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DISPOSITIF ELECTRIQUE A ATMOSPHERE-DE VAPEUR.
La présente invention concerne les dispositifs électriques à at- mosphère de vapeur comme ceux connus de façon générale sous le nom d'igni- trons.
En générale les ignitrons comportent une cathode liquide.. habituel- lement un bain de mercure, et ils ne peuvent pas être utilisés d'une façon universelle parce qu'ils doivent rester dans une position fixe afin que la surface du bain cathodique soit maintenue dans un rapport immuable avec d' autres électrodes du dispositif.Aussi n'utilise-t-on pas en pratique la construction ordinaire d'ignitrons sur des mobiles ou dans les cas où un mouvement agite le bain de mercure, comme cela se produit sur des bateaux..
-des véhicules terrestres et des avions.
L'invention a principalement pour but la construction d'un igni- tron dont l'électrode de démarrage ou de commande n'est pas dérangée par des mouvements qui dérangent normalement un bain de mercure.
Plus spécialement l'invention a pour but de procurer un ignitron dont l'électrode de démarrage ou de commande se maintient fixe par rapport à la cathode dans toutes les conditions de mouvement et dans toute position
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de l'igni trono
L'invention consiste principalement en un dispositif à décharge à arc ayant une électrode de démarrage ou de commande et une cathode spon- gieuse en contact avec cette électrode.
Plusieurs formes d'exécution'préférées de l'invention sont repré- sentées, à titre d'exemples au dessin annexé,.,
La figure 1 est une coupe longitudinale axiale d'un ignitron de construction quelconqueauquel l'invention est appliquée.
La figure 2 est une vue semblable à la figure 1, représentant une
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autre forme d'exécution de 1-invention.
La figure'3 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe de la cathode spongieuse re- présentée à la figure 2.
Les figures 5 et 6 sont des coupes semblables de variantes de la cathode spongieuse, et
La figure 7 est une coupe semblable d'un disque constituant la surface d'amorçage de la cathode.
Dans la forme d'exécution de l'invention et la construction d' ignitron représentées à la figure 1, aux détails de laquelle 1-'invention n'est toutefois pas limitée., l'ignitron comprend une enveloppe cylindri- que 10 en acier ou en une autre matière résistante avec un fond 12 d'une venue et un chapeau 13,au sommet, scellé au bord supérieur de l'envelop- pe, celle-ci constituant une enceinte fermée dans laquelle on peut faire le vide.
Le chapeau ou couvercle représenté est pourvu de passages scel- lés 14, 15 pour les fils d'électrode respectifs 16, 17,notamment pour 1' anode 18 et l'igniteur 19 enfermés dans l'enveloppe et suspendus au cou- vercle par ces fils. Les passages scellés comprennent chacun un manchon 20 en verre ou autre matière isolante qui isole les fils l'un de l'autre et de l'enveloppe. L'anode 18 est placée dans le haut de l'enveloppe, à une bonne distance du fond 12, tandis que l'igniteur 19 est placé sous l'anode, dirigé vers le fond avec son extrémité très près de celui-ci.
L'igniteur est représenté mince et effilé vers le bas, son extrémité infé- rieure étant très petite et semi-sphérique ou arrondie. L'igniteur peut être fait en matériaux utilisés pour les igniteurs d'ancien type., ou en un ou plusieurs matériaux qui conviennent plus spécialement à la présen- te invention.
Le fond de l'enveloppe 10 est recouvert d'une pastille ou masse 21 d'une matière poreuse ayant la propriété d'absorber et/ou adsorber, com- me une éponge, le mercure ou une autre matière cathodique liquide propre à se reconstituer et quoique cette masse soit de préférence métallique 1' invention n'est pas limitée à un métal spongieux. Du fer agglutiné peut con- venir comme matière spongieuse. Le molybdène agglutiné constitue aussi une excellente masse poreuse et est, à certains points de vue supérieur au fer .agglutiné.
La pastille ou éponge 21 est plate et relativemént mince et re- couvre,, de préférence tout le fond de l'enveloppe jusqu'à la paroi péri- phérique du cylindre 10, étant maintenue en place contre le fond 12 par frot- tement contre la paroi du cylindre, ou d'une autre manière. @
Le mercure ou autre matière cathodique liquide propre à se recons- tituer est appliqué sur la masse spongieuse 21 en quantité telle que la mas- me absorbe tout le mercure sans qu'il en reste une goutte en excès à la sur- face.
Une façon de charger ainsi la masse spongieuse de mercure consiste à nettoyer l'éponge jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment propre pour être mouil- lée par le mercure et à verser ensuite dans l'enveloppe du mercure en excès, sur quoi 1'éponge se gorge immédiatement de mercure et le mercure non absor- bé par l'éponge peut être évacué. La masse spongieuse 21 saturée de mercure constitue la cathode de l'ignitron.
L'extrémité inférieure arrondie de l'igniteur 19 repose sur la sur- face supérieure de la masse spongieuse 21, en contact avec elle, et afin de maintenir ce contact sans danger pour le passage scellé 15,on peut, entre au- tres moyens, former dans le conducteur d'entrée 17 de l'igniteur une spire., entre le scellement et l'igniteur de manière que cette spire 22, par son élasticité et par le 'poids dé l'igniteur.. maintienne celui-ci appliqué. L' igniteur est dirigé, à partir de son point de contact, perpendiculairement à la surface de la masse spongieuse et parallèlement à l'axe longitudinal de
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15enveloppe.
On a découverte de façon imprévue., qu'un ignitron à cathode spon- gieuse en métal agglutiné saturée de mercure avec un igniteur appliqué en un point de contact sur sa surface demande beaucoup moins d'énergie pour l' allumage de l'igniteur, que les ignitrons à igniteur plongé dans un bain de mercure.
Cet avantage rend à lui seul le nouvel ignitron supérieur aux ignitrons habi- tuels à bain de mercure sans compter que l'ignitron de l'invention a l'avan- tage de supporter les mouvements qui agitent un bain cathodique, par exemple sur un navireun train ou un véhicule.
D'autres avantages sont obtenus si la cathode-éponge est composée de matières spongieuses différentes.:, comme le montrent les figures 2 à 7.
De tels avantages proviennent de ce qu'on a constatée par exemple.. qu'une éponge en fer agglutiné absorbe plus facilement le mercure et reste plus longtemps humectée., dans des conditions difficiles., aucune éponge en molybdè- ne. D'autre part., le fer est soumis à une érosion plus rapide sous Inaction de l'arc, à cause du courant nécessairement très intense.
Le molybdène sèche plus vite.. à sa surface exposée., que le fer et n'absorbe ¯ pas aussi bien le mercure, ce qui peut provoquer occasionnellement des peti- tes flasques ou des gouttes de mercure à la surface de la cathode-éponge en molybdène suivant la lenteur d'absorption du mercure. Inexpérience a mon- tré que la surface d'une éponge en molybdène peut se dessécher pendant des périodes de repos et aussi lors d'une augmentation temporaire de la pression des gaz due à une surcharge. Du mercure en excès à 1-'extérieur de l'éponge est indésirable et dangereux., parce qu'il peut produire des arcs de retour ou un allumage spontané sous l'effet d'un choc.
De plus., si le mercure ne rentre pas dans 1?éponge la source de mercure à 1?intérieur de 1?éponge né- cessaire à l'allumage des arcs., se tarit rapidement. Cependant le molybdène est supérieur au fer en ce qui concerne la résistance à l'usure et la longé- vité.
La figure 2, où il est tiré parti de davantage d'utiliser des matières différentes, représente un ignitron dont la cathode-éponge comprend une masse 23 de fer agglutiné ou autre matière absorbant facilement le liqui- de cathodique comme le mercure précitée et une partie d'allumage d'arc 24 en molybdène agglutiné ou l'équivalent. Les interstrices entre les grains de molybdène sont plus petits qu'entre les grains de fer, ce qui rend la capillarité du molybdène plus grande que la capillarité de la masse de fer., le molybdène ayant une capacité en mercure supérieure.
Dans les formes d9exécution de l'invention représentées aux figu- res 2 à 6 inclusivement la masse 23 de la cathode-éponge est représentée relativement plate ou mince., sous la forme d'un disque qui s'adapte dans le fond du récipient et est maintenu par friction comme il a été dit.
Dans les figures 2 à 5 inclusivement., la partie d'allumage d'arc 24 comprend., en tout ou en partie une pastille plus petite que le disque et encastrée dans celui-ci de façon que les' surfaces supérieures de la pas- tille et du disque se trouvent dans un même plana et que seules ces surfa- ces supérieures soient exposées à l'intérieur du récipient. La pastille est de préférence concentrique au disque mais de diamètre et d'épaisseur plus faibles. Cette pastille est du molybdène agglutiné par compression ou une matière équivalente spongieuse et très résistante à l'érosion. En utilisant des grains de dimension sensiblement égale et en répartissant également la pressions on peut obtenir des pastilles réellement homogènes.
La capillari- té de la pastille est déterminée par le degré de compacité., mais la matiè- re reste très spongieuse même quand elle est comprimée avec une force de plusieurs tonnes par centimètre carré.
Si on le désire., la surface de la pastille directement atteinte par l'arc peut être d'un grain plus serré que le reste de la pastille non en contact direct avec 1-'arc. Ainsi à là figure 7, la surface supérieure
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de la pastille est composée de grains plus fins que ceux utilisés pour la partie inférieure de la pastille. Dans la partie inférieure, les inters tices entre grains sont plus grands et constituent un plus grand réservoir pour le mercure à proximité de la surface d'allumage d'arc en grains plus fins., de façon qu'il y ait une grande quantité de mercure dans le voisina- ge et à la disposition de la surface d'allumage de la pastille.
La masse 23 de la cathode-éponge peut être faîte,, en tout ou en partie., de grains de fer agglutinés et comprimés qui se caractérisent par une absorption plus énergique du mercure que dans le cas de grains de molyb- dène agglutinés de façon semblable. Dans un ignitron en marchela vapeur de mercure se condense le long des parois latérales du récipient et forme des gouttelettes qui descendent le long des parois et se déposent sur la surface de la cathode spongieuse. Grâce à la présence d'une éponge en fer agglutiné dans le voisinage de la paroi latérale du récipient, cette surface se trouve dans les bonnes conditions pour recevoir et absorber les gouttelettes de mer- cure et empêcher ainsi que du mercure coule sur la surface centrale d'alluma- ge de l'arc.
La masse de fer s'étend aussi au centre., sous la pastille de mo- lybdène et fournit donc le mercure absorbé à la pastille par le dessous.. pen- dant la marche de l'ignitron.
Grâce à la capillarité du molybdène, le mercure venant de la masse de fer est amené jusqu'à la surface d'allumage d'arc de la pastille en molybdène.
Si on le désire., et uniquement par mesure de précaution, l'in- vention prévoit une masse 23 avec, enrobé dans sa face supérieure,. du molyb- dène spongieux 25 dont l'épaisseur diminue au fur et à mesure que l'on s' écarte de la pastille centrale en molybdène. Ceci présente l'avantage que., si l'arc s'étend au-delà de la pas tillela surface en contact avec l'arc est toujours résistante à l'érosion. Dans cette variante., représentée à la figure 5, le molybdène 25 est plus épais au centre qu'à la périphérie du rond. En étageant ainsi l'épaisseur de molybdène on obtient une résistance maximum à la corrosion dans la partie qui a le plus de chances d'être at- teinte par l'arc, et une absorption maximum à la périphérie, la où le mercure revient sur la cathode.
. Si on le désire,,, l'épaisseur de molybdène peut varier à partir du centre même, l'épaisseur et la finesse des particules étant choisies, comme à la figure 6, de manière à supprimer entièrement la pastille de molybdène séparée rapportée.
. Une autre variantes représentée à la figure 7, comprend une pas- tille à particules de dimensions variables., fines et grosses, la couche su- périeure 26 étant composée de fines particules et la partie inférieure de particules plus grosses, la partie intermédiaire comprenant des fines par- ticules dans le haut allant en grossissant jusqu'aux grosses particules du bas. Cette construction présente l'avantage d'avoir une surface supérieure très résistante aux arcs tout en permettant une absorption plus grande de mercure par capillarité à travers les interstrices plus larges de la partie inférieure de la pastille,,, alimentés eux-mêmes par le réservoir de mercure constitué par les interstices dans la masse 23.
La figure 2, quoique semblable dans l'ensemble à la figure 1, montre, à titre d'exemple,\) que la spire 22 dans le fil de l'igniteur 17 peut être remplacée par une partie transversale 22a qui présente, avec le reste du fil, une résilience suffisante pour assurer avec l'aide du poids de l'igniteur 19,un bon contact entre igniteur et cathode. De plus,, l'ex- trémité inférieure de l'igniteur n'est pas arrondie cette fois.
La figure 2 représente aussi une autre forme d'exécution de l'in- vention, une des parties de la cathode-éponge étant constituée essentielle- ment par un métal du groupe du platine.
Dans cette forme d'exécution., la masse 23 de la cathode est faite de pré- férence en fer agglutiné ou une autre matière absorbant fortement le liqui- de cathodique reconstituante du mercure par' exemple,\) tandis que la partie d'allumage d'ar 24 consiste essentiellement en un métal agglutiné du grou-
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pe du platine. Le platine et le ruthénium se sont avérés 'convenir tous deux parfaitement,avec une préférence pour le ruthénium.
On a découvert que les métaux du groupe du platiné., et particulièrement le ruthénium., conviennent exceptionnellement bien comme matière à mettre en contact avec l'arcs parce qu'ils sont facilement.humectés par le mercure, ne pré- sentent pas de défauts, ni mécaniquement ni chimiquement, à l'emploi avec les éléments de l'igniteur courant utilisé dans les ignitrons, fonctionnent régulièrement et ne font pratiquement pas d'éclaboussures dans les ignitrons.
Un autre avantage important des métaux du groupe du platine, et du ruthénium en particulier., réside en ce que.;, même après de longues périodes de repos ou de mise hors service des ignitrons, il n'y a jamais de ratés d'allumage, 1' arc sétablissant instantanément et invariablement comme il le faut.
La partie en contact avec l'arc est plus mince que la masse de sortie de sorte qu'une partie de celle-ci est sousjacente par rapport à la partie d'arc et constitue un bon réservoir de mercure ou l'équivalent pour celle-ci.:, et que., par capillarité., il y a toujours -du mercure présent à la surface d'allumage. Comme le ruthénium, ou son équivalent dans le groupe du platiné.;, a l'avantage de ne pas se dessécher mais de toujours se laisser humecter par le mercure, il en résulte qu'il y a toujours du mercure à la surface d'allumage et que celle-ci est toujours prête à allumer l'arc de façon soit continue soit répétée., soit occasionnelle, suivant ce qui est demandé ou désiré.
On peut faire remarquer de plus que la masse 23 en grains aggluti- nés et comprimésessentiellement des grains de fer, est utilisée conjoin- tement à la partie centrale en contact avec l'arc 24, constituée essentiel- lement de grains agglutinés en un métal du groupe du platine, de manière à profiter de l'absorption plus active du mercure par le fer spongieux que par la pastille agglutinée en métal du groupe du platine.
Vu le prix éle- vé des métaux du groupe du platinele métal choisi peut être mélangé, à l'état pulvérulente avec un métal ouunnon-métal moins coûteux, aussi à 1' état pulvérulent, qui peut faire oflice de charge; on peut employer des métaux comme le molybdène et le tungstème ou des non-métaux comme des matiè- res céramiques afin d'obtenir une partie d'allumage d'arc 24 assez volumi- neuse., dans lequel le métal essentiel reste cependant toujours un métal du groupe du platine.
La poudre employée, que ce soit un métal du groupe du platine ou un malaxage d'un tel métal avec d'autres matériaux., est aggl.uti- née et comprimée et juxtaposée à la masse 23 qui consiste aussi.. de préfé- rence., en du fer spongieux agglutiné et comprimé., mais peut être aussi un mélange,,, dont le fer constitue le principal ingrédient.
La partie en contact avec l'arc composée essentiellement de ru- thénium ou l'équivalent est formée aussi de particules plus fines avec de plus faibles interstices que le fer ou autre matière spongieuse de la masse, et se caractérise par un passage rapide du mercure aspirée par capillarité, du réservoir constitué par la masse spongieuse.
REVENDICATIONS.-
1. Dispositif à décharge à arc électrique comprenant une envelop- pe contenant une anode., une masse spongieuse fixée dans l'enveloppe, cette masse absorbant la matière cathodique propre à se reconstituer, un igni- teur dans l'enveloppe en contact avec une partie de la surface de la dite masser et de la matière cathodique propre à se reconstituer à l'intérieur de la masse spongieuse.