with the adjacent metal and furthermore is fluid enough to penetrate into the smallest gaps between the insulating body and metal and fill them. Consequently, it is necessary to bring the bonding zones to a sufficiently high temperature and to maintain them for a certain time at this temperature, if necessary. In general, the temperature should be chosen above and even significantly above the melting temperature of the flux material, eg glass. After extensive research, it has been found to be particularly advantageous to use temperatures between 900 and 1400 C, preferably 1100 C.
These high temperatures present the danger that the metal to be connected with the flux, for example glass, is strongly oxidized.
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to the connection zones, which would significantly reduce the strength of this connection. Heating in air has not been shown to be favorable for this reason, but heating the bonding zones in vacuum also has certain disadvantages. In particular, it has been found that some, even very slight (superficial) oxidation of the metal at the points of bond with the glass increases the strength of the bond. This is probably due to the fact that there is some sort of dissolution of the metal in the glass.
According to the invention, the production of perfect bonds by the use of binding agents of the type mentioned above is carried out by heating the bond points in a slightly oxidizing atmosphere, advantageously at atmospheric pressure. oxidizing, an atmosphere composed of an inert gas, for example nitrogen, and an addition of oxygen is advantageously used. The atmosphere must be more or less oxidizing in each particular case, depending on the duration of the process. The slower one heats the particular bond points, so the longer the fusion, the more weakly oxidizing the surrounding atmosphere can be. Conversely, the oxidizing action of the atmosphere must be chosen all the stronger as the fusion is carried out more quickly.
Experience shows what are the conditions under which one works in each particular case. But we must always take care that the atmosphere is no longer reducing, but already oxidizing.
It is often advantageous to use natural gas (eg nitrogen), i.e. gas that can be purchased commercially, which always contains a certain amount of oxygen.
However, the oxygen content of this gas is generally already too high. According to the invention, natural or other gas, with too high an oxygen content, receives a supply of suitable reducing agent, for example hydrogen, in an amount such that it combines with the undesirable excess of oxygen. To this end, the hydrogen supply must be precisely dosed so that the oxygen content of the gases is reduced.
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found in the furnace for carrying out the process can be maintained with great precision.
In other cases, it is advantageous to use a practically pure gas (for example nitrogen), that is to say a gas which contains virtually no oxygen or in any case too little for the intended effect. In this case, it is necessary to add to the inert gas a suitable quantity of oxygen, advantageously by placing in the furnace, in suitable quantity, materials such as oxides or bioxides which give off oxygen. Again, a precise dosage of the oxygen supply can be obtained by the choice of the nature and quantity of the added oxygen-releasing materials. It is possible, for example, to use, as suitable oxygen-releasing material, for example water or water vapor or also CO2.
FIG. 7 shows a rectifier fitted with electrode inlets according to the invention. In the rectifier shown in Figure 7, the entire vacuum container is formed by parts 1, 2, 23 and 24 joined by welding. In the cover a certain number of main anodes, for example in accordance with FIG. 1, designated by 20, are introduced and arranged in a ring. An excitation anode 22, the embodiment of which may likewise correspond to that of FIG. 1, is shown to the right of the figure.
In the case of a rectifier with six anodes, three excitation anodes will advantageously be used, which will be arranged in such a way that there will be an excitation anode between two main anodes. In the center of the lid of the receptacle, there is a current inlet in accordance with FIG. 2. The latter plunges through its head 34 into the mercury 26 of the cathode, which is located in the cup 25 of insulating material, for example quartz. .
The entire empty container is made of iron and must be subjected after assembly to a leakproofness test. This test can be carried out, for example, as follows; the container is filled with a chemically active gas, such as ammonia, and a reagent for this gas, such
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than mercury nitrate, is disposed on the outside. The coloring of this nitrate makes it possible to easily detect leaky points. After this leakproofness test, the container is subjected to a temperature of 200 ° C. or more, preferably 300 to 4000 ° C., while the vacuum is being created therein, then is definitively separated from the vacuum pump.
Such an evacuation at high temperature, which is absolutely necessary when the container is to be used without further pumping, is possible without difficulty with the electrode inlets according to the invention.
The cooling is carried out by means of a fan 30 driven by a motor 31, and arranged below the cathode.
This fan draws a stream of cold air through a cooling jacket 28 surrounding the container, extended upwards by a flare 32. The stream of air is directed from top to bottom. In the event that it is particularly desired to cool certain points of the container, it is possible to have small reflecting surfaces there, for example rods 51 directed in the direction of the current. For guiding the cooling air stream, and to avoid the possibility of contact with the electrode terminals or live parts from the outside, a protective cap 33 is provided on the container and can , under certain conditions, be used as a support for a control instrument panel, such as switches, for the use of the rectifier.
As shown in the figure, the rectifier forms a simple to handle and stable instrument, cylindrical in shape, which does not have fragile glass arms, as is common and unavoidable in a glass rectifier to avoid back-firing. In addition, the rectifier according to the invention differs from ordinary glass rectifiers by a practically unlimited service life.
The air cooling described above is particularly considered in the case of rectifiers for currents of up to 500 amps. For more powerful rectifiers, liquid cooling will generally be used. In case
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the rectifier should also be used separate from the pump, a coolant should be used which contains and gives off little or no free hydrogen ions. Such a coolant is, for example, trichlorethylene. In addition, it is also possible to provide between the coolant and the interior of the discharge chamber a layer of -material which can only absorb little or no free hydrogen ions.
CLAIMS
1) Electrode inlet for vacuum discharge devices, for example mercury vapor rectifier, with metallic vacuum vessel, in which the weight of the electrodes is supported by an insulating ceramic body, connected to the vessel, and through which the current supply conductor is introduced, the vacuum-tight connection between the insulating body and the current supply conductor or the wall of the container being produced by intermediate layers of a flow, advantageously glass or enamel, characterized in that between the tubular insulating body, advantageously formed of soapstone and the adjacent metal nettles, there is provided a sealing reservoir in the form of a pocket in the connecting zones, this reservoir being filled with flux,
the material constituting the flux and that of the insulating body being chosen so that their expansion coefficients are as close as possible.