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REDRESSEURS A METAL ALC ALIN .
La présente invention concerne,de façon générale,les dispositifs ou tubes électriques à atmosphère de vapeur,et plus spécialement un perfec- tionnement apporté aux dispositifs à arc de décharge à cathode chaude utili- sant un métal de décharge vaporisable choisi dans le groupe des métaux al- calins césium., rubidium et potassium.
Une des particularités de la présente invention consiste à inter- vertir les positions occupées jusqu'ici par l'anode et la cathode dans un tu- be à cathode chaude à métal alcalin. En d'autres mots,suivant cette parti- cularité, la cathode chauffée est placée à l'extérieur et l'anode a la forme d'un tube disposé axialement à l'intérieur du dispositif. De préférence, mais pas nécessairement le tube intérieur d'anode est un tube qui traverse le dispositif de part en part, contrairement à un tube rentrant qui est fermé à son extrémité intérieure.
L'invention englobe par conséquent, aussi dans son sens large toute construction comprenant, pour un tube électrique concen- trique, une électrode intérieure constituée par un tube traversant le dis- positif de part en part (particulièrement.pour un tube du type à cathode chaude avec un métal alcalin), que cette électrode intérieure soit une anode ou une cathode.
Un tube à cathode chaude à métal alcalin offre la particularité que sa cathode-comprend un tube de cathode en métal chauffé par une source de chaleur convenable,, et la surface active de la cathode est constituée par un grand nombre d'ailettes de cathode qui ont un bon contact'thermique et élec- trique avec le tube de cathode chauffé. Ces ailettes cathodiques doivent- travailler à une température voisine de 700 C. L'anode, au contraire, doit être refroidie à une température de 1''ordre de 250 C.
Entre anode et catho- de, l'enveloppe à vide du tube comprend un ou des scellements isolants qui doivent être maintenus à une température qui n'est de loin pas aussi éle- vée que la température de cathode,mais qui ne peut pas être aussi basse que celle de la surface la plus froide, . dans 1'enveloppe, afin que la vapeur métal-
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lique ne se condense pas sur le scellement isolant,, court-circuitant celui- ci au point de vue électrique.
Le tube à cathode extérieure présente l'avantage d'avoir des ailettes cathodiques ayant une superficie d'émission électronique plus gran- de pour un tube redresseur de mêmes dimensions hors-tout ou de même diamètre, les ailettes cathodiques d'un tube à cathode extérieure ayant un diamètre plus grand que celles d'un tube à cathode intérieure. La cathode extérieure a aussi l'avantage d'avoir le filament de chauffage de cathode tout-à- fait à l'extérieur, où il est très accessible, avec une surface de chauffe plus grande que dans le cas d'un filament de chauffage intérieur, et pouvant être réparti de manière à obtenir une excellente commande de la température de cathode.
Un avantage général du tube redresseur avec électrode intérieure tubulaire traversant de part en part, a l'avantage de permettre la circula- tion dans le tube intérieur sur toute sa longueur, d'un fluide échangeur de chaleur pour la commande de la température, qui peut ainsi être réglée convenablement avec précision. Quand le tube intérieur joue le rôle d'anode qui doit être refroidie, le fluide réfrigérant ne vient en contact qu'avec le tube anodique, et l'agit pas directement sur les scellements isolants qui entourent les extrémités ouvertes du tube intérieur, tout en en étant écartés, et qui ne sont donc pas touchés par le fluide réfrigérant qui cir- cule dans le tube intérieur.
Afin de bien comprendre l'invention, on se référera au dessin annexé, dont les trois figures sont des coupes verticales de trois formes d'exécution différentes de la présente invention, données à titre d'exemple.
Dans la forme d'exécution de l'invention représentée à la figure 1, un tube redresseur à cathode chaude à métal alcalin est montré sous la forme d'un dispositif électrique à atmosphère de vapeur comprenant une enve- loppe à vide composée essentiellement de deux parties métalliques princi- pales réunies par deux scellements isolants. La partie médiane de l'enve- loppe est un gros cylindre métallique servant de tube de cathode 5, terminé par deux extrémités appropriées 5a et 5b. Le tube de cathode 5 constitue donc la paroi cylindrique extérieure ou enveloppe du redresseur.
Un tube 6 de diamètre relativement petit et dépassant le tube de cathode 5 de chaque côté, est disposé longitudinalement ou axialement de façon à traver- ser le dispositif de part en part, et, dans la forme d'exécution de la fi- gure 1, sert d'anode. Chaque extrémité dépassante du tube anodique 6 est entourée, avec un certain écartement, d'un isolateur de scellement cylin- drique 7 qui constitue une liaison hermétique entre les extrémités corres- pondantes des tubes d'anode et de cathode 6 et 5.
Chaque isolateur de scellement 7 peut être composé d'une pièce tubulaire en verre 7a et deux tronçons cylindriques métalliques 7b et 7c partiellement noyés dans les extrémités respectives du cylindre en verre 7a et convenablement soudés ou brasés à des pièces métalliques qui complètent à leur tour la liaison her- métique des deux cylindres principaux 6 et 5, respectivement.
Comme le récipient doit comporter, quelque part, un élément assez flexible longitudinalement pour tenir compte des dilatations thermi- ques inégales des pièces tubulaires 5 et 6 inégalement chauffées, la fi- gure 1 montre un moyen de réalisation sous la forme d'un soufflet flexi- ble 7d à chaque bout du récipient. En réglant convenablement la compres- sion des soufflets lors de la construction du tube, une force de compres- sion connue peut être préappliquée sur les deux tubes de verre 7-.
Comme d'habitude dans les tubes à cathode chaude à métal al- calin, le tube contient une petite quantité d'un métal de décharge choisi dans le groupe césium, rubidium et potassium; et le tube de cathode chauffé 5 est pourvu. d'un' grand nombre d'ailettes de cathode métalliques 8 qui comme la figure 1 le montre, ont la forme de rondelles qui entou- rent le tube anodique 6. Les bords extérieurs des ailettes de cathode 8 sont rendus solidaires de la paroi intérieure du tube de cathode 5, en bon contact thermique et électrique avec celui-ci, tandis que les bords intérieurs des ailettes de cathode 8 en forme de rondelles sont écartés
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du tube anodique 6.
Il faut habituellement aussi protéger les ailettes de cathode 8 chauffées contre des pertes de chaleur indésirables, par exemple en in- tercalant un écran de chaleur cylindrique perforé 9 qui peut être en tôle mince et qui est maintenu mécaniquement de manière à être en mauvais contact thermique avec l'enveloppe, par exemple avec le tube de cathode 5.
Comme la figure 1 le montre, l'écran de chaleur 9 est soutenu par des . fils 9a.
Le tube intérieur 6 traversant le dispositif de part en part et constituant l'anode, est refroidi par tout moyen convenable, par exemple par circulation d'un fluide qui traverse le tube entier, corne l'indiquent les flèches de la figure 1. Ces flèches constituent la représentation sym- bolique de tout dispositif faisant passer de l'air ou tout autre fluide réfri- gérant dans le tube d'anode 6, soit par tirage naturel soit à l'aide de pompes ou de ventilateurs (non représenté).
Le tube extérieur de cathode 5 de la figure 1 est chauffé par tout moyen convenable, représenté sous la forme d'une bobine de chauffage 10 entourant le cylindre de cathode 5, tout en étant écartée et maintenue par des lamelles isolantes 10a convenablement entaillées et fixées vertica- lement. Si on le désire, la bobine 10 peut être enfermée dans une enceinte sous vide 10b pour prolonger la durée de vie du filament.
La figure 2 représente un tube redresseur avec l'anode et la cathode interverties par rapport à la disposition de la figure 1, la catho- de se trouvant, comme d'habitude, à l'intérieur, entourée par une anode re- froidie qui constitue une partie des parois cylindriques extérieures de l'en- veloppe à vide.
La construction de la figure 2 diffère des tubes à cathode chau- de à métal alcalin habituels, en ce que le tube de cathode a la forme d'un tube intérieur 11 qui traverse le dispositif de part en part, de la même manière que le tube anodique 6 de la figure 1. La paroi cylindrique exté- rieure 12 constitue l'anode du dispositif. Les isolateurs de scellement 7 de la figure 1 sont aussi utilisés à la figure 2, sauf que les tronçons métalliques 7b aux deux extrémités du dispositif sont repliés en 7b' de manié- re à constituer des rondelles flexibles qui ont la flexibilité axiale voulue pour tenir compte des dilatations et contractions thermiques.
Dans le tube redresseur de la figure 2, le cylindre anodique ex- térieur 12 est refroidi par exposition directe à l'atmosphère ambiante, et le tube intérieur traversant de part en part 11 et servant de cathode est ehauf- fé, soit par un fluide circulant comme dans le cas de la figure 1, soit par un dispositif de chauffage intérieur représenté sous la forme d'une barre résistante 13 qui s'étend sur toute la longueur du tube intérieur'll et qui est chauffée en y faisant passer un courant de chauffage.
Sur la Fig.' 2, les ailettes de cathode 8' sont fixées par leurs bords au tube de cathode chauffé 11, en bon contact thermique avec lui, et sont protégées con- tre les pertes de chaleur indésirables par un écran de chaleur perforé 9' qui peut être porté par des pièces cylindriques 9a' suspendues aux tronçons métalliques 7b' ou par toute autre partie convenable du dispositif, se trou- vant, de préférence, environ au potentiel de cathode.
La figure 3 représente une forme de tube redresseur ayant une cathode extérieure, semblable à la figure 1, sauf que le tube anodique in- térieur 6' , à la figure 3, n'est pas un tube traversant de part en part, comme à la figure 1, mais un tube rentrant qui ne sort que d'un côté du dispositif. Le tube anodique rentrant 6' de la figure 3 a une extrémité intérieure obturée 6a. Le tube extérieur de cathode 5', à la figure 3, a une extrémité fermée 5c espacée de l'extrémité obturée 6a de l'anode.
Les ailettes de cathode 8 de la figure 3 sont disposées comme décrit et com- me montré à la figure 1. L'écran de chaleur perforé 9" de la figure 3 a la forme d'une cuvette qui entoure à distance l'extrémité intérieure obturée du tube anodique 6'. Le tube extérieur de cathode 5' de la figure 3 est chauffé par tout moyen convenable., comme un filament de chauffage 10' re-
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présenté schématiquement, tandis que le tube anodique intérieur rentrant 6', à la figure 3, est refroidi par un courant d'air, représenté schématique- ment, qui entre par un tuyau ou canal 14 et quitte le tube d'anode 6' par la même extrémité ouverte, comme indiqué par les flèches.
REVENDICATIONS. l.- Dispositif électrique à vapeur comprenant une enveloppe à vide, une anode et une cathode constituant les deux électrodes principales du dispositif, et une certaine quantité d'un métal de décharge à l'inté- rieur du dispositif, le métal de décharge étant choisi dans le groupe césium, rubidium et potassium, une des électrodes principales comprenant un tube métallique extérieur constituant la paroi métallique latérale de l'enveloppe, et l'autre électrode principale comprenant un tube métallique placé à l'intérieur du dit tube extérieur, l'enveloppe comportant un scel- lement isolant disposé entre les deux électrodes principales au moins à une extrémité du dispositif, le tube métallique de la cathode portant des ailettes de cathode en bon contact thermique et électrique avec le tube,
les ailettes de cathode étant dirigées du tube de cathode vers le tube métallique d'anode, un échangeur de chaleur extérieur placé à l'extérieur du tube métallique extérieur, et un échangeur de chaleur intérieur glissé dans le tube métallique intérieur.