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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES ELECTRONIQUES,
La présente invention concerne une structure perfectionnée de tu- bes électroniques de construction facile et de taille réduite, permettant le passage de courants relativement intenseso
Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'anode du tube est constituée par un chapeau métallique constituant la partie de l'en- veloppe du tube, directement scellée au corps en verre de celle-cio La fraction en verre de l'enveloppeprésente une surface ondulée et supporte la cathode de façon que la partie émissive de celle-ci soit disposée en face de l'anode.
Les anodes des tubes selon l'invention sont faciles à fabriquer et leur pompage s'effectue rapidement, par suite de la simplicité de la structure anodique sup- primant les retraits susceptibles de retenir des impuretés nuisibles à la qua- lité du tubeo Lanode faisant partie de l'enveloppe du tube peut être refroidie d'une façon efficace par l'air ambiant, ce qui augmente la puissance développée par le tube par rapport à celle développée par les tubes de même taille.
Ainsi qu'on le comprendra mieux en se reportant à la description ci-dessous, la fabri- cation en série de tubes selon 1?invention peut être semi-automatique, les struc- tures anodiques et cathodiques étant réalisées séparément, puis fixées à l'une des extrémités du corps en verre constituant lenveloppeo Les tubes selon l'in- vention peuvent également fonctionner lorsqu'ils sont immergés dans un fluide de refroidissement, à très faible températureo L'invention sera bien comprise en se reportant à la description sui- vante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés à titre non limitatif et dans lesquels g - la figure 1 est une vue en perspective d'un tube redresseur selon l'invention.
- la figure 2 est une section longitudinale du tube de la figure la
On a représenté, à titre dillustration de l'invention, un tube re- dresseur 11 constitué par une enveloppe 12 en matière convenable. une anode 13 et une cathode 14o L'anode 13 comporte une coquille métallique creuse 15, de
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préférence de forme cylindrique;, dont l'extrémité forme un dôme hémisphérique 16. Légèrement en arrière de l'extrémité ouverte 16' de l'anode, est prévu un épaulement 17 constituant un logement sur lequel un anneau de scellement 18, de préférence métallique, est fixé sans jeu et scellé, soit par soudure, soit par brasure au cuivre, ainsi qu'il est représenté en 19.
L'anneau de scellement 18 est constitué, de préférence, en un métal pouvant se souder au verre ; pré- sente une forme conique, le diamètre allant en augmentant lorsque l'on se rap- proche de l'extrémité 16' de la structure anodique. L'anneau 18, et de préféren- ce la coquille 15, peuvent être moulés en un acier au nickel ou au cobalt. L'en- veloppe 12 comporte une partie en verre 21 pouvant se souder à l'extrémité 20 de l'anneau 18. L'enveloppe de verre, présentant de préférence des ondulations, a une extrémité ouverte terminée par un bord 23 usiné de façon à faciliter le scellement verre-métal entre le bord 23 et le bord 20 de l'anneau 18.
De cette fagon, la structure anpdique 15 constitue un ensemble étanche avec 1'l'enveloppe en verre 12 et forme l'une des extrémités de cette enveloppe, l'ouverture 16' terminant la structure anodique pénétrant à l'intérieur du manchon de verre, au-delà du point de scellement, de façon à protéger le scellement contre un bombardement électronique éventuelo De préférence, l'enceinte en verre est plus épaisse, aux droits 22' des extrémités internes des ondulations, qu'en tout au- tre pointo Cette condition est nécessaire par suite du bombardement électronique plus intense subi par les portions rentrantes des ondulationso
L'extrémité de l'enveloppe est constituée par un disque de verre 24, présentant deux ouvertures 25,
dans lesquelles le support de cathode 26 peut être scellé, par exemple à l'aide du scellement métallique 27. Ce scellement 27 est constitué de pièces cylindriques, soudées au support 26, en dehors de l'en- veloppe, l'extrémité circulaire de ces pièces étant scellée au verre du disque 24, autour des ouvertures 25. Le disque 24, les supports 26 et la structure ca- thodique 14 qui sera décrite plus loin, constituent un tout qui est assemblé, puis monté dans l'enveloppe en scellant le rebord du disque 24 au bord de l'en- veloppe en verre 21. Les supports 24 sont prolongés vers l'extérieur par des conducteurs 28 assurant les connexions de la cathode à sa source d'alimentation.
La structure cathodique comporte deux montants 29 & 29' connectés mécaniquement et électriquement à chacun des supports 26, ces montants pénétrant à l'intérieur de l'enveloppe dans la structure anodique 15. De préférence, le montant 29 suit l'axe de l'enveloppeo Il supporte un écran métallique 30 qui entoure les points de connexion des supports 26 au montant 29, de façon à éviter que ces points ne soient soumis à un bombardement électronique. A cette fin, l'écran 30 est scel- lé et connecté électriquement au montant 29. Cela peut être réalisé en soudant un manchon 31 sur le montant 29, l'écran 30,constitué en nickel ou en acier..., étant soudé à son tour au manchon 31. Le montant 29' est disposé parallèlement au montant 29 et traverse l'écran 30. Il est isolé de celui-ci par le manchon 32.
L'extrémité supérieure 33 du montant 29' est recourbée et disposée de façon à se trouver en prolongement avec l'extrémité supérieure du montant 290
La cathode proprement dite comporte un filament émissif 34 supporté par les montants 29 & 29',et disposé de préférence suivant l'axe de la structure anodique. Les extrémités du filament 34 sont en contact électrique avec les ex - trémités isolées des montants 29 & 29'o De préférence, l'extrémité supérieure du montant 29, disposée au voisinage du filament, est constituée par une ou deux -spires entourant le filament 34. Afin de protéger le filament contre l'arc en retour, on prévoit un système de protection constitué par le disque métallique 36, de préférence en nickel, solidaire mécaniquement et électriquement du mon- tant 29.
Par exemple, le disque 36 est soudé à une grille métallique 37, solidai- re du montant 29. Le montant 29' traverse une ouverture.prévue à cet effet dans le disque, à l'extérieur du collier 37. On prévoit un collier isolant 38 pour éviter le contact entre 29' et le disque 37.
Afin d'améliorer son fonctionnement, le bord du disque peut être replié de façon à former une demi-boucle, les déchar- ges en retour étant reçues ainsi sur une arête non vive 390
Ainsi qu'il est bien connu, un tube du type décrit fonctionne lors- que les électrons émis par la cathode sont collectés par l'anode; le faisceau électronique ne pouvant aller que de la cathode vers l'anode, le tube se compor- te comme un circuit à conductibilité unidirectionnelle susceptible de transfor-
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mer de l'énergie électrique alternative, en énergie unidirectionnelle. Afin d'obtenir un fonctionnement satisfaisant, la pression à 1?intérieur de-lenve- loppe doit être maintenue à une valeur faible, de l'ordre de 0,02 microns de mercure.
Il est essentiel quune pression de cet ordre soit maintenue dans le tube. En effet, au cours du fonctionnement, les particules gazeuses résiduelles sont ionisées et les ions positifs formés'viennent bombarder la cathode, avec une énergie suffisante pour en arracher une petite fraction. Si donc on désire obtenir un tube dont la durée de vie soit longue, il est désirable d'éliminer, autant que possible,toute substance gazeuse dans l'intérieur de l'enveloppe du tube.
Ainsi qu'il est bien connu, cela est obtenu en pompant l'enveloppe lorsque le tube est montée Au cours du pompage, les différentes parties du tube sont chauffées à haute température, de façon à libérer les gaz occlus dans les structures métalliques et dans le verre de l'enceinteo
Le disque en verre 24 fermant l'enveloppe est généralement muni 'de un queusot 40 assurant la connexion avec le système de pompageo Ce queusot est ensuite scellé, une perle de verre l'obturant d'une façon étanche.
La mise sous tension du tube est obtenue en reliant les deux bornes 28 à une source de tension d'alimentation de la cathodeoLa structure anodique est terminée par une vis 42 fixée au dôme métallique par l'écrou 43 et consti- tuant une connexion de sortie.
Ainsi qu'il apparaît dans la description précédente, on a éliminé de la structure tout scellement entre une partie rentrante de l'enveloppe et une pièce métallique ou en verre, ce qui simplifie grandement la fabrication des tubeso La simplification de la structure anodique permet de réaliser ces tubes à un prix de revient plus bas que celui habituellement atteinte Le scel- lement verre-métal en 20 étant disposé en un point facilement accessible, les opérations de scellement en sont très facilitées.
Les tubes fabriqués selon la présente invention peuvent présenter des caractéristiques beaucoup plus voisines les unes des autres, pour une même série de tubes, que dans les cas précédents., En effet, la mise en place des structures anodiques et cathodiques par rapport à l'enceinte en verre, peut être définie avec une grande précision, ce qui assure la disposition coaxiale du filament émissif.
Les tubes redresseurs de ce type sont souvent immergés dans un liquide isolant et refroidissant, tel que l'huile, absorbant la chaleur dissi- pée sur 1-'anode. Le transfert de calories est facilité puisque l'anode consti- tue une partie de l'enveloppe extérieure de ce tube. Par conséquent, les tubes selon l'invention fonctionnent à une température moyenne plus basse que les tubes de même puissance réalisés jusqu'à présente Leur durée de vie est aug- mentée, ou, si l'on admet de travailler aux mêmes températures que précédemment, le tube peut conduire un courant plus intense.
A titre de comparaison, on a trouvé que les tubes conformes à l'invention délivrent la même puissance que des tubes de modèle connu, pour des dimensions correspondant à 50 % ou 75 % de celles de ceux-ci. D'autre part, les tubes selon l'invention fonctionnent à une température de la couche limite entre l'huile et le métal, beaucoup plus basse ar suite de la grande surface anodique de refroidissement; alors que dans les tubes utilisés jusqu'à présenta la température de travail des tubes est de l'ordre de 200 C., celle des tubes selon l'invention est de l'ordre de 100 C., ce qui diminue la possibilité de décomposition de l'huile au voisinage du tube.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRONIC TUBES,
The present invention relates to an improved structure of electronic tubes of easy construction and small size, allowing the passage of relatively intense currents.
According to an essential characteristic of the invention, the anode of the tube is formed by a metal cap constituting the part of the casing of the tube, directly sealed to the glass body of the latter. The glass fraction of the casing presents a corrugated surface and supports the cathode so that the emissive part thereof is disposed opposite the anode.
The anodes of the tubes according to the invention are easy to manufacture and their pumping takes place quickly, owing to the simplicity of the anode structure eliminating the withdrawals liable to retain impurities harmful to the quality of the tube Lanode forming part. of the casing of the tube can be cooled in an efficient manner by the ambient air, which increases the power developed by the tube compared to that developed by tubes of the same size.
As will be better understood from the description below, the mass production of tubes according to the invention can be semi-automatic, with the anode and cathode structures being made separately and then attached to the tube. 'one of the ends of the glass body constituting the envelope. The tubes according to the invention can also function when they are immersed in a cooling fluid, at very low temperature. The invention will be clearly understood by referring to the following description. vante and the accompanying drawings, given without limitation and in which g - Figure 1 is a perspective view of a rectifier tube according to the invention.
- Figure 2 is a longitudinal section of the tube of Figure la
There is shown, by way of illustration of the invention, a straightening tube 11 constituted by a casing 12 of suitable material. an anode 13 and a cathode 14o The anode 13 comprises a hollow metal shell 15, of
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preferably of cylindrical shape ;, the end of which forms a hemispherical dome 16. Slightly behind the open end 16 'of the anode, there is provided a shoulder 17 constituting a housing on which a sealing ring 18, preferably metallic , is fixed without play and sealed, either by soldering or by copper brazing, as shown in 19.
The sealing ring 18 is preferably made of a metal which can be welded to glass; is conical in shape, the diameter increasing as one approaches the 16 'end of the anode structure. Ring 18, and preferably shell 15, may be cast from nickel or cobalt steel. The casing 12 has a glass portion 21 which can be welded to the end 20 of the ring 18. The glass casing, preferably having corrugations, has an open end terminated by a machined edge 23. to facilitate the glass-to-metal seal between the edge 23 and the edge 20 of the ring 18.
In this way, the anode structure 15 constitutes a sealed assembly with the glass casing 12 and forms one of the ends of this casing, the opening 16 'terminating the anode structure penetrating inside the glass sleeve. , beyond the sealing point, so as to protect the seal against any electronic bombardment o Preferably, the glass enclosure is thicker, at the right 22 'of the inner ends of the corrugations, than at any other point. This condition is necessary as a result of the more intense electronic bombardment undergone by the re-entrant portions of the undulations.
The end of the envelope is constituted by a glass disc 24, having two openings 25,
in which the cathode support 26 can be sealed, for example with the aid of the metal seal 27. This seal 27 consists of cylindrical pieces, welded to the support 26, outside the casing, the circular end of these parts being sealed to the glass of the disc 24, around the openings 25. The disc 24, the supports 26 and the cathodic structure 14 which will be described later, constitute a whole which is assembled, then mounted in the casing by sealing. the rim of the disc 24 at the edge of the glass casing 21. The supports 24 are extended outwards by conductors 28 ensuring the connections of the cathode to its power source.
The cathode structure comprises two uprights 29 & 29 ′ connected mechanically and electrically to each of the supports 26, these uprights penetrating inside the casing into the anode structure 15. Preferably, the upright 29 follows the axis of the. envelopeo It supports a metal screen 30 which surrounds the connection points of the supports 26 to the upright 29, so as to prevent these points from being subjected to electronic bombardment. To this end, the screen 30 is sealed and electrically connected to the upright 29. This can be achieved by welding a sleeve 31 to the upright 29, the screen 30, made of nickel or steel ..., being welded. in turn to the sleeve 31. The upright 29 'is disposed parallel to the upright 29 and passes through the screen 30. It is isolated from the latter by the sleeve 32.
The upper end 33 of the upright 29 'is curved and arranged so as to lie in extension with the upper end of the upright 290
The cathode proper comprises an emissive filament 34 supported by the uprights 29 & 29 ', and preferably arranged along the axis of the anode structure. The ends of the filament 34 are in electrical contact with the insulated ends of the uprights 29 & 29'o Preferably, the upper end of the upright 29, disposed in the vicinity of the filament, is constituted by one or two -spires surrounding the filament 34. In order to protect the filament against the return arc, a protection system is provided consisting of the metal disc 36, preferably made of nickel, mechanically and electrically secured to the upright 29.
For example, the disc 36 is welded to a metal grid 37, integral with the upright 29. The upright 29 'passes through an opening provided for this purpose in the disk, outside the collar 37. An insulating collar is provided. 38 to avoid contact between 29 'and the disc 37.
In order to improve its operation, the edge of the disc can be folded back so as to form a half-loop, the return discharges thus being received on a non-sharp edge 390
As is well known, a tube of the type described operates when the electrons emitted by the cathode are collected by the anode; since the electron beam can only go from the cathode to the anode, the tube behaves like a unidirectional conductivity circuit capable of transforming
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sea of alternative electrical energy, into unidirectional energy. In order to obtain satisfactory operation, the pressure inside the casing must be kept low, on the order of 0.02 microns of mercury.
It is essential that a pressure of this magnitude is maintained in the tube. In fact, during operation, the residual gas particles are ionized and the positive ions formed bombard the cathode with sufficient energy to tear off a small fraction. If, therefore, it is desired to obtain a tube with a long life, it is desirable to remove, as far as possible, any gaseous substance within the interior of the casing of the tube.
As is well known, this is achieved by pumping the casing when the tube is mounted During pumping, the different parts of the tube are heated to high temperature, so as to release the gases occluded in the metal structures and in the glass of the enclosure
The glass disc 24 closing the envelope is generally fitted with a plug 40 ensuring the connection with the pumping system. This plug is then sealed, a glass bead closing it in a sealed manner.
The tube is energized by connecting the two terminals 28 to a supply voltage source of the cathodeo The anode structure is terminated by a screw 42 fixed to the metal dome by the nut 43 and constituting an output connection .
As appears in the previous description, any sealing between a re-entrant part of the casing and a metal or glass part has been eliminated from the structure, which greatly simplifies the manufacture of the tubes. The simplification of the anode structure makes it possible to producing these tubes at a lower cost price than that usually achieved. The glass-to-metal seal being arranged at an easily accessible point, the sealing operations are very much easier.
The tubes manufactured according to the present invention can have characteristics that are much more similar to each other, for the same series of tubes, than in the previous cases., In fact, the placement of the anode and cathode structures with respect to the glass enclosure, can be defined with great precision, which ensures the coaxial arrangement of the emissive filament.
Rectifier tubes of this type are often immersed in an insulating and cooling liquid, such as oil, absorbing the heat dissipated on the anode. The transfer of calories is facilitated since the anode constitutes part of the outer casing of this tube. Consequently, the tubes according to the invention operate at an average temperature that is lower than the tubes of the same power produced until now. Their service life is increased, or, if it is accepted to work at the same temperatures as previously , the tube can conduct a more intense current.
By way of comparison, it has been found that the tubes in accordance with the invention deliver the same power as tubes of known model, for dimensions corresponding to 50% or 75% of those thereof. On the other hand, the tubes according to the invention operate at a temperature of the boundary layer between the oil and the metal, much lower as a result of the large anode cooling surface; while in the tubes used until now the working temperature of the tubes is of the order of 200 C., that of the tubes according to the invention is of the order of 100 C., which reduces the possibility of decomposition of oil in the vicinity of the tube.