CH272098A - Dispositif à décharge électrique dans un gaz. - Google Patents

Dispositif à décharge électrique dans un gaz.

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CH272098A
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Corporation Westingho Electric
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Westinghouse Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02Details
    • H05B41/04Starting switches
    • H05B41/06Starting switches thermal only
    • H05B41/08Starting switches thermal only heated by glow discharge

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  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description


  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.

Claims (1)

  1. REVENDICATION: Dispositif à décharge électrique dans un gaz, caractérisé en ce qu'il .comprend une enveloppe contenant un fluide ionisable et , deux électrodes, dont l'une est une électrode bimétallique garnie d'une matière émettrice d'électrons conditionnée pour émettre un flux intense 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 élee- trode qui lui est voisine et pour arrêter la décharge,
    cette dernière électrode ayant une surface au plus égale à la moitié (le la sur face de l'électrode bimétallique. SOUS -REVENDICATIONS: 1. Dispositif suivant la revendication, ca ractérisé en ce que la pression dit fluide ioni- sable est, inférieure à 30 mm de mercure, afin d'augmenter la résistance effective d'un arc de décharge amorcé par la séparation des électrodes lorsqu'elles se refroidissent, dans le but (le réduire le plus possible la consomma tion de courant dit dispositif à décharge. 2.
    Dispositif suivant la revendication et la sous-revendication l., caractérisé en ce que les électrodes sont raccordées à, (les conduc teurs d'entrée traversant l'enveloppe, l'élec trode bimétallique étant recourbée sur elle- même, de manière que son extrémité libre soit très voisine de l'autre électrode. 3.
    Dispositif suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'il comprend des moyens appliqués à la surface entière (le ladite élec trode bimétallique, propres à produire une concentration de la chaleur en certains points de celle-ci, dans le but. d'en accélérer l'éeliaitf- f ement. 4. Dispositif suivant la revendication. ca ractérisé en ce que l'électrode bimétallique présente, sur sa surface, une série de cratères autour desquels se concentre la chaleur dans le but d'accélérer l'échauffement de l'électrode bimétallique. 5.
    Dispositif suivant la revendication, ca ractérisé en ce que l'électrode bimétallique est constituée d'une lame bimétallique accolée à une bande de matière émettrice d'électrons, clans le but de céder la chaleur à cette lame bimétallique après l'extinction de la décharge luminescente, afin de déterminer une tempori sation pendant laquelle les électrodes restent en contact mutuel. 6. Dispositif suivant la revendication, ca- raetérisé en ce que l'électrode bimétallique est. constituée d'une lame bimétallique ondulée, accolée à une bande de matière émettrice d'électrons.
    7. Dispositif suivant la, revendication et la sous-revendication 6, caractérisé en ce que L'électrode bimétallique ondulée est. de plus grande longueur que la. bande de matière émettrice d'électrons, dans le but d'augmenter la sensibilité du dispositif par la formation d'une série de cratères en des emplacements choisis sur la surface de l'électrode bimétalli que, afin d'y concentrer la chaleur et d'assu rer la coopération de cette lame avec la bande (le matière émettrice d'électrons pour coin- mander le retard imposé par le dispositif, en réglant le temps requis par la.
    dissipation de la chaleur aux extrémités de la bande bimé tallique et au point accusant la plus brande déviation de celle-ci.
CH272098D 1939-03-29 1947-12-18 Dispositif à décharge électrique dans un gaz. CH272098A (fr)

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