Dispositif électrique<B>à</B> décharge. L'invention a pour objet un dispositif électrique<B>à</B> décharge dans une atmosphère de vapeur métallique, comprenant une enve loppe principalement constituée par une ma tière minérale isolante, telle qu'une matière vitreuse, qu'une matière céramique, et une cathode constituée par une nappe de liquide métallique. De tels dispositifs peuvent être commandés par des grilles et peuvent com prendre des moyens pour maintenir un arc d'excitation.
Dans ces dispositifs, il est nécessaire d'évacuer la chaleur engendrée par la<B>dé-</B> charge afin d'empêcher la pression<B>à</B> l'inté rieur de l'enveloppe de dépasser une valeur maximum déterminée. Ce refroidissement peut être effectué de différentes façons, mais il est avantageux de refroidir en particulier le voisinage de la cathode du dispositif car, si la surface de la nappe constituant la cathode peut être maintenue suffisamment froide, il est possible d'admettre une température de fonctionnement plus élevée dans les autres parties de l'enceinte que cela ne serait autre ment le cas.
Un tel refroidissement pratiqué au voisinage de la cathode est particulière ment avantageux dans les dispositifs compre nant au moins une anode disposée dam la partie principale de Penceinte, et non dans un bras latéral de cette enceinte. En effet, dans les dispositifs dans lesquels les anodes sont disposées dans des bras latéraux, il est indiqué de prévoir un grand dôme de con- demation au-dessus de la surf ace de la cathode.
Le dispositif<B>à</B> décharge, selon l'invention est caractérise par une plaque métallique de forme générale plane constituant une partie de l'enveloppe et supportant la nappe liquide constituant la cathode, cette nappe étant de faible profondeur et cette plaque étant dis posée pour échanger de la chaleur avec un agent réfrigérant. De cette<B>f</B> açon, on obtient un chemin de refroidissement par conduction relativement court<B>à</B> travers la matière de la cathode, et une surface de refroidissement de dimension relativement grande est offerte directement ou indirectement<B>à</B> l'agent réfri gérant.
De plus, le chemin de refroidissement par conduction entre la surface de la cathode et le milieu réfrigérant peut être entièrement métallique et assurer ainsi un meilleur trans- f ert de la chaleur que lorsque celle-ci doit s'écouler<B>à</B> travers une partie de l'enveloppe du dispositif, constituée par une matière mi nérale isolante.
La plaqlac métallique plane peut être en tièrement faite md'un alliage métallique sus- eeptible d'être directement scellé dans le verre ou dans la céramique de l'enveloppe, tel que l'alliage de marque Kovax par exemple. Cette plaque peut présenter un rebord formant des parois latérales et dont le bord est scellé<B>à</B> une enveloppe de ma tière vitreuse ou céramique. Elle peut au con traire être un disque plat auquel Fenveloppe est scellée en bout.
Cette plaque peut égale ment être exécutée en acier oLi en tout autre métal -et être soudée<B>à</B> un bord annulaire de Kovar ou d'un a-Litre alliage susceptible d'être scellé<B>à</B> l'enveloppe.
Le dessin annexé représente,<B>à</B> titre d'exemples, trois formes d'exécution du dis positif objet de l'invention.
Fig. <B>1</B> est une élévation partielle en coupe de la première forme d'exécution.
Fig. 2 est une élévation partielle de la deuxième forme d'exécution, en coupe, selon 2-2 de la fig. <B>3.</B>
Fig. <B>3</B> est un plan en coupe selon<B>3-3</B> de la fig. 2.
Fig. 4 est une élévation partielle en coupe de la troisième forme d'exécution.
La première forme d'exécution repré sentée<B>à</B> la fig. <B>1</B> comprend une plaque plane <B>1,</B> en Kovar , dont les bords sont redressés <B>à</B> angle droit pour former un rebord. Ce re bord est scellé en 2<B>à</B> -une extrémité d'une enveloppe tubulaire en verre<B>3.</B> La plaque<B>1</B> forme le fond d'une nappe de mercure 4.
Un radiateur<B>5</B> présentant des ailettes de refroi- disseinent <B>6</B> est fixé<B>à</B> la plaque de Ko- var <B>1.</B> Comme cette plaque tend<B>à</B> se défor mer 1orsqu#elle est chauffée au cours du scel lage, un disque intermédiaire de raidissement <B>7,</B> en acier, lui est fixé par brasage a-Li cuivre. Ce disque de raidissement est de plus petit diamètre que la plaque<B>1,</B> de façon que celle- ci conserve une certaine élasticité au voisi nage -dit scellement 2 et que ce scellement ne risque pas d'être endommagé par des change ments de températures.
Une connexion de grille<B>8</B> traverse la cathode, -dont elle est isolée par un scelle ment en verre<B>91</B> scellé lui-même<B>à</B> un #illet de Kovar <B>10,</B> soudé<B>à</B> la. plaque<B>1.</B> L'iso lation de -cette connexion par le scellement<B>9</B> s'étend jusqu'au-dessus de la surface de la nappe de mercure 4 et, entre ce point et l'ex trémité supérieure de la connexion, celle-ci est isolée par des perles<B>13,</B> danis un but qu'on décrira pl-Lu loin.
Cette connexion<B>8</B> est reliée<B>à</B> une plaque de grille<B>11,</B> formant écran, par une connexion souple 12. Urie autre connexion 14 traverse également la cathode dont elle est isolée par un scellement semblable<B>15,</B> scellé lui-même<B>à</B> un #illet <B>16.</B> Le scellement<B>15</B> se prolonge par un tube<B>17</B> entourant toute la partie rigide de la con nexion 14.
Cette connexion sert de connexion d'entrée pour l'alimentation dun arc d'amor çage et d'excitation, et elle est reliée<B>à</B> un support<B>18</B> cFune électrode d'amorçage<B>19,</B> actionnée magnftiquement. Cette électrode<B>1.9</B> est du type décrit, dans le brevet suisse No <B>280023,</B> en référence<B>à</B> la fi-.<B>1.</B> Lorsque l'électrode<B>19</B> est actionnée, un arc est amorcé pour former une petite zone chaude sur la surface du mercure 4.
Une plaque 20, dite de fixation est prévue pour localiser ( fixer ) cette zone et s'étend jLisqti'aii- dtssits de la surface du mercure, au voisinage de l'électrode<B>19.</B>
Le dispositif décrit est un redresseur<B>à</B> vapeur de mercure. On comprendra cepen dant que ce dispositif peut être utilisé dans d'autres buts. Lors du fonctionnement du <B>dis-</B> positif comme redresseur, la connexion de grille<B>8</B> est soumise<B>à</B> un fort courant in verse au cours de, la. partie du cycle de fonc tionnement durant laquelle l'arc principal est éteint, ceci parce que la connexion de grille est proche de l'arc d'amorçage. Ce cou rant est dû<B>à</B> des ions positifs fournis par l'arc d'excitation et se produit particulière ment lorsque la, gTille se trouve<B>à</B> un poten tiel négatif, ainsi que cela peut, se produire lorsque cette grille est utilisée pour com mander la tension fournie par le dispositif.
Un tel courant inverse de grille oblige<B>à</B> ré duire considérablement la résistance du eïr- cuit de, grille et, par conséquent,<B>à</B> augmenter la puissance de commande qui lui est, foui-nie. <B>Il</B> est incommode d'isoler complètement la connexion de grille, mais cette difficulté peut être évitée par une isolation incomplète de la connexion de grille<B>8,</B> constituée par les perles<B>13.</B> Les interstices subsistant entre les perles ne constituent en effet que des chemins fortement déionisés aboutissant<B>à</B> la con nexion<B>8.</B> Dans cette première forme d'exécution,
la cathode présente une surface libre d'environ <B>50</B> cm-' et la profondeur de la nappe de mer cure 4 est d'environ<B>1</B> cm. Le rebord<B>de</B> la plaque<B>1</B> est dimensionné de façon qu'avec cette profondeur, le niveau du mercure se trouve au-dessus du scellement 2, si bien qu'il soit impossible que le point de cathode vienne se fixer sur une partie quelconque de la plaque<B>1.</B> Si le niveau du mercure se trouvait être en dessous du scellement 2, le point chaud de cathode pourrait se déplacer et atteindre la partie exposée de la plaque<B>1</B> dans laquelle il pourrait brûler Lin trou ou qu'il pourrait chauffer localement de façon suffisante pour faire sauter le scellement 2.
La densité moyenne du eourant de cathode peut judicieusement être maintenue infé rieure<B>à 1,</B> 2 ampères par em2 de la projection verticale de la surface de la plaque<B>1</B> qui est en contact avec, la, nappe de mercure 4, ce courant étant un courant continu. Le rapport exact entre l'aire de la nappe liquide constituant la cathode et sa profon deur dépend énormément des dimensions de cette nappe. Dans de grands dispositifs, par exemple dans des dispositifs présentant une surface de cathode de<B>80</B> eM2 ou plus, des précautions considérables peuvent être prises pour ajuster le niveau de la cathode.
Dans de plus petits dispositifs au contraire, on s'attend<B>à</B> ce que la position de fonctionne ment soit moins critique, et la profondeur de la nappe (levant être relativement plus grande, mais toujours faible, c'est-à-dire infé rieure<B>à</B> #,# du diamètre extérieur de la nappe. En pratique, un rapport du diamètre extérieur de cette nappe<B>à</B> sa profondeur moyenne de<B>6 à 1.</B> ou davantage est satisfai sant. Pour de plus grandes cathodes, ce rap port peut être auginenté, par exemple jus qu'à<B>30 à 1</B> environ pour une, cathode pré sentant une surface libre de 200 em2 environ.
L'utilisation d'un organe de fixation de la zone chaude de la cathode, telle que la plaque 20, a pour effet d'augmenter le bras <U>sage</U> de la nappe de mercure 4 et d'ané- liorer encore ainsi l'échange de chaleur entre le mercure et la plaque<B>L</B> Dans la forme d'exécution décrite,<B>le</B> ra diateur<B>5</B> et ses ailettes de refroidissement<B>6</B> servent<B>de</B> protection pour les connexions<B>8</B> et 14 et pour leurs scellements respectifs, de même que pour un tube d'évacuation 21 du dispositif.
La seconde forme d'exécution représentée aux fig. 2 et<B>3</B> comprend une cathode 22, de forme annulaire, contenue dans un espace compris entre une enveloppe extérieure tubu laire<B>23</B> et un tube intérieur coaxial 24,<B>à</B> travers lequel passent des connexions d'en trée<B>25</B> et<B>26,</B> scellées dans son extrémité su périeure fermée, et un tube d'évacuation<B>27.</B> Les connexions<B>25</B> et<B>26</B> sont respectivement reliées<B>à</B> une électrode d'amorçage et d'exci tation et<B>à</B> une grille.
Une plaque de Ko- var <B>28,</B> présentant un rebord extérieur et une ouverture centrale, est scellée<B>à</B> l'extré mité inférieure de l'enveloppe<B>23.</B> Un anneau de Kovar <B>29</B> est fixé<B>à</B> cette plaque, par soudure par exemple, et est, scellé<B>à</B> l'extr & mité ouverte du tube 24. Une plaque annu laire<B>30,</B> en Kovar également, est brasée au cuivre sous la plaque<B>28</B> pour raidir cette plaque. Un radiateur<B>31,</B> en acier doux, est fixé<B>à</B> la plaque<B>30.</B> Cette fixation peut avan tageusement être effectuée par soudure molle, après que le dispositif ait subi une opéra tion de recuit.
La soudure peut ainsi présen ter un point de fusion inférieur<B>à</B> la tempé rature de recuit, ce point de fusion étant par exemple de<B>1500 C.</B> Ainsi, il est possible d'augmenter la surface de contact de ces organes, le diamètre extérieur du radiateur <B>31</B> étant presque égal<B>à</B> celui de la plaque<B>30,</B> sans courir le danger de faire sauter le scelie- ment lors de l'opération de soudure. Une électrode d'amorçage<B>32</B> est prévue et cette électrode est semblable<B>à</B> celle décrite en réfé rence<B>à</B> la fig. <B>1.</B> Cependant, elle est sup portée par des conducteurs<B>33</B> servant de pivot, fixés<B>à,</B> une bride 34 entourant le tube 24.
Des bras pivotants<B>35,</B> qui portent l'électrode <B>32,</B> sont formés de façon<B>à</B> éviter qu'ils ne touchent le tube 24, au cours du fonctionne-, ment de l'électrode<B>32.</B> La forme de ces bras est particulièrement visible<B>à</B> la fig. <B>3. Un</B> couvercle<B>36,</B> en forme de capuchon, est fixé en regard de l'ouverture de la plaque<B>28,</B> pour protéger le tube d'évacuation<B>27.</B> Ce couvercle présente des ouvertures au travers desquelles passent les connexions<B>25</B> et<B>26.</B> Ces connexions pourraient également aboutir <B>à</B> des bornes fixées au couvercle<B>36.</B>
Un corps annulaire<B>37</B> est immergé dans la nappe de mercure 22 constituant la cathode, en dessous de la surface de cette nappe. Ce corps sert<B>à</B> réduire la quantité de liquide nécessaire et<B>à</B> améliorer l'échange de chaleur entre la surface de cette nappe de liquide et le radiateur<B>31.</B> Il est fait d'une matière présentant une conductibilité ther mique beaucoup plus élevée que celle du li quide constituant la cathode, par exemple d'acier lorsque ce liquide est du mercure. L'acier -présente en effet une conductibilité thermique égale<B>à</B> plusieurs fois celle -du mer cure.
Le corps<B>37</B> est légèrement espacé de la plaque<B>28,</B> de façon que le liquide consti tuant la cathode puisse servir<B>à</B> assurer un contact intime et favorable<B>à</B> la conduction de la chaleur entre ce corps et cette plaque. Un anneau<B>38</B> de fixation de la zone chaude est disposé sur le corps<B>37</B> dont il pourrait également faire partie intégrante.
Selon une autre forme d'exécution, non représentée, le corps<B>37</B> pourrait constituer en lui-même la plus grande partie de la plaque supportant la cathode, des anneaux de Kovar étant soudés aux périphéries intérieure et extérieure de ce corps et scellés respec tivement au tube 24 et<B>à</B> l'enveloppe<B>23.</B> La plaque de raidissement<B>30</B> pourrait alors être supprimée et le radiateur<B>31</B> serait directe ment fixé au corps<B>37.</B>
La troisième forme d'exécution repré sentée<B>à</B> la fig. 4 est également disposée pour diminuer la quantité de liquide nécessaire pour constituer la cathode. Dans cette forme d'exécution, une enveloppe tubulaire<B>-10,</B> en matière vitreuse, est scellée<B>à</B> son bord infé rieur<B>à</B> un rebord 41 d'une plaque métal lique 42 servant<B>à</B> supporter la matière liquide constituant la cathode 43. La pro fondeur de la nappe de liquide de la cathode 43 est plus petite que la longueur du rebord 41, nécessaire pour assurer une flexibilité radiale adéquate dans la région du scellement.
La plus grande partie de la plaque 43 est repoussée vers l'intérieur pour constituer une partie rentrante, si bien que le liquide de la cathode recouvre encore le scellement, bien que la profondeur moyenne de ce liquide soit réduite. Comme dans les formes d'exécution précédemment décrites, une plaque de rai dissement 44 est brasée a-Li cuivre<B>à</B> la plaque 41. Cette plaque sert<B>à</B> fixer un corps métal lique 45 munid'ailettes de refroidissement 46, avec lequel elle est en étroit contact ther mique.
Comme dans les autres foi-mes d'exécution également, une plaque 47 de fixation de la zone chaude de la cathode est fixée<B>à</B> la plaque 4.1.