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Tube à décharges à vapeur métallique sous pression élevée.
Il est connu de munir les tubes à décharges à vapeur métallique sous pression élevée d'une ou plusieurs électrodes à incandescence principales en métal réfractaire. Une telle électrode peut très bien résister à l'influence d'une décharge dans la vapeur métallique sous pression élevée qui, on le sait, se distingue d'une décharge sous pression faible en ce qu'elle est (étranglée, de sorte que le tube a une longue durée de service. Cete électrode donne lieu, toutefois, à une augmentation de la tension d'amorçage.
Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé de prévoir une électrode à incandescence auxiliaire pourvue d'une matière à pouvoir émissif :élevé, par exemple de l'oxyde alcalino-terreux, l'électrode principale
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et l'électrode auxiliaire étant disposées de telle façon que, au moment de l'amorçage, la décharge jaillit de l'électrode auxiliaire pour passer ensuite, lorsque la pression de la vapeur augmente, sur l'électrode principale en métal réfractaire. A cet effet, on a fixé parfois l'électrode principale, à l'aide d'une tige, à l'électrode auxiliaire et on l'a disposée en avant de cette dernière électrode, vue du trajet de la décharge, de sorte que, après que l'amorçage a eu lieu, l'électrode principale est chauffée par la décharge jaillissant de l'électrode auxiliaire.
On doit régler le moment où la décharge passe de l'électrode auxiliaire sur l'électrode principale, en réglant la distance entre ces deux électrodes.
Plus cette distance est courte, plus il s'écoule de temps avant que la décharge saute sur l'électrode principale c'est- à-dire, plus la pression de la vapeur sera élevée à ce moment.
Pour une longueur déterminée du trajet de décharge utilisé en fonctionnement normal, une augmentation de la distance entre l'électrode principale et l'électrode auxiliaire implique, toutefois, une augmentation de la longueur du trajet de décharge qui commence à l'électrode auxiliaire et qui doit être amorcé lors de la mise en fonctionnement, ce qui donne lieu, par conséquent, à une augmentation de la tension d'amor- çage. En outre, une augmentation de la distance entre l'électrode principale et l'électrode auxiliaire entraîne l'inconvénient que l'espace se trouvant derrière l'électrode principale devient plus grand, de sorte qu'il y a danger que cet espace acquière au cours du fonctionnement du tube une température trop faible.
Dans ce cas on doit combattre ce danger en prenant des mesures spéciales, par exemple, en entourant l'extrémité du tube d'une enveloppe calorifuge ou en chauffant cette extrémité au moyen d'organes de chauffage.
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L'invention est relative aux tubes à décharges à vapeur métallique sous pression élevée qui comportent au moins une électrode à incandescence principale en métal réfractaire et une électrode à incandescence auxiliaire comportant une matière à pouvoir émissif élevé et disposée derrière l'électrode principale, vue du trajet de décharge. Dans l'amorçage du tube, la décharge jaillit de cette électrode auxiliaire pour passer ensuite, lorsque la pression de la'vapeur a pris une valeur plus élevée, sur l'électrode principale. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et d'assurer par des moyens simples la sécurité du passage de la décharge de l'électrode auxiliaire sur l'électrode principale.
Conformément à l'invention, une résistance non connectée en série avec le trajet de la décharge principale est disposée entre le conducteur d'alimentation de l'électrode principale et le conducteur d'alimentation de l'électrode auxiliaire.
S'il est destiné à fonctionner sur courant alternatif, le tube est muni de deux de ces jeux d'électrodes. Pour un fonctionnement sur courant continu, il suffit de munir le tube d'un seul jeu d'électrodes qui joue alors le rôle de cathode, l'anode pouvant être construite d'une autre façon.
Lorsque la décharge est amorcée, elle jaillit d'abord de l'électrode auxiliaire (qui peut être chauffée par un courant de chauffage distinct. ou,de-préférence, par la déoharge elle-même) de sorte que le courant passe par la résistance. Le tube s'échauffe, ce qui provoque une augmentation de la pression de la vapeur et du gradient de tension, c'est-àdire de la chute de potentiel par unité de longueur du trajet de la décharge. Lorsque le,courant peut passer par l'électrode
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principale avec une perte de tension plus faible, la décharge a la possibilité de passer de l'électrode auxiliaire sur l'électrode principale.
On peut régler l'intervalle de temps entre ce passage et l'amorçage en réglant la valeur de la résistance, et cela de telle façon que l'électrode auxiliaire soit parcourue par le courant dans la région des pressions faibles et l'électrode principale dans la région des pressions élevées de la décharge. Le réglage de la résistance peut être effectué après que la chambre de décharge a été détachée par fusion. Il est aussi possible de régler cet intervalle de temps après que le tube a été terminé sans qu'il soit nécessaire de modifier quoi que ce soit à l'intérieur du tube.
Indépendamment de l'intervalle de temps désiré entre le moment où la décharge est amorcée et le moment où elle saute sur l'électrode principale on peut donner à la distance entre l'électrode principale et l'électrode auxiliaire la valeur qui est la plus favorable en vue de la tension de l'amorçage et du chauffage du tube.
On peut favoriser la sécurité et la rapidité du chauffage de l'électrode principale, en disposant en avant de cette électrode, vue du trajet de décharge, un écran présentant un orifice. Cet écran concentre la décharge jaillissant de l'électrode auxiliaire et la fait passer le long de l'électrode principale. En outre, cet écran intercepte une grande proportion des particules de matière volatilisée des électrodes.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé, qui représente, à titre d'exemple, un tube à décharges conforme à l'invention.
La figure 1 montre une coupe longitudinale du tube et
La figure 2 en représente en perspective une électrode principale.
La figure 1 montre un tube à décharges cylindrique 1 en quartz destiné à l'émission de lumière visible ou de rayons
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ultra-violets et comportant à chacune de ses extrémités une électrode auxiliaire hélicoïdale 2 disposée suivant l'axe du tube et recouverte d'un mélange d'oxyde de baryum et d'oxyde de strontium. En avant de chaque électrode 2 se trouve une électrode principale 3 constituée par un fil en tungstène qui comporte une partie sensiblement circulaire 4 dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube (fig. 2) et une partie 5 qui s'étend suivant cet axe.
Le tube comporte, en outre, deux écrans 6 en quartz qui présentent chacun un orifice central 7 situé à courte distance en avant de la partie 5 de l'électrode 3. Pour,,permettre l'égalisation de la pression du remplissage de gaz et de vapeur dans la partie médiane du tube et aux extrémités de ce dernier, les écrans 6 peuvent présenter à leurs bords un ou plusieurs orifices additionnels.
Entre le conducteur d'alimentation 9 de chaque électrode 3 et le conducteur d'alimentation 8 de chaque-électrode auxiliaire 2 est montée, à l'extérieur de la chambre de décharge, une résistance 10. Cette résistance est montée, de préférence, dans le culot de sorte que le tube à décharges terminé ne comporte que deux plots de contact qui, comme le dessin le montre en pointillés, peuvent être raccordés, par l'intermédiaire d'une bobine de réactance en série 11, à une source de courant alternatif 12.
Le tube est rempli de gaz rare, par exemple d'argon, sous une pression de 5 mms de mercure et il contient, en outre, une certaine quantité de mercure,cette quantité étant, de préférence, dosée de telle façon que la totalité du mercure se soit déjà vaporisée avant que le tube ait atteint sa température de fonctionnement normal de sorte que, au cours du fonctionnement, la vapeur du mercure est non saturée et que pour les variations de la tension d'alimentation et des condi-
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tions du refroidissement la pression de la vapeur n'est que légèrement modifiée. Il est aussi possible de stabiliser la pression de la vapeur au cours du fonctionnement normal d'une autre manière.
Lorsque le tube est mis en fonctionnement, le courant parcourt d'abord les électrodes auxiliaires 2. La décharge jaillissant de ces électrodes, est concentrée par les écrans 6 et passe le long des parties d'électrode 5, qui sont ainsi chauffées. Lorsque la pression de la vapeur, et, par conséquent, le gradient de tension, a atteint une valeur suffisamment élevée et lorsque les parties 5 des électrodes 3 ont été portées à une température suffisante, la-décharge saute des électrodes auxiliaires 2 sur les électrodes principales 3, la décharge jaillissant alors sensiblement des extrémités des parties 5 de ces électrodes. En fonctionnement normal, les électrodes auxiliaires 2 ne sont pas parcourues par du courant ou seulement par un courant d'intensité négligeable.
L'intervalle de temps compris entre l'amorçage de la décharge et le passage sur les électrodes principales, dépend de la valeur des résistances 10.
Pour un tube déterminé l'écartement mutuel des parties 5 des électrodes 3 était de 18 cm environ et celui des électrodes auxiliaires de 19 cm environ, les résistances 10 ayant une valeur de 5 Ohms et l'intensité du courant du tube étant, au cours du fonctionnement normal de 4,5 ampères. Peu de temps après l'amorçage la tension de la décharge était de 20 volts environ et au cours du fonctionnement normal la tension de service était de 120 volts tandis qu'au moment où la décharge sautait des électrodes auxiliaires sur les électrodes principales, elle tombait à 40 volts environ.
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Les électrodes auxiliaires du tube représenté sont chauffées par la décharge. Il est aussi possible naturellement de chauffer ces électrodes par un courant de chauffage distinct qui peut être supprimé lorsque la décharge jaillit des électrodes principales, ce mode de construction n'étant, toutefois, pas aussi simple que le mode de réalisation représenté.
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High pressure metal vapor discharge tube.
It is known to provide metal vapor discharge tubes under high pressure with one or more main incandescent electrodes made of refractory metal. Such an electrode can very well withstand the influence of a discharge in metal vapor under high pressure which, as is known, differs from a discharge under low pressure in that it is (choked, so that the The tube has a long service life, but this electrode gives rise to an increase in the ignition voltage.
To remedy this drawback, it has already been proposed to provide an auxiliary incandescent electrode provided with a material with high emissivity, for example alkaline earth oxide, the main electrode
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and the auxiliary electrode being so arranged that, at the time of initiation, the discharge spurts out from the auxiliary electrode and then passes, as the pressure of the vapor increases, over the main refractory metal electrode. For this purpose, the main electrode has sometimes been fixed, by means of a rod, to the auxiliary electrode and it has been placed in front of the latter electrode, seen from the path of the discharge, so that , after ignition has taken place, the main electrode is heated by the discharge spurting from the auxiliary electrode.
The moment when the discharge passes from the auxiliary electrode to the main electrode must be regulated, by adjusting the distance between these two electrodes.
The shorter this distance, the more time elapses before the discharge jumps to the main electrode, i.e. the higher the vapor pressure will be at this time.
For a determined length of the discharge path used in normal operation, an increase in the distance between the main electrode and the auxiliary electrode implies, however, an increase in the length of the discharge path which begins at the auxiliary electrode and which must be primed during start-up, which consequently results in an increase in the starting voltage. Further, an increase in the distance between the main electrode and the auxiliary electrode leads to the disadvantage that the space behind the main electrode becomes larger, so that there is a danger that this space acquires at the temperature too low during operation of the tube.
In this case, this danger must be combated by taking special measures, for example by surrounding the end of the tube with a heat-insulating jacket or by heating this end by means of heaters.
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The invention relates to high pressure metal vapor discharge tubes which comprise at least one main incandescent refractory metal electrode and an auxiliary incandescent electrode comprising a material of high emissivity and arranged behind the main electrode, seen from the front view. discharge path. In the initiation of the tube, the discharge spurts out from this auxiliary electrode to pass then, when the pressure of the vapor has taken a higher value, on the main electrode. The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks and to ensure, by simple means, the safety of the passage of the discharge from the auxiliary electrode to the main electrode.
According to the invention, a resistor not connected in series with the path of the main discharge is arranged between the supply conductor of the main electrode and the supply conductor of the auxiliary electrode.
If it is intended to operate on alternating current, the tube is fitted with two of these sets of electrodes. For operation on direct current, it suffices to provide the tube with a single set of electrodes which then acts as a cathode, the anode being able to be constructed in another way.
When the discharge is initiated, it first shoots out from the auxiliary electrode (which can be heated by a separate heating current. Or, preferably, by the de-charge itself) so that the current flows through the resistor. . The tube heats up, which causes an increase in the vapor pressure and the voltage gradient, i.e. the potential drop per unit length of the discharge path. When the current can pass through the electrode
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main with a lower voltage loss, the discharge has the possibility of passing from the auxiliary electrode to the main electrode.
The time interval between this passage and the ignition can be regulated by adjusting the value of the resistance, and this in such a way that the auxiliary electrode is traversed by current in the region of low pressures and the main electrode in the high pressure region of the landfill. The resistance adjustment can be made after the discharge chamber has been melted apart. It is also possible to adjust this time interval after the tube has been finished without the need to modify anything inside the tube.
Regardless of the time interval desired between the moment when the discharge is initiated and the moment when it jumps on the main electrode, the distance between the main electrode and the auxiliary electrode can be given the most favorable value. in view of the tension of the priming and the heating of the tube.
The safety and rapidity of heating of the main electrode can be promoted by placing in front of this electrode, seen from the discharge path, a screen having an orifice. This screen concentrates the discharge from the auxiliary electrode and passes it along the main electrode. In addition, this screen intercepts a large proportion of particles of volatilized material from the electrodes.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawing which shows, by way of example, a discharge tube according to the invention.
Figure 1 shows a longitudinal section of the tube and
FIG. 2 shows a main electrode in perspective.
Figure 1 shows a cylindrical quartz discharge tube 1 intended for the emission of visible light or rays
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ultra-violet and comprising at each of its ends a helical auxiliary electrode 2 arranged along the axis of the tube and covered with a mixture of barium oxide and strontium oxide. In front of each electrode 2 is a main electrode 3 formed by a tungsten wire which has a substantially circular part 4 in a plane perpendicular to the axis of the tube (fig. 2) and a part 5 which extends along this line. axis.
The tube also comprises two quartz screens 6 which each have a central orifice 7 located a short distance in front of the part 5 of the electrode 3. To, allow the equalization of the pressure of the gas filling and vapor in the middle part of the tube and at the ends of the latter, the screens 6 may have one or more additional orifices at their edges.
Between the supply conductor 9 of each electrode 3 and the supply conductor 8 of each auxiliary electrode 2 is mounted, outside the discharge chamber, a resistor 10. This resistor is mounted, preferably, in the base so that the finished discharge tube has only two contact pads which, as the dotted drawing shows, can be connected, via a series reactance coil 11, to a current source alternative 12.
The tube is filled with rare gas, for example argon, under a pressure of 5 mms of mercury and it contains, in addition, a certain quantity of mercury, this quantity being, preferably, dosed in such a way that the whole of the mercury has already vaporized before the tube has reached its normal operating temperature so that, during operation, the mercury vapor is unsaturated and for changes in supply voltage and conditions
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cooling conditions the vapor pressure is only slightly changed. It is also possible to stabilize the vapor pressure during normal operation in another way.
When the tube is put into operation, the current first flows through the auxiliary electrodes 2. The discharge spurting from these electrodes, is concentrated by the screens 6 and passes along the electrode parts 5, which are thus heated. When the vapor pressure, and therefore the voltage gradient, has reached a sufficiently high value and when the parts 5 of the electrodes 3 have been brought to a sufficient temperature, the discharge jumps from the auxiliary electrodes 2 onto the electrodes. main 3, the discharge then gushing substantially from the ends of parts 5 of these electrodes. In normal operation, the auxiliary electrodes 2 are not traversed by current or only by a current of negligible intensity.
The time interval between the initiation of the discharge and the passage over the main electrodes depends on the value of the resistors 10.
For a determined tube the mutual spacing of the parts 5 of the electrodes 3 was approximately 18 cm and that of the auxiliary electrodes approximately 19 cm, the resistors 10 having a value of 5 Ohms and the intensity of the current of the tube being, during normal operation of 4.5 amps. Shortly after initiation the discharge voltage was around 20 volts and during normal operation the operating voltage was 120 volts while as the discharge jumped from the auxiliary electrodes to the main electrodes it fell. at about 40 volts.
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The auxiliary electrodes of the tube shown are heated by the discharge. It is also of course possible to heat these electrodes by a separate heating current which can be suppressed when the discharge spurts from the main electrodes, this construction mode being, however, not as simple as the illustrated embodiment.