CH265650A - Electric arc discharge device. - Google Patents

Electric arc discharge device.

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CH265650A
CH265650A CH265650DA CH265650A CH 265650 A CH265650 A CH 265650A CH 265650D A CH265650D A CH 265650DA CH 265650 A CH265650 A CH 265650A
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CH
Switzerland
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cathode
insulating
screen
sub
ignition electrode
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Application number
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French (fr)
Inventor
Corporation Westingho Electric
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/02Details
    • H01J13/48Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J13/00Discharge tubes with liquid-pool cathodes, e.g. metal-vapour rectifying tubes
    • H01J13/50Tubes having a single main anode
    • HELECTRICITY
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    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0072Disassembly or repair of discharge tubes
    • H01J2893/0088Tubes with at least a solid principal cathode and solid anodes

Landscapes

  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Description

  

  Dispositif électrique<B>à</B> décharge d'arc.    La présente invention se rapporte<B>à</B> un  dispositif électrique<B>à</B> décharge d'arc, notam  ment pour tension et fréquence élevées, com  portant une cathode liquide et une électrode  d'allumage qui s'étend<B>à</B> travers cette cathode  et qui est susceptible d'amorcer une nouvelle  tache cathodique lors de chaque cycle du cou  rant et une enveloppe dont une partie est une  paroi en matière isolante disposée entre la  cathode et l'anode.  



  Le dispositif suivant l'invention est carac  térisé par un écran en matière isolante qui  présente un bord dirigé vers le bas et qui est  disposé au-dessus de l'électrode d'allumage, de  façon que ledit bord soit situé dans un plan  parallèle<B>à</B> la surface de la cathode,<B>à</B> une dis  tance suffisamment petite de celle-ci pour que  cet écran empêche que des éclaboussures de  matière de cathode, partant du point où l'élec  trode d'allumage fait saillie<B>à</B> la surface de  la cathode, puissent se déposer sur ladite pa  roi isolante de l'enveloppe.  



  Une forme d'exécution de l'objet de l'in  vention est représentée,<B>à</B> titre d'exemple, au  dessin annexé, dans lequel:  La     fig.   <B>1</B> est une vue en élévation du  dispositif.  



  La     fig.    2 en montre,<B>à</B> plus grande échelle,  une coupe axiale longitudinale.  



  La     fig.   <B>3</B> est une coupe transversale sui  vant la ligne     III-III    de la     fig.    2.  



  Le chiffre de référence<B>10</B> désigne une cu  vette de cathode métallique formant le fond    du dispositif et     li    une cuvette similaire ren  versée formant l'anode près     du    sommet     du     dispositif. Les cavités de ces cuvettes se font  donc face. Ces cuvettes sont, de préférence, en  un alliage     nick-el-cobalt-fer    vendu sous le nom  de      Kovar .    Les bords des cuvettes sont en  castrés de façon étanche dans les extrémités  opposées d'un corps isolant cylindrique, 12 en  verre, situé entre les deux cuvettes et for  mant avec elles une chambre étanche<B>13</B> dans  laquelle on fait le vide.

   De préférence, le  corps 12 est établi en un verre au borosilicate  pour obtenir un joint permanent avec les cu  vettes sans risque de rupture ou de manque  d'étanchéité.  



  Les deux cuvettes présentent des cols éti  rés formant des goulots creux<B>15,</B> 14 faisant  saillie vers l'extérieur. Le goulot<B>15</B> de la cu  vette     qupérieure    ou anode<B>11</B> constitue un  orifice d'évacuation pour l'air, orifice qui est  finalement obturé par un bouchon<B>16</B> égale  ment en verre au borosilicate.  



  La cuvette cathodique<B>10</B> comporte une  électrode d'amorçage dirigée vers le haut et  passant     axialement    dans le goulot 14 de la  cuvette inférieure<B>10.</B> Comme représenté au  dessin, le goulot 14 est disposé au centre de  la cuvette<B>10,</B> de     faeon    que l'axe de l'électrode  d'amorçage coïncide avec l'axe de la chambre  et, soit ainsi équidistant dans toutes les direc  tions radiales par rapport<B>à</B> la paroi latérale  de la cuvette<B>10.</B> La cuvette cathodique<B>10</B>  contient un bain de mercure<B>18.</B>      L'électrode<B>17</B> est constituée par un fil ou       une    tige d'un métal approprié, par exemple  du tungstène, fixée de façon étanche dans un  bouchon en verre<B>19</B> fixé sur le goulot 14 de  la cuvette cathodique.

   Un revêtement de verre  recouvre toute la partie     du    fil     ou    de la tige  <B>17</B> située au-dessous da niveau du mercure et,  <B>à</B> cet effet, un manchon de verre 20 prolonge  vers le     hautt    le bouchon de verre<B>19.</B>  



  Un écran isolant 21 en forme, de capuchon  en verre est fixé<B>à</B> l'extrémité supérieure du fil  ou de la tige<B>17.</B> Ce capuchon a son bord dirigé  vers le bas et est établi de préférence en forme  de coupole creuse, afin de constituer une sur  face susceptible de recevoir les     éclaboussares     de mercure partant de la tache cathodique et  de ramener ce mercure par gravité vers le  bain. Le bord inférieur du capuchon est dans       un    plan qui est parallèle<B>à</B> la surface du bain  de mercure<B>18,</B> un petit interstice 22 étant  laissé entre ce bord et la surface du     mer-          Cure.     



  La grandeur de l'interstice et la position  du bord du capuchon par rapport au niveau  de la surface     du    mercure, ainsi que la posi  tion de l'interstice par rapport     a-Li    ménisque  du mercure formé près de l'électrode et par  rapport<B>à</B> la paroi exposée de la coupe catho  dique<B>10,</B> sont importants pour un bon fonc  tionnement du dispositif. La tache cathodique  se produit en général au mécanisme ou près  de celui-ci et le mercure éclaboussé par     ce-          ki-ci    se propage presque     rectilignement,    bien  que la gravité tende<B>à</B> le faire dévier vers le bas.

    Pour cette raison, le capuchon est établi de  façon<B>à</B> intercepter tout mercure éclaboussé  dirigé vers le haut, au-dessus de la jonction  du corps de verre avec la coupe cathodique  <B>10.</B> Il est, en effet, préférable de disposer ce  capuchon de façon que le mercure éclaboussé,  passant en dehors du bord du capuchon,  frappe la partie exposée de la coupe, catho  dique bien au-dessous du bord inférieur du  verre.

   Autrement dit, une ligne imaginaire  ayant son origine au ménisque près de     lélec-          trode    d'amorçage et qui s'étend vers     l'exté-          rieutr    de façon<B>à</B> être tangente<B>à</B> l'arête infé  rieure du bord     du    capuchon, coupera la paroi    d'enveloppe de la coupe cathodique dans sa  partie située au-dessous de la partie en verre  12.

   En considérant cette ligne imaginaire  comme     hypothénuse        d'un    triangle rectangle  dont les deux autres     eftés    sont la ligne clé la  surface du mercure et la hauteur du point  d'intersection de la ligne avec la paroi laté  rale, au-dessus du mercure, la hauteur exacte de  l'interstice 22 existant entre le capuchon et le  mercure, peut être calculée en résolvant une  simple équation, le rayon du capuchon étant  donné. Le capuchon est, de préférence,  approximativement     semi-sphérique    et 'aussi  petit que faire se peut pour remplir son but.  en réduisant<B>à</B> un minimum toute déforma  tion du champ électrique entre le bain catho  dique et l'anode.

   Dans la présente réalisation,  le sommet du capuchon 21 ne dépasse pas sen  siblement le bord supérieur de la coupe     catho-          dique   <B>10.</B>  



  Il est désirable de maintenir le bain catho  dique<B>à</B> une température aussi voisine que  possible de la température ambiante et, en  tout cas,<B>à</B> une température égale ou infé  rieure<B>à</B> celle de la partie de verre 12 de l'en  veloppe, laquelle doit avoir<B>à</B> son tour la tem  pérature de l'anode ou -une température infé  rieure. Comme exemple de moyens permettant  d'atteindre ce but, on a représenté des ner  vures<B>23</B> formant des saillies radiales sur l'ex  térieur de la coupe cathodique. Toutefois, on  pourrait aussi employer d'autres moyens de  refroidissement ou de radiation.  



  Le tube suivant l'invention peut être  amorcé au moyen de très faibles quantités  d'énergie; il suffira de moins     d'un    milli  ampère et d'une tension de un<B>à</B> deux mille  volts, contrairement     a-Li    courant de plusieurs  ampères exigé dans la forme normale     d'allu-          meux.    En réalité, il ne passe, point de cou  rant, mais un champ statique s'établit entre  la tige recouverte d'un diélectrique et le bain  de mercure, ce qui provoque la formation  d'une petite tache cathodique sur le mercure  tout près de l'électrode d'allumage, tache qui  est suffisante pour permettre<B>à</B> l'arc de for  mer un passage pour de grands courants avec  une faible chute de tension dans le tube.

        Il est important de constater que les dis  positifs connus<B>à</B> bain cathodique de type  analogue, tout en étant capables de conduire  de grands courants, ne donnent pas satisfac  tion lorsqu'on essaie de les faire fonctionner  <B>à</B> de hautes tensions. Le dispositif décrit     ci-          dessus,    au contraire, fonctionne d'une manière  satisfaisante<B>à</B> une tension élevée et même  avec des fréquences relativement élevées, en  comparaison de ces dispositifs<B>à</B> bain catho  diques actuels.



  <B> </B> arc discharge electric device. The present invention relates <B> to </B> an electrical device <B> with </B> arc discharge, in particular for high voltage and frequency, comprising a liquid cathode and an ignition electrode which s 'extends <B> to </B> through this cathode and which is capable of initiating a new cathode spot during each cycle of the current and an envelope, part of which is a wall of insulating material disposed between the cathode and the anode.



  The device according to the invention is charac terized by a screen of insulating material which has an edge directed downwards and which is arranged above the ignition electrode, so that said edge is situated in a parallel plane < B> at </B> the surface of the cathode, <B> at </B> a distance sufficiently small therefrom that this screen prevents spattering of cathode material from the point where the elec ignition trode protrudes <B> from </B> the surface of the cathode, can be deposited on said insulating pa king of the envelope.



  An embodiment of the object of the invention is shown, <B> to </B> by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIG. <B> 1 </B> is an elevational view of the device.



  Fig. 2 shown, <B> on a </B> larger scale, a longitudinal axial section.



  Fig. <B> 3 </B> is a cross section taken along line III-III of fig. 2.



  Reference numeral <B> 10 </B> denotes a metal cathode bowl forming the bottom of the device and a similar upturned bowl forming the anode near the top of the device. The cavities of these cuvettes therefore face each other. These cuvettes are preferably made of a nickel-el-cobalt-iron alloy sold under the name Kovar. The edges of the cuvettes are castrated in a sealed manner in the opposite ends of a cylindrical insulating body, 12 made of glass, located between the two cuvettes and forming with them a sealed chamber <B> 13 </B> in which one makes the void.

   Preferably, the body 12 is made of a borosilicate glass to obtain a permanent seal with the cups without risk of breakage or lack of sealing.



  The two cups have stretched necks forming hollow necks <B> 15, </B> 14 projecting outwards. The neck <B> 15 </B> of the upper tank or anode <B> 11 </B> constitutes an evacuation orifice for the air, which orifice is finally closed by a plug <B> 16 </ B> also in borosilicate glass.



  The cathode cuvette <B> 10 </B> has an ignition electrode directed upwards and passing axially through the neck 14 of the lower cup <B> 10. </B> As shown in the drawing, the neck 14 is arranged in the center of the cuvette <B> 10, </B> in such a way that the axis of the starting electrode coincides with the axis of the chamber and is thus equidistant in all radial directions with respect to < B> at </B> the side wall of the cuvette <B> 10. </B> The cathode cuvette <B> 10 </B> contains a bath of mercury <B> 18. </B> The electrode <B> 17 </B> is formed by a wire or rod of a suitable metal, for example tungsten, tightly fixed in a glass stopper <B> 19 </B> fixed on the neck 14 of the cathode cuvette.

   A glass coating covers the entire part of the wire or rod <B> 17 </B> located below the mercury level and, <B> to </B> this effect, a glass sleeve 20 extends towards the top the glass stopper <B> 19. </B>



  An insulating screen 21 in the form of a glass cap is attached <B> to </B> the upper end of the wire or rod <B> 17. </B> This cap has its edge directed downwards and is preferably established in the form of a hollow dome, in order to constitute a surface capable of receiving the splashes of mercury from the cathode spot and of bringing this mercury by gravity towards the bath. The lower edge of the cap is in a plane which is parallel <B> to </B> the surface of the mercury bath <B> 18, </B> a small gap 22 being left between this edge and the sea surface. Priest.



  The size of the gap and the position of the edge of the cap relative to the level of the mercury surface, as well as the position of the gap relative to a-Li meniscus of mercury formed near the electrode and relative to < B> to </B> the exposed wall of the cathodic section <B> 10, </B> are important for proper operation of the device. Cathodic stain usually occurs at or near the mechanism and the mercury splashed by it propagates almost straight, although gravity tends to <B> </B> deflect it downward.

    For this reason, the cap is set so <B> to </B> intercept any spattered mercury directed upwards, above the junction of the body of glass with the cathode cup <B> 10. </B> It is, in fact, preferable to arrange this cap so that the splashed mercury, passing outside the edge of the cap, hits the exposed part of the cup, cathodic well below the lower edge of the glass.

   In other words, an imaginary line originating at the meniscus near the starting electrode and which extends outward so <B> to </B> is tangent <B> to </B> the lower edge of the edge of the cap, will cut the envelope wall of the cathode cup in its part located below the glass part 12.

   Considering this imaginary line as the hypothenuse of a right triangle, the other two of which are the key line the surface of the mercury and the height of the point of intersection of the line with the side wall, above the mercury, the height The exact gap 22 between the cap and the mercury can be calculated by solving a simple equation, given the radius of the cap. The cap is preferably approximately semi-spherical and as small as possible to fulfill its purpose. by reducing <B> to </B> a minimum any deformation of the electric field between the cathode bath and the anode.

   In the present embodiment, the top of the cap 21 does not significantly exceed the upper edge of the cathode cup <B> 10. </B>



  It is desirable to maintain the cathodic bath <B> at </B> a temperature as close as possible to the ambient temperature and, in any case, <B> at </B> a temperature equal to or lower than <B> to </B> that of the glass part 12 of the casing, which must in turn have the temperature of the anode or -a lower temperature. As an example of means making it possible to achieve this aim, there is shown ribs <B> 23 </B> forming radial projections on the outside of the cathode section. However, other means of cooling or radiation could also be employed.



  The tube according to the invention can be started by means of very small amounts of energy; less than a milliampere and a voltage of one to two thousand volts will suffice, unlike a-Li current of several amperes required in the normal form of igniters. In reality, no current is passing, but a static field is established between the rod covered with a dielectric and the mercury bath, which causes the formation of a small cathode spot on the mercury very close to the ignition electrode, a spot which is sufficient to allow the <B> to </B> the forcing arc a passage for large currents with a low voltage drop in the tube.

        It is important to note that the known <B> cathode bath </B> devices of similar type, while being able to conduct large currents, do not give satisfaction when trying to make them work <B> at </B> high voltages. The device described above, on the contrary, operates satisfactorily <B> at </B> a high voltage and even with relatively high frequencies, in comparison with these <B> to </B> catho bath devices. current diques.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Dispositif électrique<B>à</B> décharge d'are, no tamment pour tension et fréquence élevées, comportant une cathode liquide et une élec trode d'allumage qui s'étend<B>à</B> travers cette cathode et qui est. susceptible d'amorcer une nouvelle tache cathodique lors de chaque cycle du courant, et une enveloppe dont une partie est une paroi en matière isolante disposée entre la cathode et l'anode, caractérisé par un écran (21) en matière isolante qui pré sente un bord dirigé vers le bas et qui est disposé au-dessus de l'électrode d'allumage <B>(17)</B> de façon que ledit bord soit. CLAIM: Electrical device <B> to </B> discharge of are, in particular for high voltage and frequency, comprising a liquid cathode and an ignition electrode which extends <B> to </B> through this cathode and that is. capable of initiating a new cathode spot during each cycle of the current, and a casing, part of which is a wall made of insulating material arranged between the cathode and the anode, characterized by a screen (21) of insulating material which presents a edge directed downwards and which is disposed above the ignition electrode <B> (17) </B> so that said edge is. situé dans un plan parallèle<B>à</B> la surface de la cathode, <B>à</B> une distance suffisamment petite de celle-ci pour que cet écran empêche que, des ècla- boussures de matière de cathode, partant du point où l'électrode d'allumage<B>(17)</B> fait sail lie<B>à</B> la surface de la cathode, puissent se<B>dé-</B> poser sur ladite paroi isolante (12) de Fen- veloppe. SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Dispositif suivant la revendication, ea- ractérisé en ce que l'électrode d'allumage<B>(17)</B> est disposée au centre de la surface de la cathode et en ce que l'écran isolant (21) est. located in a plane parallel <B> to </B> the surface of the cathode, <B> at </B> a sufficiently small distance therefrom such that this screen prevents spattering of cathode material , starting from the point where the <B> (17) </B> igniting electrode binds <B> to </B> the surface of the cathode, can <B> deposit </B> on said insulating wall (12) of the envelope. SUB-CLAIMS: <B> 1. </B> Device according to claim, characterized in that the ignition electrode <B> (17) </B> is arranged at the center of the surface of the cathode and in that the insulating screen (21) is. supporté par l'électrode d'allumage et présente une surface courbe lisse sur son cÔté tourné vers l'anode. 2. Dispositif suivant la revendication et la sous-revendication <B>1,</B> caractérisé en ce que l'écran isolant (21) est en verre. supported by the ignition electrode and has a smooth curved surface on its side facing the anode. 2. Device according to claim and sub-claim <B> 1, </B> characterized in that the insulating screen (21) is made of glass. <B>3.</B> Dispositif suivant la revendication et les sous-revendications <B>1</B> et 2, caractérisé en ce que l'écran isolant (21) a une forme sen siblement semi-sphérique. 4. Dispositii suivant la revendication et les sous-revendications <B>1 à 3,</B> comportant une cu vette contenant un bain de mercure, earac- térisé en ce que le sommet de l'écran isolant (21) ne dépasse pas sensiblement le bord sapé- rieur de ladite cuvette<B>(10).</B> <B> 3. </B> Device according to claim and sub-claims <B> 1 </B> and 2, characterized in that the insulating screen (21) has a substantially semi-spherical shape. 4. Arrangement according to claim and sub-claims <B> 1 to 3, </B> comprising a tank containing a mercury bath, ac- terized in that the top of the insulating screen (21) does not protrude. not substantially the sapphire edge of said bowl <B> (10). </B>
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