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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS A DECHARGE ELECTRIQUE-
La présente invention est-'relative aux appareils à décharge électrique du type comprenant une anode, une cathode sous forme d'un bain de mercure et des moyens d'amorÇage d9une décharge entre l'anode et la cathode, ces appareils bien connus, étant largement utilisés pour contrôler le transfert de courants d'amplitude élevée, d'un circuit à un autre.
Ces appareils sont caractérisés par leur conduction unilatérale entre l'anode et la cathode;pt, lorsqu'ils sont munis d'une électrode de contrôle convenable, ils peuvent être rendus complètement non-conducteurs durant des intervalles prédéterminés, indépendamment de la tension anodique.
Dans certaines installations d'appareils de ce genre, des difficultés considérables ont été rencontrées, résultant de ce que lesdits appareils ne maintiennent pas leur caractéristique de conduction unilatérale, ou de ce que 1?électrode de contrôle ne retarde pas l'amorçage de la conduction jusqu'à l'instant désirée Ces difficultés sont dues en majeure partie à la présence de champs magnétiques dissymétriques dans l'espace de décharge, dus au courant circulant dans les circuits extérieurs connectés au chemin de décharge, et à l'effet résultant de ces champs magnétiques sur la.formation de spots cathodiques sur des parties de l'appareil à décharge, autres que la cathode, et à des instants autres que ceux indiqués par les tensions de contrôle appliquées au tube.
La présente invention envisage 1?emploi de moyens évitant la production de tels champs dissymétriques. A cette fin, une structure conductrice est prévue, entourant l'enveloppe du tube, pour conduire le courant extérieurement au tube d9une manière symétrique par rapport à l'axe du tuba De cette manière, tout champ magnétique produit par le circuit extérieur, est symétrique autour de 1?axe du tube et les difficultés décrites précédemment sont éliminées.
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On comprendra mieux les avantages et les caractéristiques nouvelles de 1'invention en se référant à la description qui suit et au dessin qui l'accompagne, donnés à titre d'exemple non limitatif et dans lequel : - la figure 1 est une vue en élévation d'un appareil à décharge électrique conforme à 1?invention; - la figure 2 est une vue par au-dessus de 19appareil de la figure 1; - la figure 3 est une vue en élévation représentant une modification de l'invention.
En se référant au dessin, on voit la présente invention appliquée à un tube à vapeur de mercure comprenant une enveloppe métallique 1, généralement cylindrique, contenant du mercure liquide 2 à son extrémité inférieureo Une anode 3 est supportée espacée axialement et isolée de la cathode par une tige 4 fixée convenablement à une borne cylindrique 5 accessible de l'extérieur. Cette borne 6 est supportée à l'extrémité supérieure de 1?enveloppe 1 dont elle est isolée, par 1?intermédiaire d'un cylindre 6, en verre, scellé entre le bord inférieur de la borne 6 et le bord supérieur d'un cylindre métallique 7 supporté à l'extrémité supérieure de l'enveloppe du tube.
Il est évident que l'appareil à décharge peut comprendre également une électrode convenable d'amorÇage de l'arc et une électrode de contrôle convenable, ainsi qu'il est bien connu de l'homme de l'art.
Comme indiqué précédemment, dans beaucoup d'installations les appareils à décharge de ce type ne restent pas unilatéralement conducteurs, c'est-à-dire qu'ils sont sujets à des retours d'arc. De plus, dans les installations où une électrode de contrôle est utilisée pour retarder l'amor- çage de la décharge jusqu'à un instant prédéterminé, après que l'anode est devenue positive, l'électrode de contrôle a tendance à perdre son effet de contrôlée La Société demanderesse a trouvé que, dans de telles installaticns, les circuits extérieurs connectés aux électrodes principales sont tels que le courant de décharge circulant dans ces circuits produisent des champs magnétiques dissymétriques par rapport à 1?axe de 1?enveloppe de l'appareil à décharge:
, Suivant 1-'invention, cet inconvénient est éliminé en prévoyant une structure conductrice convenable autour de l'enveloppe de l'appareil à décharge, qui forme une partie du circuit extérieur pour le courant de décharge. Comme représenté à la figure l, cette structure comprend plusieurs conducteurs 8 longitudinaux, également espacés à 1-'extérieur de l'enveloppe et reliés aux extrémités supérieure et inférieure aux éléments sei-ciroulaires 9 & 10 qui sont boulonnés ensemble pour fixer la structure conductrice sur 1;enveloppe du tube.
Comme représenté à la figure 2, les conducteurs semi-circulaires 9,à 1?extrémité supérieure de l'enveloppe 1, sont isolés de 1?enveloppe par une garniture 11 en substance isolanteo La même substance isolante peut être utilisée pour isoler le conducteur 10 au bas de l'enveloppe, si on le désire. Il est évident, cependant, que, dans les cas où la cathode est reliée conductivement à l'enveloppe, 1?isolement peut être omis et le courant cathodique amené directement aux conducteurs 10.
Dans la réalisation représentée sur les figures, la cathode 2 de l'appareil est connectée électriquement à l'extrémité inférieure de la structure conductrice par les conducteurs 12 & 13 qui sont reliés aux bornes latérales 14 prévues sur les conducteurs semi-circulaires 10. Le circuit cathodique extérieur est complété par connexion du circuit d'alimentation de la cathode aux bornes 15 prévues sur les conducteurs semi-circulaires 9 logés à l'extrémité supérieure de l'enveloppe du tube.
Il résulte de cette construction que le courant de décharge venant de la cathode, suit les conducteurs 12 & 13 jusqu'aux bornes 14 et se divise ensuite entre les quatre conducteurs longitudinaux 8. On comprend qu'avec une telle disposition symétrique,les champs magnétiques produits par le passage du courant dans ces conducteurs sont symétriques par rapport à l'axe de 1?enveloppe 1 de 1-'appareil à décharge et n'ont aucune tendance
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à déplacer 1?arc ou le spot cathodique vers la paroi de l'enveloppe. L'iso- , lement 11 est prévu pour éviter l'apparition d'étincelles qui pourraient avoir lieu par suite de la tension faible qui résulterait du passage du courant dans les conducteurs 8 et l'enveloppe de l'appareil à décharge.
Dans la réalisation représentée à la figure 1, la structure conductrice se termine à l'extrémité supérieure de l'enveloppe et, bien que cette disposition donne satisfaction dans la plupart des cas, il est évident que la dite structure peut être élevée au-dessus de l'enveloppe du tube, si on le désire. Une telle modification a été représentée à la figure 3 où la structure conductrice s'étend de l'extrémité supérieure de l'enveloppe jusqu'à la région de la borne anodique 5. Pour plus de clarté, les parties de la figure 3 correspondant à des .parties similaires de la figure 1, ont été désignées par les mêmes numéros de référence- Dans cette modification, aucun isolement n'est interposé entre l'enveloppe du tube et l'anneau 10.
Gomme, dans la plupart des appareils à décharge de cette espèce, la cathode est connectée conductivement à l'enveloppe du tube, il est possible d'utiliser cette dernière comme partie du chemin de retour, pourvu qu9une structure conductrice convenable soit prévue pour assurer une distribution circonférentielle du courant de retour. La variante de la figure 3 réalise cette possibilité et, de plus, étend la région dans laquelle le champ magnétique est symétrique par rapport à 1?axe de l'enveloppe du tube, jusqu'à une distance appréciable au-dessus de la surface anodique.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention,il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données à titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRIC DISCHARGE DEVICES
The present invention relates to electric discharge apparatus of the type comprising an anode, a cathode in the form of a mercury bath and means for initiating a discharge between the anode and the cathode, these well known apparatuses being widely used to control the transfer of high amplitude currents from one circuit to another.
These devices are characterized by their unilateral conduction between the anode and the cathode; pt, when provided with a suitable control electrode, they can be made completely non-conductive during predetermined intervals, regardless of the anode voltage.
In certain installations of apparatus of this type, considerable difficulties have been encountered, resulting from the said apparatus not maintaining their unilateral conduction characteristic, or from the fact that the control electrode does not delay the initiation of conduction. until the desired instant These difficulties are due in large part to the presence of asymmetric magnetic fields in the discharge space, due to the current flowing in the external circuits connected to the discharge path, and to the effect resulting from these magnetic fields on the formation of cathode spots on parts of the discharge apparatus, other than the cathode, and at times other than those indicated by the control voltages applied to the tube.
The present invention contemplates the use of means avoiding the generation of such asymmetric fields. To this end, a conductive structure is provided, surrounding the casing of the tube, to conduct the current externally to the tube in a symmetrical manner with respect to the axis of the tuba In this way, any magnetic field produced by the external circuit, is symmetrical. around the axis of the tube and the difficulties described above are eliminated.
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The advantages and new features of the invention will be better understood by referring to the description which follows and to the drawing which accompanies it, given by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is an elevational view an electric discharge apparatus according to the invention; FIG. 2 is a view from above of the apparatus of FIG. 1; - Figure 3 is an elevational view showing a modification of the invention.
Referring to the drawing, the present invention is seen applied to a mercury vapor tube comprising a metal shell 1, generally cylindrical, containing liquid mercury 2 at its lower end. An anode 3 is supported axially spaced and isolated from the cathode by a rod 4 suitably fixed to a cylindrical terminal 5 accessible from the outside. This terminal 6 is supported at the upper end of the casing 1 from which it is insulated, by the intermediary of a cylinder 6, made of glass, sealed between the lower edge of the terminal 6 and the upper edge of a cylinder. metal 7 supported at the upper end of the tube casing.
Obviously, the discharge apparatus may also include a suitable arc-starting electrode and a suitable monitoring electrode, as is well known to those skilled in the art.
As indicated previously, in many installations, discharge devices of this type do not remain unilaterally conductive, that is to say they are subject to arc flashbacks. In addition, in installations where a control electrode is used to delay the initiation of the discharge until a predetermined time, after the anode has turned positive, the control electrode tends to lose its effect. The Applicant Company has found that, in such installations, the external circuits connected to the main electrodes are such that the discharge current flowing in these circuits produce magnetic fields which are asymmetrical with respect to the axis of the envelope of the envelope. discharge device:
According to the invention, this drawback is eliminated by providing a suitable conductive structure around the casing of the discharge apparatus, which forms part of the external circuit for the discharge current. As shown in figure 1, this structure comprises several longitudinal conductors 8, equally spaced outside the casing and connected at the upper and lower ends to the semi-circular elements 9 & 10 which are bolted together to secure the conductive structure. on 1; tube envelope.
As shown in Figure 2, the semicircular conductors 9, at the upper end of the casing 1, are insulated from the casing by a lining 11 of insulating substance. The same insulating substance can be used to insulate the conductor 10. at the bottom of the envelope, if desired. It is evident, however, that in cases where the cathode is conductively connected to the shell, the insulation can be omitted and the cathode current supplied directly to the conductors 10.
In the embodiment shown in the figures, the cathode 2 of the apparatus is electrically connected to the lower end of the conductive structure by the conductors 12 & 13 which are connected to the side terminals 14 provided on the semicircular conductors 10. The The external cathode circuit is completed by connecting the supply circuit of the cathode to the terminals 15 provided on the semicircular conductors 9 housed at the upper end of the casing of the tube.
It results from this construction that the discharge current coming from the cathode, follows the conductors 12 & 13 to the terminals 14 and is then divided between the four longitudinal conductors 8. It is understood that with such a symmetrical arrangement, the magnetic fields produced by the passage of current in these conductors are symmetrical with respect to the axis of the casing 1 of the discharge device and have no tendency
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moving the arc or the cathode spot towards the wall of the casing. The insulation 11 is provided to prevent the appearance of sparks which could occur as a result of the low voltage which would result from the passage of the current in the conductors 8 and the casing of the discharge device.
In the embodiment shown in Figure 1, the conductive structure ends at the upper end of the casing and, although this arrangement is satisfactory in most cases, it is obvious that said structure can be elevated above. of the tube casing, if desired. Such a modification has been shown in Figure 3 where the conductive structure extends from the upper end of the casing to the region of the anode terminal 5. For clarity, the parts of Figure 3 corresponding to similar parts of FIG. 1 have been designated by the same reference numbers. In this modification, no insulation is interposed between the casing of the tube and the ring 10.
As in most discharge apparatus of this kind, the cathode is conductively connected to the casing of the tube, it is possible to use the latter as part of the return path, provided that a suitable conductive structure is provided to provide circumferential distribution of the return current. The variant of Figure 3 realizes this possibility and, in addition, extends the region in which the magnetic field is symmetrical with respect to the axis of the casing of the tube, to an appreciable distance above the anode surface. .
Although several embodiments of the invention have been described and shown, it is obvious that one does not wish to be limited to these particular forms given by way of example and without any restrictive character and that consequently all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would also come within the scope of the invention.