Dispositif à décharge électrique dans un gaz. La présente invention se rapporte à, un dispositif à décharge électrique dans un gaz pouvant être employé comme relais appelé sans perte de puissance pour fermer et ou vrir un circuit électrique. Suivant l'invention, ce dispositif se carae- térise en ce qu'il comprend une enveloppe contenant un fluide ionisable et deux élec trodes, dont l'une est une électrode bimétal lique garnie d'une matière émettrice d'élec trons conditionnée pour émettre un flux in tense d'électrons, lorsque le dispositif est ali menté sous une tension sous laquelle une dé charge luminescente se produit entre les élec trodes du dispositif,
ladite décharge échauf fant l'électrode bimétallique qui dévie, de ce fait, pour venir en contact avec l'autre élec trode qui lui est voisine et pour arrêter la décharge, cette dernière électrode ayant une surface au plus égale à la moitié de la sur face de l'électrode bimétallique.
Le cas échéant, le dispositif peut compren dre des moyens s'étendant substantiellement autour de la surface entière de l'électrode bi métallique susdite, dans le but d'intensifier l'échauffement en différents points de celle-ci.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un schéma de montage et cinq formes d'exécution du dispositif faisant, l'ob jet de l'invention.
La, fig. 1 est un schéma d'un circuit d'ali- nrenIatiori d'une lampe à. décharge, équipée d'un dispositif. à décharge suivant une pre mière forme d'exécution.
La fig. 2 représente une vue partielle en perspective du dispositif à décharge prévu à la fig. 1.
La fig. 3 est. une vue en plan correspon dant à la fig. 2.
La fig. 4 est une vue partielle en perspec tive d'un dispositif à décharge suivant une deuxième forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue partielle en perspec tive d'un. dispositif à décharge suivant une troisième forme d'exécution.
La fig. 6 est une vue partielle en perspec tive d'un dispositif à décharge suivant une quatrième forme d'exécution.
La fig. 7 est une vue partielle en perspec tive d'un dispositif à décharge suivant une cinquième forme d'exécution.
Le schéma des connexions pour le raccor dement d'une lampe à décharge à atmosphère gazeuse, représenté sur la fi,-. l., illustre un cas typique d'utilisation du dispositif à. dé charge dans un gaz. La lampe à décharge 5 comprend deux électrodes filiformes 6 et 7 en métal réfractaire, tungstène ou similaire, qui peuvent présenter la forme de spirales bobi nées, recouvertes d'une matière électro-émis- sive, oxyde de baryum, de strontium, ou analogue, susceptible de produire à. l'état chaud, un courant, intense d'électrons.
Après y avoir fait le vide, on remplit la lampe d'tin -az rare fileilitant l'amoreage, ainsi que de quelques gouttes de mereurë, d'une manière connue.
Une borne de élec trode 6 est reliée par un conducteur 8 et une inductance 9 à une des bornes du secteur d'alimentation à basse tension. De même, une borne de l'électrode 7 est reliée par un con ducteur 10 et l'interrupteur 12 à l'autre borne du secteur d'alimentation. Les autres bornes de chaque électrode sont connectées par l'intermédiaire d'un dispositif à décharge à remplissage gazeux 13, fonctionnant comme relais, de sorte que quand les contacts de celui-ci se ferment,
les électrodes 6 et 7 soient connectées en série sur les bornes clu secteur, ce qui détermine le chauffage des électrodes jusqu'à la température d'émission électroni que.
Lorsque la température des électrodes de vient suffisamment élevée pour produire un fort courant d'électrons, le relais 13 inter rompt automatiquement le circuit de chauf fage en série des électrodes; la haute tension qui en résulte amorce une décharge entre les électrodes 6 et 7, la tension entre les élec trodes du relais 13 tombe au-dessous de la va leur pour laquelle une décharge puisse s'y amorcer et cela jusqu'à l'extinction de la<B>dé-</B> charge entre les électrodes 6 et 7 de la lampe 5.
Le dispositif suivant l'invention pouvant être utilisé dans tout circuit dont la mise en action comprend une série d'opérations suc cessives de ses divers éléments constitutifs, la fig. 1 est donnée purement à titre d'illustra tion et toute description supplémentaire en parait inutile.
Le relais à remplissage gazeux 13 de la fig. 1 comprend une enveloppe dans laquelle, après y avoir fait le vide, on introduit un gaz ionisable, néon ou similaire, sous une pres sion inférieure à environ 30 mm, dépendant de la tension du réseau, cette pression étant d'environ 15 mm pour une tension de 115 volts. Le dispositif est muni d'un culot con venable 14 et d'une partie rentrante 15 re foulée à la presse et munie d'une canalisation d'évacuation 16 (fig. 2), tout comme dans les lampes à incandescence ordinaires.
Les conducteurs .d'entrée 17 et 18 sont scellés dans la partie rentrante; à, l'intérieur de l'en veloppe, une électrode 19 de métal réfractaire (tel que le tungstène) en forme de fil ou de tige, soudée à l'extrémité du conducteur d'en trée 17, s'étend soit perpendiculairement à l'axe longitudinal du dispositif (fig. 2), soit parallèlement audit axe (fig. 4). D'une ma nière analogue, une électrode bimétallique 20 en forme d'U, de plus grande surface, est fixée au conducteur d'entrée 18, s'étendant soit perpendiculairement (fig. 2), soit paral lèlement (fig. 4-) à L'axe longitudinal du dis positif 13.
Cette dernière électrode 20 est munie d'un contact d'extrémité 22 en métal réfractaire, tel que le tungstène, soudé ou fixé à celle-ci par tout moyen convenable, tandis qu'une capsule de magnésium 23 ou de métal simi laire, émettrice d'électrons, est, fixée à l'élee- trode bimétallique 20.
L'application d'une tension de 11.5 volts aux électrodes 19 et 20 détermine une dé charge luminescente due à l'émission d'élec trons par la capsule de magnésium 23 sup portée par l'électrode 20 fonctionnant comme cathode. Ce flux d'électrons ionise le milieu gazeux, de telle sorte que la décharge lumi nescente, sous cette basse tension de 115 volts, se produit entre l'électrode 20 fonctionnant comme cathode et l'électrode 19 fonctionnant comme anode pendant une demi-onde du courant alternatif.
Cette décharge chauffe L'électrode bimétallique ou cathode 20 qui dé vie, suivant le pointillé représenté fig. 2, jus qu'à ce que le contact d'extrémité 22 en métal réfractaire vienne en contact, avec l'électrode 19, court-circuitant les électrodes et arrêtant la décharge.
Le circuit commandé par le dispositif 1.3 reçoit, de ce fait, du courant, par suite de la mise en contact effective des électrodes 1.9 et 20. Pendant cette période de passage du cou rant, cependant, l'électrode bimétallique se re froidit suffisamment pour reprendre sa pre mière position, tandis que de ce fait, la dé charge luminescente se produit de nouveau et une décharge en forme d'arc s'amorce entre les points de contact. Ait même instant une haute tension instantanée d'environ 600 à 1800 volts est engendrée par l'inductance 9 (fig. 1), laquelle onde est appliquée à la lampe > et au relais.
Pour permettre la production d'une ten sion instantanée aussi élevée, la résistance dit relais doit être grande. L'inductance provoque le passage d'tui. courant instantané après la séparation des électrodes 19 et 20, tandis que la tension instantanée est égale au produit du courant à, l'instant. clé la séparation (les élec trodes par la résistance effective du relais. Celle-ci se compose de la résistance de la dé charge lumineuse en parallèle avec la résis tance de ]litre de décharge qui s'établit lors de la séparation des contacts.
La réduction de la surface d'une électrode a pour effet. d1aug- menter la résistance de la décharge lumineuse, notamment pendant les demi-ondes (lit cou rant pendant lesquelles cette électrode joue le rôle (le cathode.
La résistance de l'arc de décharge entre les électrodes petit être augmentée en rédui sant la pression dit gaz de remplissage en dessous de 30 111111 de mercure, tout en tenant compte que la. pression ne doit pas être por tée en dessous de la valeur d'amorçage de la. décharge luminescente sous la tension du ré seau, quoiqu'il soit. utile de rappeler que la. pression petit être d'autant plus basse que la tension dit réseau est plus élevée. Celà est, dû ait fait.
< lue le chemin. libre moyen est d'une longueur telle qu'un nombre insuffisant d'atomes (le gaz sont situés entre les points de contact des électrodes, lors de la sépara tion de ceux-ci, pour permettre à l'arc de dé charge de transporter un courant. appréciable. Une résistance effective élevée du relais pro duit clou seulement une tension instantanée plus élevée, mais détermine la dérivation d'une plus grande partie du courant instan tané vers la lampe pour y provoquer la dé charge, et cela ait détriment du courant tra versant le relais.
Dans le but d'assurer un chauffage rapide (le l'élcelrode bimétallique ainsi qu'un retard convenable, l'électrode ?0 (le la variante re présentée fig. - comprend une lame bimétal lique à laquelle est accolée une bande de mé tal ?3', de même surface, déterminant l'émis sion d'électrons.
Cette bande métallique élec- tro-émett.rice peut. être fixée en contact avec la lame bimétallique de toute manière appro priée, par exemple en reliant les extrémités de la. lame sur la bande émettrice, laquelle consiste, par exemple, en titi métal recouvert d'une couche de même matière que celle dont sont recouvertes les électrodes 6 et 7, mais comprenant de préférence dit magnésium.
Plusieurs perforations 25, pratiquées dans la lame bimétallique, constituent une série de cratères qui concentrent la chaleur de la dé charge, dans le but d'accélérer la déviation de la lame. Simultanément., la.
bande de magné- süim s'échauffe également et après la mise en contact mutuel des électrodes et l'extinction concomitante de la décharge lumineuse, la chaleur emmagasinée par la bande \'3' est, Mlce à sa grande surface, transmise à la lance bimétallique.
De plus, le retard est déterminé par la présence des cratères dont le rôle est de régler le temps d'écoulement de la chaleur concentrée aux cratères à travers toute la lon gueur de la lame bimétallique, et particulière ment aux extrémités de celle-ci, de telle sorte que la partie de cette lame qui intervient- le plus pour produire la. déviation soit conve nablement chauffée. Ce processus évite un refroidissement trop rapide du bimétal et maintient les électrodes en contact pendant titi temps suffisant. pour que la charge reçoive l'énergie nécessaire.
Ainsi qu'il a déjà été précisé, il est recom mandable que ].'électrode 1.9 ait une surface beaucoup plus petite que celle de l'électrode'->O, afin d'augmclrter la résistance effective du relais 1.3 dans le but de réduite le plus possi ble la consommation de courant pendant la décharge.
Dans cette construction, la décharge lumineuse a une tendance à s'amorcer d'abord sur la petite électrode par suite du champ électrique intense produit par celle-ci lors qu'elle fonctionne momentanément comme ca- thode pendant une demi-onde du courant alternatif. La présence des cratères constitués par les perforations 25 (fig. 5) écarte cette tendance et accélère la vitesse de chauffage de l'électrode bimétallique.
La construction représentée sur la fig. 6 diffère de celle de la fig. 5 en ce que les cra tères sont formés en donnant une forme ondu lée à l'élément, en remplacement des perfo rations suivant la fig. 5, la présence des cra tères ayant toujours pour objet de contrôler le retard, comme précédemment. Quoique l'élément bimétallique de la fig. 6 soit ana logue à celui de la fig. 5 hormis les ouver tures 25, la.
bande de magnésium étant ondu lée pour constituer les cratères 32, on a trouvé opportun de permuter ces éléments de telle manière que la lame bimétallique supporte la bande de magnésium. En conséquence, la lame bimétallique ondulée 33 (fig. 6) est recour bée sur elle-même et supporte la bande de magnésium 34.
Ces ondulations constituent, d'une part, des cratères 32 de concentration de chaleur et, d'autre part, augmentent la sensibilité du dis positif 1.3 approximativement en proportion de la longueur supplémentaire de la lame bi métallique 33 comparée à celle de la bande de magnésium 34. De plus, la fabrication d'une lame ondulée est beaucoup plus rapide que celle d'une lame perforée de trous 25 (fig. 5), tandis que la lame bimétallique peut être plus aisément ondulée, étant moins fra gile que le magnésium.
Dans la construction représentée sur la fig. 7, les électrodes 19' et 20' sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal du dispo sitif. En outre, le Bimétal 33' est ondulé et porte une extrémité de la bande de magné sium 34', tandis que l'autre extrémité de celle-ci est libre et que l'ensemble de l'élec trode est supporté, comme ci-dessus, par le conducteur d'entrée 18. La tige de contact 22' en métal réfractaire est fixée à l'électrode bi métallique 20' de la manière décrite .ci-dessus avec référence aux fig. 5 et 6, de manière à pouvoir prendre contact avec l'électrode 19'.
<B>Il</B> appert ainsi aux spécialistes de ce genre d'appareils, que le relais à atmosphère ga zeuse ci-dessus décrit est applicable à la. coin- mande d'un circuit comprenant un appareil de consommation, dans lequel une décharge luminescente est amorcée lorsqu'une tension fournie par son réseau de distribution à basse tension 1111 est appliquée, que cette décharge échauffe au moins .l'une des électrodes qui dé vie jusqu'à prendre contact avec l'autre élec trode et par le fait même, arrête la décharge lumineuse.
En refroidissant, l'électrode re vient à sa position normale, et une haute ten sion instantanée amorce un arc de dé charge. De plus, par l'emploi d'électrodes de surfaces sensiblement différentes, c'est-à-dire dont la surface de l'une n'est pas supérieure à. - mais, de préférence, de beaucoup inférieure à - 50 /o de la. surface de l'autre électrode, le relais présente une résistance effective éle vée et une faible consommation de courant, de sorte que la puissance, autrement perdue, est ici disponible pour la charge.
De phis, le dispositif peut. être. conditionné de telle manière que la temporisation assure le maintien du contact entre les électrodes pendant un temps suffisant pour qu'une éner gie suffisante ait été fournie à l'appareil de consommation. En outre, ce relais est excep tionnellement sensible dans son fonctionne ment, grâce au fait que la surface de la lame bimétallique est, supérieure à celle de la ma tière émettrice d'électrons, qui constituent ensemble une des électrodes du dispositif.